專利名稱：靈敏差壓傳感器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例涉及傳感器和測(cè)量裝置，更具體來(lái)說(shuō)，涉及壓力傳感器。
背景技術(shù)：
存在能夠測(cè)量的許多不同的壓力相關(guān)的參數(shù)。絕對(duì)壓力傳感器測(cè)量與0磅每平方英寸(PSI)的完全真空壓力或零壓力相對(duì)的壓力。大氣壓力在海平面參照真空為 101.325kPa(14.7PSI)。對(duì)汽車輪胎所進(jìn)行的壓力測(cè)量有時(shí)稱作表壓。表壓傳感器在測(cè)量場(chǎng)所測(cè)量相對(duì)于給定大氣壓力的壓力。例如，當(dāng)輪胎壓力計(jì)讀取OPSI時(shí)，輪胎中存在實(shí)際大約14. 7PSI (或大氣壓力)。第三種類型的壓力測(cè)量是差壓(differential pressure)。 差壓傳感器測(cè)量對(duì)感測(cè)裝置的兩個(gè)壓力輸入之間的差。例如，差壓傳感器可用于測(cè)量管線輸油泵上的壓力增加。存在用于基于多種不同技術(shù)進(jìn)行操作的壓力傳感器的若干常規(guī)設(shè)計(jì)。壓阻應(yīng)變計(jì)壓力傳感器利用壓阻效應(yīng)來(lái)檢測(cè)因施加到所接合的應(yīng)變計(jì)的壓力而引起的應(yīng)變。壓阻壓力傳感器使用諸如石英之類的材料的壓阻效應(yīng)來(lái)測(cè)量壓力感應(yīng)應(yīng)變。電容壓力傳感器具有設(shè)計(jì)成創(chuàng)建用于檢測(cè)因所施加壓力而引起的應(yīng)變的可變電容器的隔膜和壓力腔。電磁壓力傳感器通過(guò)利用電感的變化、霍耳效應(yīng)、渦流原理或者使用線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)，來(lái)測(cè)量隔膜的位移。但是，這類常規(guī)壓力感測(cè)技術(shù)沒(méi)有完全適合測(cè)量低差壓，成本高，并且可能難以工作在要求高耐受壓力的環(huán)境中。相應(yīng)地，需要一種用于測(cè)量低差壓的強(qiáng)健的緊湊型壓力傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本文所公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例涉及一種差壓傳感器，該差壓傳感器具有其中磁端蓋密封各端的空心筒(缸，cylinder)。筒包含還具有磁體的活塞?；钊O(shè)置成使得其南極面向一個(gè)端蓋的南極，而其北極面向另一個(gè)端蓋的北極。各個(gè)實(shí)施例特點(diǎn)為提供活塞與所述筒之間的密封的圍繞活塞的磁性鐵磁流體(magnetic ferrofluid)涂敷層。筒具有饋入筒的在活塞與端蓋之一之間形成的第一室中的第一壓力管線輸入。第二壓力管線饋入筒的在活塞與另一個(gè)端蓋之間的第二室。磁通角(magnetic flux angle)傳感器定位在筒外部，以便檢測(cè)來(lái)自活塞的磁通線，從而確定其位置?；诨钊奈恢?，計(jì)算部件生成兩個(gè)輸入管線之間的差壓讀數(shù)。


結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成其組成部分的附圖示出本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。附圖連同一般描述一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。附圖包括圖IA-C示出按照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的差壓傳感器的截面圖；圖2A-C示出圖IA-C所示的活塞的三個(gè)位置的通量5
圖3A-C示出按照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的重力補(bǔ)償壓力傳感器的截面圖；以及圖4示出根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施例、用于實(shí)施各種方法的行為的流程圖。
具體實(shí)施例方式
