專利名稱：一種壓力變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，特別是指一種壓力變送器。
背景技術(shù)：
傳感器在科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)中，特別是在信息技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，現(xiàn)代制造等技術(shù)中，起著不可替代的作用，壓力傳感器是目前應(yīng)用數(shù)量最多的一種傳感器，廣泛應(yīng)用于石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域、航空、航天等國(guó)防領(lǐng)域才以及其它領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，精度高、穩(wěn)定性好、體積小、適應(yīng)范圍廣將是壓力傳感器的發(fā)展方向。在傳感器的實(shí)際的測(cè)量中，人們往往期望傳感器的測(cè)量量程(范圍)很大，同時(shí)測(cè)量精度越高越好，然而對(duì)于相同的傳感器，量程越大的壓力傳感器用于測(cè)量小量程壓力就會(huì)影響精度。測(cè)量的范圍和測(cè)量的精度就會(huì)出現(xiàn)矛盾。提高傳感器的精度和采用多個(gè)不同量程的傳感器是解決這個(gè)矛盾的方法，但是這類方式都存在一定弊端，對(duì)于提高精度來(lái)說(shuō)， 由于工藝以及技術(shù)的限制，對(duì)傳感器測(cè)量精度的提高是有限的，并且精度的提高也意味著制造成本大幅度的增加；而對(duì)于采用多個(gè)不同量程的傳感器的方式，會(huì)使測(cè)量部件增多，信號(hào)處理變得復(fù)雜，不利于維護(hù)，并且在實(shí)際運(yùn)用中也存在困難。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種壓力變送器，通過(guò)改變壓力傳感器芯體的激勵(lì)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力量程的改變，在不改變測(cè)量精度的前提下，達(dá)到可以調(diào)節(jié)壓力量程的目的。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種壓力變送器，包括根據(jù)激勵(lì)電流產(chǎn)生差分電壓的壓力傳感器芯體；與所述壓力傳感器芯體連接的，放大所述差分電壓后輸出相應(yīng)信號(hào)，并能提供固定激勵(lì)電壓的信號(hào)變送處理電路；與所述壓力傳感器芯體和所述信號(hào)變送處理電路連接的，根據(jù)所述固定激勵(lì)電壓和不同的控制信號(hào)產(chǎn)生不同激勵(lì)電流的激勵(lì)電流產(chǎn)生單元。優(yōu)選的，所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元包括至少兩個(gè)不同阻值的調(diào)節(jié)電阻；與所述調(diào)節(jié)電阻連接的，根據(jù)不同的控制信號(hào)選擇不同阻值的調(diào)節(jié)電阻的片選開(kāi)關(guān)。優(yōu)選的，所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元包括阻值可變化的調(diào)節(jié)電阻；與所述調(diào)節(jié)電阻連接的，根據(jù)不同的控制信號(hào)確定所述調(diào)節(jié)電阻的不同阻值的片選開(kāi)關(guān)。優(yōu)選的，還包括與所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元連接的，產(chǎn)生不同控制信號(hào)的控制信號(hào)輸入單元。[0018]優(yōu)選的，所述控制信號(hào)輸入單元具體為根據(jù)高低電平的組合產(chǎn)生不同控制信號(hào)的控制信號(hào)輸入線。優(yōu)選的，所述壓力傳感器芯體具體為由硅膜片組成的惠斯頓電橋。本實(shí)用新型技術(shù)方案通過(guò)激勵(lì)電流產(chǎn)生單元產(chǎn)生不同的激勵(lì)電流，從而可以通過(guò)改變壓力傳感器芯體的激勵(lì)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力量程的改變，在不改變測(cè)量精度的前提下，達(dá)到可以調(diào)節(jié)壓力量程的目的。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型一種壓力變送器優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種壓力變送器一個(gè)具體實(shí)例的電氣關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。壓力變送器主要是由壓力傳感器芯體和傳感器信號(hào)調(diào)理器(信號(hào)變送處理電路) 以及一些外接電路組成。