自动调零压力变送器[实用新型专利]

*CN201555683U*

(10)授权公告号 CN 201555683 U(45)授权公告日 2010.08.18

(12)实用新型专利

(21)申请号 200920214656.8(22)申请日 2009.12.01

(73)专利权人上海皓鹰测控技术有限公司

地址201108 上海市闵行区华宁路3740弄

125号(72)发明人吴浩 于莹(51)Int.Cl.

G01L 9/04(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页

()实用新型名称

自动调零压力变送器(57)摘要

本实用新型公开了一种用于测量和监控过程流体的自动调零压力变送器，包括：感压元件、与感压元件相连接的进行信号转换的应变计，其特征在于：所述应变计上端电性连接有一可将所得信号放大并与远程监控系统相兼容的具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能的自动调零(Auto-Zero)放大电路。本实用新型的优点是：具有良好的耐高温性能，长期稳定性好，输出信号的零点与满度可自动调整、输出信号的反馈稳定等特性，抗干扰性好。

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权 利 要 求 书

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1.一种自动调零压力变送器，包括：感压元件、与感压元件相连接的进行信号转换的应变计，其特征在于：所述应变计上端电性连接有一可将所得信号放大并与远程监控系统相兼容的具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能的自动调零(Auto-Zero)放大电路及自动调零按键。

2.如权利要求1所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述自动调零(Auto-Zero)放大电路是采用最新CMOS工艺实现信号的放大过程，并直接输出0.5-4.5V；0-5V；0-10V；4-20mA放大信号。

3.如权利要求1所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述自动调零压力变送器设有感压头，与感压头及感压元件相连通的引压孔。

4.如权利要求1所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述感压元件为感压弹性元件或感压膜片，所述感压元件由高弹性的合金材料构成，所述感压膜片采用经应力释放和硬度提升并经过真空热处理和真空钛碳化物镀膜处理的15-5PH的不锈钢Armoloy涂层膜片。

5.如权利要求4所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述自动调零压力变送器还设有一感压头，所述感压弹性元件是用氩氟焊机焊接在感压头上。

6.如权利要求1或4之一所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述自动调零压力变送器包括处于过程流体中的感压元件，所述感压元件为感压膜片，位于感压膜片上端与感压膜片相连接的毛细管、位于毛细管上端的弹性体及位于弹性体上端与弹性体相连接的应变计，所述应变计上端电性连接有自动调零(Auto-Zero)放大电路。

7.如权利要求6所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述毛细管是直径为0.3mm的金属毛细管。

8.如权利要求6所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述毛细管上端设有一与毛细管相连接的感压头，所述弹性体用利于信号传递的等离子焊机焊接在感压头上的。

9.如权利要求6所述的自动调零压力变送器，其特征在于：所述毛细管上端的感压头、弹性体、应变计等元件皆容置于一封闭的壳体内。

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说 明 书自动调零压力变送器

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所属技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种用于化纤、橡塑等机械设备或者其他设备中的高温或非高温过程流体压力测量与控制的变送器。背景技术

过程监视和控制系统用于监视和控制工业过程的操作，工业工程中用于制造化

纤、橡胶、塑料等，或者是其他有流体过程的各种产品的生产中，为了在期望的参数范围内操作，这些工程是必须得到监控的。

[0003] 变送器已经成为用于描述连接到过程设备并用于传感过程变量的设备术语。示例过程变量包括压力、温度、流量和其它。通常，变送器位于远程位置(即在现场)。并将传感的过程变量通过若干过程送回到控制室，包括有线和无线通信的多种技术皆被用于发送的过程变量。

[0004] 目前业界常用的压力变送器是测量过程的流体压力，压力变送器能够直接测量包括压差、绝对压力和表面压力等，典型的压力变送器包括经隔离系统连接到过程流体的压力传感器，该隔离系统包括：可与过程流体物理接触的隔离膜；在隔离膜和压力传感器之间延伸的隔离填充流体。该隔离填充流体优选的包括诸如油等实质上不能压缩的流体，当过程流体对隔离膜施加压力时，所施加的压力经填充流体传递并到达压力传感器，再从压力传感器经由压力变送器以外的信号转换设备等对信号做进一步的整合处理，并最终输出到控制室的电脑或PLC系统中。[0005] 然而，这种常用的压力变送器，在产品安装后必须通过校验设备对产品进行校验，而校验时需要耗费大量的人力、时间以及需要昂贵的校验设备。因此，一种新的节省资源的、方便校验的压力变送器的发明是实在必行的。