示范實(shí)施例的以下詳細(xì)描述參照附圖。不同附圖中的相同參考標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同或相似的元件。此外，以下詳細(xì)描述并不是要限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍而是由所附權(quán)利要求來(lái)定義。圖IA-C示出按照本發(fā)明的實(shí)施例的差壓傳感器100的截面圖。本文所公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例涉及差壓換能器，差壓換能器使用包含在筒中的一個(gè)或更多永久磁化的移動(dòng)活塞以及密封到筒端部中的固定磁體。筒可由具有低磁導(dǎo)率、對(duì)磁通線是透明的但是能夠耐受所測(cè)量壓力的材料制成。可動(dòng)活塞101使用提供極低摩擦氣密密封的鐵磁流體105來(lái)密封到筒103中。活塞101配置成包括磁體?；钊?01通過(guò)來(lái)自定位于筒103的兩端的兩個(gè)磁端蓋107和109中的固定磁體的反向磁場(chǎng)而被軸向限制。磁端蓋107和109的磁極配置成與活塞101的相應(yīng)鄰近磁極為相同的極性，因而相互排斥。如圖IA-C所示，磁端蓋107的南極面向活塞101磁體的南極，而磁端蓋109的北極面向活塞101磁體的北極。這樣，活塞 101受到從任一端反抗其的磁端蓋107和109排斥。常規(guī)壓力感測(cè)裝置通常依靠在壓力室的壁上開(kāi)缺口的活塞傳感器。但是，由于本文所公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例使用磁場(chǎng)位置感測(cè)，所以筒103的壁能夠配置成相當(dāng)厚，能夠耐受極高的絕對(duì)壓力。此外，限制活塞101的磁場(chǎng)的使用提供非線性輸出，從而賦予裝置能夠檢測(cè)壓力差(pressure differential)的較大動(dòng)態(tài)范圍。差壓傳感器100趨向于在較低壓力差下具有最大靈敏度，這在某些情況下是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。筒103配置成具有兩個(gè)壓力輸入111和113。差壓傳感器100測(cè)量輸入111和輸入113中的壓力之間的差。當(dāng)兩個(gè)輸入111和113的每個(gè)在活塞上方和下方的室115和 117中提供相等壓力時(shí)，則活塞101將保持在其標(biāo)稱中心位置，如圖IA所示。雖然附圖示出相等尺寸的壓力室115和117，但是在一些實(shí)施例中，壓力室可設(shè)計(jì)成包含不同容積。這能夠是有用的，例如以便使傳感器系統(tǒng)100的預(yù)期靈敏度適合來(lái)自輸入管線111和113的預(yù)計(jì)壓力輸入的范圍。轉(zhuǎn)回到圖1A-C，如果輸入111和113不同，則來(lái)自輸入111和113的活塞101上方和下方的壓力起作用以使活塞101從標(biāo)稱中心位置位移。圖IB示出輸入113 比輸入111具有較高的壓力，因而向上驅(qū)動(dòng)活塞101離開(kāi)磁端蓋109而朝向磁端蓋107。圖 IB中，室121中的壓力超過(guò)室119中的壓力。圖IC中，輸入113具有比輸入111更低的壓力，因而活塞101被向下拉，朝向磁端蓋109而離開(kāi)磁端蓋107。圖IC中，室125中的壓力低于室123中的壓力。壓力傳感器系統(tǒng)100的活塞101可由磁性材料制成或者可配置成保持磁體。在任一種情況下，活塞101具有響應(yīng)兩個(gè)輸入111與113之間的壓力變化而移動(dòng)的磁體。移動(dòng)磁體的外場(chǎng)允許使用定位在筒103外部的一個(gè)或更多磁場(chǎng)角傳感器127來(lái)檢測(cè)活塞101的位置。場(chǎng)角傳感器127通常定位得充分靠近筒103外部，以便準(zhǔn)確解析可動(dòng)活塞101中的固定磁體的位置。傳感器127可采用若干類型的磁通場(chǎng)角傳感器的任一種來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括例如隧穿磁阻(TMR)傳感器、巨磁阻(GMR)傳感器、各向異性磁阻(AMR)、霍耳效應(yīng)裝置或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它相似類型的磁場(chǎng)角傳感器。