傳感器芯體可以是一個(gè)惠斯頓電橋或其它的壓阻芯體，對(duì)于惠斯頓壓阻芯體來(lái)說(shuō)，其輸出差分電壓具有UO = ARIA的關(guān)系，其中AR是由壓力引起電橋電阻值的變化值，與壓力量程成正比，具有高度線性度，IA為電橋的激勵(lì)電流，UO為傳感器芯體輸出的差分信號(hào)(差分電壓)，這個(gè)關(guān)系式表明，傳感器芯體輸出差分電壓與壓力、激勵(lì)電流的大小成正比，本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)整激勵(lì)電流IA來(lái)調(diào)整壓力變送器的壓力量程。參照?qǐng)D1，在本實(shí)用新型一種壓力變送器的第一實(shí)施例中，所述壓力變送器包括壓力傳感器芯體110、信號(hào)變送處理電路120和激勵(lì)電流產(chǎn)生單元130。所述壓力傳感器芯體110根據(jù)激勵(lì)電流產(chǎn)生差分電壓，即所述壓力傳感器芯體 110的輸出與激勵(lì)電流在關(guān)，其具體的關(guān)系式為差分電壓UO= ARIA，其中AR是由壓力引起電橋電阻值的變化值，與壓力量程成正比，具有高度線性度，IA為電橋的激勵(lì)電流。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述壓力傳感器芯體110優(yōu)選采用由四個(gè)壓力敏感電阻組成的惠斯頓電橋，當(dāng)然，所述壓力傳感器芯體110還可以采用其它的傳感器結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型對(duì)此不進(jìn)行任何的限定。所述信號(hào)變送處理電路120與所述壓力傳感器芯體110連接，用于放大所述壓力傳感器芯體110產(chǎn)生的差分電壓后輸出相應(yīng)信號(hào)。所述信號(hào)變送處理電路120還能提供固定激勵(lì)電壓，通過(guò)電源對(duì)信號(hào)變送處理電路供電，使其正常工作，信號(hào)變送處理電路120產(chǎn)生一個(gè)固定激勵(lì)電壓。所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元130與所述壓力傳感器芯體110和所述信號(hào)變送處理電路
4120連接的，用于根據(jù)所述固定激勵(lì)電壓和不同的控制信號(hào)產(chǎn)生不同的激勵(lì)電流。通過(guò)前面的描述可知，不同的激勵(lì)電流可以對(duì)應(yīng)不同的壓力量程，從而產(chǎn)生不同的激勵(lì)電流即可形成不同的壓力量程。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元130包括至少兩個(gè)不同阻值的調(diào)節(jié)電阻；與所述調(diào)節(jié)電阻連接的，根據(jù)不同的控制信號(hào)選擇不同阻值的調(diào)節(jié)電阻的片選開(kāi)關(guān)。另外，所述壓力變送器還可以包括與所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元連接的，產(chǎn)生不同控制信號(hào)的控制信號(hào)輸入單元。其中，所述控制信號(hào)輸入單元具體為根據(jù)高低電平的組合產(chǎn)生不同控制信號(hào)的控制信號(hào)輸入線。參見(jiàn)圖2，下面以一個(gè)具體實(shí)例對(duì)所述技術(shù)方案的工作過(guò)程和工作原理進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)描述。在圖2中，IN+為激勵(lì)電源正，IN-為激勵(lì)電源負(fù)，INM為差分信號(hào)負(fù)輸入，INP為差分信號(hào)正輸入。首先電源對(duì)信號(hào)變送處理電路ICO供電，使其正常工作，ICO產(chǎn)生一個(gè)固定激勵(lì)電壓Uc，Uc通過(guò)片選開(kāi)關(guān)作用到其中的一個(gè)調(diào)節(jié)電阻Rn上，從而產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)電流IS，IS與調(diào)節(jié)電阻的大小成反比，其中調(diào)節(jié)電阻(Rl……Rn)的選擇由片選開(kāi)關(guān)決定，片選開(kāi)關(guān)又由外部控制信號(hào)輸入線(Al……An)決定，相當(dāng)于一個(gè)譯碼器，比如，當(dāng)Al和A2為低電平時(shí)， 片選開(kāi)關(guān)導(dǎo)通Rl所在的引腳，激勵(lì)電壓Uc作用在Rl上，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電流IS，IS = Uc/ Rn，那么R2……Rn所在的引腳斷開(kāi)，同樣道理，當(dāng)Al為低電平，A2為高電平時(shí)，則R2所在引腳導(dǎo)通，激勵(lì)電壓Uc作用在R2上，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流，以此類推，改變外部輸入控制信號(hào)的電平組合，可以選在不同的調(diào)節(jié)電阻，從而確定一個(gè)合適的激勵(lì)電流IS。