[0002]

实用新型内容

[0006] 为解决前述背景技术中常用的压力变送器存在的问题，即压力变送器在安装后必须通过校验设备对产品进行校验，而校验时需要耗费大量的人力、时间以及需要昂贵的校验设备。

[0007] 本实用新型提供了一种自动调零压力变送器，包括：感压元件、与感压元件相连接的进行信号转换的应变计，其特征在于：所述应变计上端电性连接有一可将所得信号放大并与远程监控系统相兼容的具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能的自动调零(Auto-Zero)放大电路。

[0008] 所述自动调零(Auto-Zero)放大电路是采用最新CMOS工艺实现信号的放大过程，并直接输出0.5-4.5V；0-5V；0-10V；4-20mA放大信号。[0009] 所述自动调零压力变送器设有感压头，与感压头及感压元件相连通的引压孔。[0010] 所述感压元件为感压弹性元件或感压膜片，所述感压元件由高弹性的合金材料构成，所述感压膜片采用经应力释放和硬度提升并经过真空热处理和真空钛碳化物镀膜处理

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说 明 书

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的15-5PH的不锈钢Armoloy涂层膜片。

[0011] 所述自动调零压力变送器还设有一感压头，所述感压弹性元件是用氩氟焊机焊接在感压头上。

[0012] 所述自动调零压力变送器包括处于过程流体中的感压元件，所述感压元件为感压膜片，位于感压膜片上端与感压膜片相连接的毛细管、位于毛细管上端的弹性体及位于弹性体上端与弹性体相连接的应变计，所述应变计上端电性连接有自动调零(Auto-Zero)放大电路。

[0013] 所述毛细管是直径为0.3mm的金属毛细管。

[0014] 所述毛细管上端设有一与毛细管相连接的感压头，所述弹性体用利于信号传递的等离子焊机焊接在感压头上的。

[0015] 所述毛细管上端的感压头、弹性体、应变计等元件皆容置于一封闭的壳体内。[0016] 本实用新型提供的具有自动调零(Auto-Zero)功能的智能型高温熔体压力变送器，是将组成全桥的应变计粘贴在毛细管的一端膜片上，测量时，一端膜片受压通过介质传递到另一端粘贴好应变计的弹性体上，应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。并通过自动调零(Auto-Zero)放大电路进行放大，再传输给PLC上位机控制显示或执行监控。即所述自动调零(Auto-Zero)放大电路是采用最新CMOS工艺实现信号的发达过程，直接输出0.5-4.5V；0-5V；0-10V；4-20mA放大信号，器件面积小、集成度高和功耗低等优点，具有灵敏度高、线性好、体积小、功耗低、易于集成等优点。它能在达到较高精度和稳定性的前提下，使变送器具有较强的实用性，如具备输出信号的零点与满度可自动调整、输出信号的反馈稳定等特性，可直接与电脑和PLC等上位机进行远程组态控制。所述自动调零(Auto-Zero)放大电路具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能，使用时只需要通过一个按键就可以对产品进行输出信号零点和满度进行自动校验和修正，节约耗费大量的人力、时间以及需要昂贵的校验设备，大大提高了使用者的生产效率。[0017] 本实用新型的有益效果是，具有良好的耐高温性能，长期稳定性好，输出信号的零点与满度可自动调整、输出信号的反馈稳定等特性，抗干扰性好。附图说明

[0018] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的说明。[0019] 图1为本实用新型自动调零压力变送器使用状态的示意图。

[0020] 图2为本实用新型自动调零压力变送器中如图1所示结构示意图。

[0021] 图3为本实用新型自动调零压力变送器中如图2所示的感压弹性元件及应变计等的局部放大图。

[0022] 图4为本实用新型自动调零压力变送器中如图2所示的自动调零(Auto-Zero)放大电路的电路图。

[0023] 图5为本实用新型自动调零压力变送器第二实施例的结构示意图。[0024] 图6为本实用新型高温熔体压力表又一实施例的结构示意图。[0025] 图中：1、自动调零压力变送器，101、感压弹性元件，102、引压孔，106、应变计；1001、感压膜片，1002、毛细管，104、螺纹杆，105、弹性体，107、自动调零(Au to-Zero)放大电路。