TMR傳感器能夠提供數(shù)百毫伏的大信號(hào)輸出，并且具有兩個(gè)輸出，一個(gè)與入射磁通角的正弦成比例，而另一個(gè)與余弦成比例。TMR傳感器是靈敏裝置，并且工作在磁飽和中，以致在某個(gè)小最小值以上通量的絕對(duì)幅值是不重要的。當(dāng)兩個(gè)輸入111與113之間的壓力差發(fā)生變化時(shí)，筒103中的活塞101的位置也發(fā)生變化。這又改變所測(cè)量的磁場(chǎng)通線的角。對(duì)磁場(chǎng)通量線的影響由磁場(chǎng)角傳感器 227來(lái)檢測(cè)。這可在圖2A-C中更清楚地看到。在各個(gè)實(shí)施例中，角傳感器127輸出被連接到微處理器或其它控制器，以便提供數(shù)字輸出、校準(zhǔn)因子和重力調(diào)整計(jì)算。(下面結(jié)合圖3A-C來(lái)描述重力調(diào)整計(jì)算。)轉(zhuǎn)到圖 1A，磁場(chǎng)角傳感器127連接到控制器149或其它計(jì)算部件，控制器149或其它計(jì)算部件將磁通角與活塞101的位置相關(guān)并且計(jì)算兩個(gè)壓力輸入111與113之間的壓力差。在各個(gè)實(shí)施例中，控制器149或其它計(jì)算部件可體現(xiàn)為微處理器、控制邏輯、電路、計(jì)算機(jī)或者能夠編程為執(zhí)行指令或例程的其它電子裝置?？刂破?49可包含或者有權(quán)訪問(wèn)適合存儲(chǔ)用于執(zhí)行與磁通角、活塞位置和壓力讀數(shù)相關(guān)的計(jì)算的數(shù)據(jù)、軟件指令或例程的存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)裝置。 壓力傳感器系統(tǒng)100還具有連接到控制器149的顯示器153和用戶輸入裝置155。顯示器 153可體現(xiàn)為IXD或LED顯示器、計(jì)算機(jī)屏幕或者適合可視地傳送系統(tǒng)100的諸如壓力讀數(shù)和控制代碼之類的信息的其它相似類型的顯示裝置。用戶輸入裝置155可體現(xiàn)為小鍵盤、 鍵盤、按鈕、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或者其它相似類型的用戶輸入裝置。鐵磁流體材料105是附連到磁體的液體。包圍活塞101的鐵磁材料105以極低摩擦提供氣密密封。鐵磁流體是市場(chǎng)銷售的包括懸浮液中的納米級(jí)磁性粒子的液體。鐵磁流體能夠從多個(gè)來(lái)源得到，包括i^errofluidics Corporation(新罕布什爾州， 納舒厄)、Ferrotec Corporation(新罕布什爾州，貝德福德)、3M Specialty Chemicals Division(明尼蘇達(dá)州，圣保羅)和Liquids research Ltd(英國(guó)，威爾士，班戈)。在各個(gè)實(shí)施例中，鐵磁流體的類型選擇成使得接觸到鐵磁流體密封105的流體與鐵磁流體是不可混合的，并且不會(huì)與鐵磁流體起化學(xué)反應(yīng)。磁體101防止鐵磁流體105漂走。在一些實(shí)現(xiàn)中，已經(jīng)使用基于煤油的鐵磁流體。取決于經(jīng)受壓力測(cè)量的液體的性質(zhì)可使用由不同材料組成的其它鐵磁流體。如果差壓傳感器100用于腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，則硅酮油屏障可用于使腐蝕性流體不滲透到低壓力室。這個(gè)活塞磁體101涂敷有鐵磁流體105，鐵磁流體 105當(dāng)活塞響應(yīng)壓力輸入111和113而上下移動(dòng)時(shí)在活塞101與筒103的壁之間產(chǎn)生低摩擦密封。磁角傳感器127檢測(cè)來(lái)自三個(gè)磁體即來(lái)自活塞101的磁體和磁端蓋107、109的磁通的所產(chǎn)生磁場(chǎng)角。圖2A-C示出圖IA-C所示的活塞的三個(gè)位置的通量圖。圖2A中，活塞磁體201位于在磁端蓋的兩個(gè)固定磁體207與209之間的中間，從而使通量線在這個(gè)配置中圍繞兩個(gè)軸是對(duì)稱的。