在圖2中，IS = IA，因?yàn)閭鞲衅餍倔w優(yōu)選是一個(gè)由四個(gè)壓力敏感電阻組成的惠斯頓電橋，激勵(lì)電流經(jīng)過(guò)傳感器芯體MO之后，將產(chǎn)生一個(gè)正激勵(lì)電壓INP和一個(gè)負(fù)激勵(lì)電壓 I匪，INP-I匪=U0, UO為傳感器芯體的差分電壓，差分電壓輸入到信號(hào)變送處理電路IC0， 經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理放大后，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。本實(shí)用新型通過(guò)增加調(diào)節(jié)電阻，由信號(hào)變送處理電路IC0、傳感器芯體MO和調(diào)節(jié)電阻組成一個(gè)恒定的電流源。其中ICO內(nèi)部有一個(gè)能提供較大電流的運(yùn)算放大，MO和調(diào)節(jié)電阻就相當(dāng)于放大器的2個(gè)調(diào)整電阻，所以流過(guò)MO的電流IA和流過(guò)調(diào)節(jié)電阻的Rn電流IS 相等。由于IS = Uc/Rn,即IA = Uc/Rn。式中，Uc是恒定不變的。這樣電流IA和調(diào)節(jié)電阻的阻值Rn成反比，則有UO = Δ RUc/Rn = INP-I匪，其中UO為傳感器芯體的差分電壓，差分電壓進(jìn)入ICO以后，經(jīng)過(guò)變送放大處理，最后形成變送器的輸出信號(hào)。電路中通過(guò)外接接口控制線Al至An確定片選開(kāi)關(guān)SO與不同的調(diào)節(jié)電阻Rl至Rn電氣連接，來(lái)對(duì)變送器選擇不同的調(diào)節(jié)電阻Rn。量程與差分電壓之間關(guān)系如下
權(quán)利要求1.一種壓力變送器，其特征在于，包括根據(jù)激勵(lì)電流產(chǎn)生差分電壓的壓力傳感器芯體；與所述壓力傳感器芯體連接的，放大所述差分電壓后輸出相應(yīng)信號(hào)，并能提供固定激勵(lì)電壓的信號(hào)變送處理電路；與所述壓力傳感器芯體和所述信號(hào)變送處理電路連接的，根據(jù)所述固定激勵(lì)電壓和不同的控制信號(hào)產(chǎn)生不同激勵(lì)電流的激勵(lì)電流產(chǎn)生單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力變送器，其特征在于，所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元包括 至少兩個(gè)不同阻值的調(diào)節(jié)電阻；與所述調(diào)節(jié)電阻連接的，根據(jù)不同的控制信號(hào)選擇不同阻值的調(diào)節(jié)電阻的片選開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力變送器，其特征在于，所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元包括 阻值可變化的調(diào)節(jié)電阻；與所述調(diào)節(jié)電阻連接的，根據(jù)不同的控制信號(hào)確定所述調(diào)節(jié)電阻的不同阻值的片選開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的壓力變送器，其特征在于，還包括 與所述激勵(lì)電流產(chǎn)生單元連接的，產(chǎn)生不同控制信號(hào)的控制信號(hào)輸入單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓力變送器，其特征在于，所述控制信號(hào)輸入單元具體為根據(jù)高低電平的組合產(chǎn)生不同控制信號(hào)的控制信號(hào)輸入線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力變送器，其特征在于，所述壓力傳感器芯體具體為由硅膜片組成的惠斯頓電橋。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種壓力變送器，包括根據(jù)激勵(lì)電流產(chǎn)生差分電壓的壓力傳感器芯體；與所述壓力傳感器芯體連接的，放大所述差分電壓后輸出相應(yīng)信號(hào)，并能提供固定激勵(lì)電壓的信號(hào)變送處理電路；與所述壓力傳感器芯體和所述信號(hào)變送處理電路連接的，根據(jù)所述固定激勵(lì)電壓和不同的控制信號(hào)產(chǎn)生不同激勵(lì)電流的激勵(lì)電流產(chǎn)生單元。本實(shí)用新型通過(guò)改變壓力傳感器芯體的激勵(lì)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力量程的改變，在不改變測(cè)量精度的前提下，達(dá)到可以調(diào)節(jié)壓力量程的目的。
文檔編號(hào)G01L1/26GK202305072SQ201120348800
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者周翔, 王漢其, 袁慶國(guó) 申請(qǐng)人:三一重工股份有限公司