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说 明 书

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具体实施方式

[0026] 如图所示，本实用新型提供一种自动调零(Auto-Zero)压力变送器1，该压力变送器1是将组成全桥的应变计106粘贴在毛细管的一端膜片上，测量时，一端膜片受压通过介质传递到另一端粘贴好应变计的弹性体105上，应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。并继续通过自动调零(Auto-Zero)放大电路107进行放大，再传输给PLC上位机控制显示或执行监控。

[0027] 即所述自动调零压力变送器1包括基座，位于基座内的引压孔102，被测的管道的压力正是经由引压孔102传递到与引压孔102相连通的感压弹性元件101，所述感压弹性元件101采用经应力释放和硬度提升并经过真空热处理和真空钛碳化物镀膜处理的17-4PH的高弹性的合金材料构成，其具有良好的耐高温性能；即感压弹性元件101进行钛碳化物真空镀膜处理的，且感压弹性元件101采所用的17-4PH材料经过如下工艺流程处理：清洗→固溶处理→深冷处理→时效处理，热处理工艺固溶时的冷却介质为水冷、油冷或强制惰性气体冷却，根据弹性体尺寸的大小，采用对应的降温速率，使固溶冷却速度达到相应要求，使其弹性特性达到高稳定性，可实现低量程和高量程压力变送器的高精度、高灵敏度和高稳定性；所述压力变送器1的引压孔102上端还设有感压头，所述感压头是用氩氟焊机焊接在基座上的并密封，所述感压弹性元件101也是采用氩氟焊机焊接在感压头上，位于感压弹性元件101上端并粘贴于其上的耐高温、高精度的弹性体105、应变计106，本实用新型采用对应变计滞后指标进行补偿，通过专用应变计进行滞后补偿成为一种特殊的补偿技术。该技术实现了不锈钢压力变送器的滞后指标调整。使滞后补偿可以像蠕变补偿那样，通过选用不同补偿量的应变计进行补偿，经过匹配试验，可保证产品的线性、滞后、蠕变性能指标控制在±0.02％F.S.以内，并可以达到GB/T 7551-1997国家标准和OIMLR60国际建议中规定的C3级要求；与应变计106电性连接的自动调零(Auto-Zero)放大电路107，在自动调零(Auto-Zero)放大电路107附近设置有自动调零按键，可实现通过一个按键就可以对产品进行输出信号零点和满度进行自动校验和修正。所述自动调零(Auto-Zero)放大电路107是采用最新CMOS工艺实现信号的发达过程，直接输出0.5-4.5V；0-5V；0-10V；4-20mA放大信号，器件面积小、集成度高和功耗低等优点，具有灵敏度高、线性好、体积小、功耗低、易于集成等优点。它能在达到较高精度和稳定性的前提下，使所述压力变送器具有较强的实用性，如具备输出信号的零点与满度可自动调整、输出信号的反馈稳定等特性，可直接与电脑和PLC等上位机进行远程组态控制。所述自动调零(Auto-Zero)放大电路107具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能，使用时只需要通过一个按键就可以对产品进行输出信号零点和满度进行自动校验和修正，节约耗费大量的人力、时间以及需要昂贵的校验设备，大大提高了使用者的生产效率。[0028] 本实用新型的工作过程是，当被测的流动的过程流体的压强，通过引压孔102传递到与引压孔102相连通的感压弹性元件101，感压弹性元件101，以1∶1传递贴在感压弹性元件101上的弹性体105及其上的应变计106，由于应变电阻，组成惠斯登电桥。基于虎克定律：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比的原理将压力通过感压弹性元件101上的金属应变计106转换成线形的电信号，即在压力作用下，感压弹性元件101产生微量变形，其上端的应变计106感受其形变后，产生电阻效应并输出与作用压力大小

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成正比的电信号，再经由与应变计106电性连接的自动调零(Auto-Zero)放大电路107对该电信号进行放大整合，即电路将应变计106转换的电信号放大为标准信号和数字通讯信号，直接输出放大标准信号于电脑或PLC系统进行远传过程控制。

