[其他]光電氣壓傳感器

無效

• 申請號: 88203958
• 申請日: 1988-04-16
• 公開（公告）號: CN88203958U
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 孫德興
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01L7/20
• 分類號: G01L7/20
• 代理公司: 北京金橋專利事務所
• 代理人: 朱成蓉

本實用新型涉及一種測量氣壓的傳感器。

測量大氣壓力，目前有兩種方式，一種是內充水銀的U形管氣壓計，另一種是壓阻式氣壓計，前者靠肉眼觀測，無法與計算機聯網，且分辨率低（只有一毫米，僅相當于1.32‰標準大氣壓），后者測量范圍的下限為130pa，能提供電信號，但受溫度影響較大，必須進行溫度補償，同時該氣壓計的生產工藝（尤其是燒結工藝和封裝工藝）復雜，因而成本高。

本實用新型的目的是要提供一種新型氣壓傳感器，它既能有效地避開外界溫度的影響，而輸出高分辨率的電信號，又能適應動態氣壓監測，且制造方便，成本低廉。

本實用新型的目的是這樣實現的，在氣壓傳感器U形管壁上，開出狹縫式的透明窗，并使此窗位于所要觀測U形管液面的適當位置，通過裝置在透明窗兩側的光電液位觀測系統發出光電信號，從而顯示出液面的位置。這樣，由于氣壓變化引起的液位變化，液位變化引起了輸出電位信號的變化，經對此信號進行處理，即表示為氣壓值。光電組件顯示液面位置，并以電信號表示氣壓值的原理是這樣的：當紅外光源芯片發出的紅外光，透過充滿某種介質（透明或不透明的液體和氣體時）的一段間隙時，它將對紅外光的傳播產生影響，由于介質的差異，其影響的程度亦不同。在氣液兩相的交界面處，這些量將有個突變，把這些量轉換為電信號輸出，即可實現對以液位位置的變化來表示氣壓變化的電量輸出，這樣，就完成了以電信號顯示氣壓的目的。又因光電組件的芯片很小，像一個小點。眾多芯片按規定的等間距直線排列，即可滿足所要求的最高分辨率和最大動態氣壓范圍。

同時，該實用新型還增加了光源的斜入射角度，因而使信號的處理更為方便。

本實用新型因改肉眼觀測為電信號輸出，所以可與計算機聯網，并可做到隨時監測。如果用于氣象觀測，可實現各臺站將大氣壓力隨時送到中心臺進行處理；如果用于工業生產，可實現自動化控制。也由于能遠距離傳送和電信號顯示，從而實現了對惡劣環境和人員不能進入的有毒環境、易燃、易爆環境下的氣壓監測以及對動態氣壓的隨時測量。

根據需要本實用新型選用小比重的液體，充入U形管，當液體的比重越小時，其測量靈敏度也就越大。由于傳感器采用了紅外光電組件，抗干擾性強，所以信號穩定可靠，響應速度快，避免了虛假誤報。

本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出：

圖1，為大氣壓力傳感器結構圖。

圖2，圖3為動態氣壓傳感器實施例結構圖。

圖4，為大容器及管道壓差（與外界氣壓差）傳感器實施例結構圖。

下面分別加以說明：

圖1所示的傳感器包括一個殼體⑥、殼體上裝有一個U形管②其內充以液體⑦、液位檢測系統的光電組件殼體④處于U形管管壁狹縫式透明窗①的兩側。

U型管由金屬或非金屬剛性材料制成，材料可以是透明或非透明的，當選用非透明材料時，需在其管壁上開出狹縫式的透明窗①，此窗用玻璃、有機玻璃或透明樹脂、塑料制做；當選用透明材料時，則需把透明窗以外的管壁部分涂黑，以防雜光的干擾，U形管的A端封口，③是真空腔；B端開口，⑤是與外界相通的壓力腔，但需堵以透氣的過濾紙等物，以防灰塵落入。

光電組件殼體④上，裝有光電組件，其中a₁、a₂、a₃……a_n是紅外光源芯片，b₁、b₂、b₃……b_n紅外光相應的光電檢測器芯片，用此來檢測U形管A端的液位，而a₁′、a₂′、a₃′……a_n′與b₁′、b₂′、b₃′……bn′則用來控制B端的液位。這兩端液位位置之差，即為h值。如果U形管內腔直徑均勻，只用一組光電組件即可，這時的h值，自零點開始下降（或上升）位置二倍。

U形管內的液體⑦，可選用有機或無機的，其選用標準是比重低、熔點低、沸點低、流動性好、不揮發、無毒、難燒、不爆、不溶于水的液體均可，不過對于不同的應用條件，可有不同的側重。

圖2、圖3所示是動態氣壓傳感器，是用來測量由風速V產生的動氣壓△P的兩個實例結構圖，因△P＝KV²，K是系統系數，由用戶的不同要求（如動態范圍和分辨率）可設計出不同結構的動態傳感器。