應(yīng)當(dāng)注意，通量線的形狀不僅取決于磁體之間的距離，而且還取決于設(shè)計(jì)的多個(gè)其它因素和參數(shù)。例如，磁體的形狀和磁體的強(qiáng)度均是影響磁通線的參數(shù)。在一些實(shí)現(xiàn)中，取決于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求以及組件特征和限制可使用不同形狀和/或不同強(qiáng)度的磁體。在圖2A所示的實(shí)現(xiàn)和活塞位置中，傳感器處的通量線與筒的中心軸251基本平行。因此，磁場(chǎng)角傳感器227讀取0度，這與在兩個(gè)輸入中接收的相等壓力相關(guān)。圖2B中， 兩個(gè)輸入的相對(duì)壓力已經(jīng)發(fā)生變化，從而使活塞磁體201移動(dòng)到與固定磁體209相比更靠近固定磁體207的位置。這個(gè)位置變化引起磁通線的變化，這由傳感器227來(lái)檢測(cè)。在圖 2B所示的實(shí)現(xiàn)和活塞位置中，磁場(chǎng)角傳感器227讀取大約315度(或負(fù)45度)。該系統(tǒng)能夠?qū)?15度讀數(shù)與兩個(gè)輸入壓力之間的特定壓力差相關(guān)?？苫诖_定筒中的兩個(gè)壓力室的容積的活塞的位置來(lái)計(jì)算兩個(gè)壓力。轉(zhuǎn)到圖2C，兩個(gè)輸入壓力已經(jīng)再次發(fā)生變化，從而使活塞磁體201移動(dòng)到更靠近固定磁體209而更遠(yuǎn)離固定磁體207的位置。在圖2C所示的實(shí)現(xiàn)和活塞位置中，磁場(chǎng)角傳感器227讀取大約45度。該系統(tǒng)再次能夠?qū)?5度讀數(shù)與兩個(gè)輸入壓力之間的特定壓力差相關(guān)。圖3A-C示出按照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的重力補(bǔ)償壓力傳感器的截面圖。這些實(shí)施例補(bǔ)償由重力、加速度或取向所引入的誤差，即由包括重力、加速度或取向的三個(gè)因素的任一個(gè)或更多單獨(dú)或結(jié)合起作用所引起的誤差。在這些實(shí)施例中，通過(guò)提供懸浮在磁端蓋 307和309中包含的固定磁體之間的兩個(gè)可動(dòng)活塞磁體301和335，來(lái)補(bǔ)償重力、加速度或取向?qū)σ苿?dòng)磁體的影響。注意，端蓋309以其磁南極朝內(nèi)面向壓力室317和活塞301的磁南極來(lái)定向。還提供壓力均衡通路333，以便均衡室339和341中的壓力。這樣，均衡兩個(gè)可動(dòng)活塞磁體301和335的每個(gè)與其相應(yīng)鄰近磁端蓋309或307之間的壓力。換言之，圖 3A的頂腔和底腔317、331被鏈接起來(lái)，并且因而處于相同壓力。類似地，圖的腔339和 341被鏈接起來(lái)，如同圖3C的腔345和347那樣。在圖3A-C的實(shí)施例中，能夠通過(guò)對(duì)上部的磁場(chǎng)角傳感器3 相加180度，反轉(zhuǎn)符號(hào)(即，與負(fù)一相乘)，并且取兩個(gè)讀數(shù)的平均，來(lái)補(bǔ)償重力、加速度和取向的影響。轉(zhuǎn)到圖 3B，磁場(chǎng)角傳感器3 讀取負(fù)45度，而磁場(chǎng)角傳感器327讀取225度。傳感器329的讀數(shù)通過(guò)相加180度來(lái)調(diào)整(-45+180 = 135度)。反轉(zhuǎn)符號(hào)給出-135度，這等于225度。對(duì)于圖3A，傳感器3 讀取0度，而傳感器327讀取180度。傳感器3 通過(guò)相加180度來(lái)調(diào)整 (0+180 = 180度)。反轉(zhuǎn)符號(hào)給出-180度，這等于+180度。上面段落的說(shuō)明使用取自附圖的理想讀數(shù)，并且因此對(duì)經(jīng)調(diào)整的值求平均不會(huì)產(chǎn)生任何進(jìn)一步的精確性(例如，225 = 225度；以及180 = 180度)。但是，實(shí)際上，重力或加速度的影響可產(chǎn)生讀數(shù)的少許不一致，這會(huì)通過(guò)對(duì)經(jīng)調(diào)整的值求平均來(lái)消除。