[0029] 所述自动调零(Auto-Zero)放大电路107具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能，使用时只需要通过一个按键(图中未详细示出)就可以对产品进行输出信号零点和满度进行自动校验和修正，节约耗费大量的人力、时间以及需要昂贵的校验设备，大大提高了使用者的生产效率。[0030] 当然，所述自动调零压力变送器1的另外的实施方式也可以如图5-6所示，所述自动调零压力变送器1可以测高温流体的压力，其从下向上依次包括：与流动的高温过程流体相接触的感压膜片1001，所述感压膜片1001采用经应力释放和硬度提升并经过真空热处理和真空钛碳化物镀膜处理的15-5PH的不锈钢Armoloy涂层膜片，其具有良好的耐高温性能；连接于感压膜片1001并位于感压膜片1001上端的毛细管1002，所述毛细管是直径为0.3mm的金属毛细管，其具有长期稳定性好，不易损坏等优点，且所述毛细管1002外部被螺纹杆104包裹，即毛细管1002贯穿于螺纹杆104内部；位于毛细管1002上端与毛细管1002相连接的感压头；在所述感压头上端用利于信号传递的等离子焊机焊接在感压头上的弹性体105，所述弹性体105由高弹性的合金材料构成；位于弹性体105上端并粘贴于其上的耐高温、高精度的应变计，所述毛细管1002上端的感压头、弹性体105、应变计等元件皆容置于一封闭的壳体内；与应变计电性连接的自动调零(Auto-Zero)放大电路107，所述自动调零(Auto-Zero)放大电路107是采用最新CMOS工艺实现信号的发达过程，直接输出0.5-4.5V；0-5V；0-10V；4-20mA放大信号，器件面积小、集成度高和功耗低等优点，具有灵敏度高、线性好、体积小、功耗低、易于集成等优点。它能在达到较高精度和稳定性的前提下，使所述压力变送器具有较强的实用性，如具备输出信号的零点与满度可自动调整、输出信号的反馈稳定等特性，可直接与电脑和PLC等上位机进行远程组态控制。所述自动调零(Auto-Zero)放大电路107具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能，使用时只需要通过一个按键就可以对产品进行输出信号零点和满度进行自动校验和修正，节约耗费大量的人力、时间以及需要昂贵的校验设备，大大提高了使用者的生产效率。[0031] 本实用新型的工作过程是，当被测的流动的高温过程流体的压强，通过感压膜片1001，以1∶1传递并通过填充满传递介质(通常是油类等实质上不能压缩的流体)的毛细管1002，并通过与毛细管1002相连接的感压头传递到贴有应变计的弹性体105上，贴在弹性体105上的应变计由于应变电阻，组成惠斯登电桥，即所述处于高温过程流体中的感压膜片1001，位于感压膜片1001上端与感压膜片相连接的毛细管1002、位于毛细管1002上端的弹性体105及位于弹性体上端与弹性体相连接的应变计共同组成应变电阻随机械形变而产生阻值变化的应变电桥。基于虎克定律：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比的原理将压力通过弹性体105上的金属应变计转换成线形的电信号，即在压力作用下，感压膜片1001产生变形，弹性体105上端的应变计感受其形变后，产生电阻效应并输出与作用压力大小成正比的电信号，再经由与应变计电性连接的自动调零(Auto-Zero)放大电路107及设置于其附近的一个按键(图中未详细示出)，通过该按键就可以对产品进行输出信号零点和满度进行自动校验和修正对该电信号进行放大整合。所述自动调零(Auto-Zero)放大电路107是采用最新CMOS工艺实现信号的发达过程，直接输

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说 明 书

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出0.5-4.5V；0-5V；0-10V；4-20mA放大信号，器件面积小、集成度高和功耗低等优点，具有灵敏度高、线性好、体积小、功耗低、易于集成等优点。它能在达到较高精度和稳定性的前提下，使所述压力变送器具有较强的实用性，如具备输出信号的零点与满度可自动调整、输出信号的反馈稳定等特性，可直接与电脑和PLC等上位机进行远程组态控制。所述自动调零(Auto-Zero)放大电路107具备输出信号零点和满度的自动调节和校验功能，使用时只需要通过一个按键就可以对产品进行输出信号零点和满度进行自动校验和修正，节约耗费大量的人力、时间以及需要昂贵的校验设备，大大提高了使用者的生产效率。

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说 明 书 附 图

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说 明 书 附 图

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图3

图4

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图6

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