再次轉(zhuǎn)到圖3B，磁場(chǎng)角傳感器3 可能讀取負(fù)46度，而磁場(chǎng)角傳感器327可能由于相同因素錯(cuò)誤地讀取2 度。傳感器3 的讀數(shù)通過(guò)相加180度來(lái)調(diào)整(-46+180 = 134度)。反轉(zhuǎn)符號(hào)給出-134度，這等于2 度。取兩個(gè)傳感器讀數(shù)的平均會(huì)產(chǎn)生0沈+2對(duì))/2 = 225。按照相同極性彼此相向的磁體來(lái)描述了各個(gè)實(shí)施例。這如圖1所示，其中端蓋107 的南極面向活塞101的磁南極，而端蓋109的北極面向活塞101的磁北極。這樣，同性極相互推開(kāi)。但是，一些實(shí)施例配置成使得相異磁極彼此相向，即端蓋的南極面向活塞的磁北極，而端蓋的北極面向活塞的磁南極。這樣，異性磁極相互吸引而不是相互推開(kāi)。圖4示出根據(jù)本文所公開(kāi)的實(shí)施例、用于實(shí)施各種方法的行為的流程圖。以上結(jié)合圖1-3更詳細(xì)地描述了許多行為。該方法開(kāi)始于框401，并且進(jìn)入403，其中磁活塞被裝入筒中。通常，磁活塞的最靠近筒壁的外表面涂敷有幫助提供活塞與筒壁之間的密封的鐵磁流體材料。在圖4的框405，筒的一個(gè)開(kāi)口端采用第一磁端蓋來(lái)密封，從而創(chuàng)建活塞與第一端蓋之間的第一室。第一磁端蓋定向成使得它具有面向筒的第一室的磁南極?；钊簿哂忻嫦蛲驳牡谝皇业拇拍蠘O。該方法進(jìn)入407以將第一壓力管線連接到第一室。在框409筒的另一端采用第二磁端蓋來(lái)密封，從而形成活塞與第二磁端蓋之間的第二室。第二磁端蓋定向成使得它具有面向筒的第二室的磁北極?；钊谋睒O也面向第二室。在框411，將第二壓力管線連接到第二室。進(jìn)入框413，定位在室外部、與活塞鄰近的磁通角檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自活塞的通量線。 這樣，在框415，通過(guò)檢測(cè)活塞的磁通線，能夠確定活塞的位置。一旦活塞的位置為已知，則在框417能夠計(jì)算兩個(gè)筒之間的差壓。本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅為了描述具體實(shí)施例，而并不是要限制本發(fā)明。本文所使用的單數(shù)形式“一”和“該”預(yù)計(jì)也包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文另加明確說(shuō)明。還會(huì)理解，在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”表示存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/ 或組件，但并不排除存在或添加一個(gè)或更多其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或上述各項(xiàng)的群組。本文中以及權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)“得到”可意味著從計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行檢索、從另一計(jì)算機(jī)程序接收、從用戶接收、基于其它輸入來(lái)計(jì)算或者得到數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)集的任何其它方式。本文中以及權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)“多個(gè)”表示所述元件的兩個(gè)或更多。但是，不應(yīng)當(dāng)被理解為一定涉及整個(gè)裝置中的所述元件的每一個(gè)實(shí)例。具體來(lái)說(shuō)，是否提到“多個(gè)”元件的“各”元件。在整個(gè)裝置中可存在附加元件，它們沒(méi)有包含在“多個(gè)”中并且因此沒(méi)有由“各”來(lái)提及。權(quán)利要求中的所有部件或步驟加上功能元件的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和等效體預(yù)計(jì)包括具體要求保護(hù)的用于與其它要求保護(hù)的元件結(jié)合執(zhí)行功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。本發(fā)明的描述是為了說(shuō)明和描述而提供的，而并不意在是詳盡的或者局限于所公開(kāi)形式的發(fā)明。許多修改和變更將是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的，而沒(méi)有背離本發(fā)明的范圍和要點(diǎn)。選擇和描述了本文所包含的各個(gè)實(shí)施例，以便最好地說(shuō)明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)τ诰哂羞m合所考慮的具體使用的各種修改的各個(gè)實(shí)施例來(lái)理解本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種差壓傳感器，包括 具有第一端和第二端的筒；第一磁端蓋，配置成密封所述筒的所述第一端，所述第一磁端蓋包括面向所述筒的第一室的磁南極；活塞，設(shè)置在所述筒中，并且配置成具有面向所述第一室的磁極；到所述筒的所述第一室的第一壓力管線輸入；以及傳感器，定位在所述筒外部，并且配置成檢測(cè)與所述活塞關(guān)聯(lián)的磁通線。
2.如權(quán)利要求1所述的差壓傳感器，其中，所述磁極是磁南極，所述傳感器是磁通角傳感器，并且還包括控制器，連接到所述傳感器用于接收與磁通線關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，并且配置成確定壓力讀數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的差壓傳感器，還包括磁性鐵磁流體，設(shè)置在所述活塞上，以便提供所述活塞與所述筒之間的密封。
4.如權(quán)利要求3所述的差壓傳感器，其中，所述控制器使用所述磁通角傳感器的讀數(shù)來(lái)確定所述活塞的位置，供在生成所述壓力讀數(shù)中使用。
5.如權(quán)利要求4所述的差壓傳感器，還包括第二磁端蓋，配置成密封所述筒的所述第二端，所述第二磁端蓋包括面向所述筒的第二室的磁北極。
6.如權(quán)利要求5所述的差壓傳感器，其中，所述活塞配置成具有面向所述第二室的磁北極；并且其中所述磁通角傳感器檢測(cè)所述活塞的所述磁北極與所述活塞的所述磁南極之間的所述磁通線。
7.如權(quán)利要求6所述的差壓傳感器，還包括 到所述筒的所述第二室的第二壓力管線輸入；其中所述壓力讀數(shù)是所述第一室中的第一壓力與所述第二室中的第二壓力之間的差壓讀數(shù)。
8.如權(quán)利要求3所述的差壓傳感器，其中，所述磁性鐵磁流體磁性附連到所述活塞；并且其中所述活塞與所述筒之間的所述密封是氣密密封。
9.一種差壓傳感器，包括具有第一端和第二端的空心筒；第一磁端蓋，配置成密封所述筒的所述第一端，所述第一磁端蓋包括面向所述筒的第一室的第一取向的磁極；第一活塞，設(shè)置在所述筒中，并且配置成具有面向所述第一室的所述第一取向的磁極；到所述筒的所述第一室的第一壓力管線輸入；第二活塞，設(shè)置在所述筒中，以便形成所述第一活塞與所述第二活塞之間的第二室，所述第二活塞配置成具有面向所述第二室的第二取向的磁極； 到所述筒的所述第二室的第二壓力管線輸入；第二磁端蓋，配置成密封所述筒的所述第二端，所述第二磁端蓋包括面向所述筒中在所述第二活塞與所述第二磁端蓋之間形成的第三室的所述第二取向的磁極；所述第一室與第三室之間的壓力管線連接器，其中所述第三室在所述第二活塞和所述第二磁端蓋之間形成；第一磁通角傳感器，定位在所述筒外部，以便檢測(cè)來(lái)自所述第一活塞的第一磁通線；以及計(jì)算部件，用于使用所述第一磁通角傳感器的第一讀數(shù)來(lái)生成壓力讀數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的差壓傳感器，其中，所述第一活塞具有所述活塞與所述筒之間的第一磁性鐵磁流體密封，并且所述第二活塞具有所述第二活塞與所述筒之間的第二磁性鐵磁流體密封。
11.如權(quán)利要求10所述的差壓傳感器，其中，所述第一磁性鐵磁流體密封磁性附連到所述第一活塞，并且所述第二磁性鐵磁流體密封磁性附連到所述第二活塞；并且其中所述第一磁性鐵磁流體密封和所述第二磁性鐵磁流體密封均為氣密密封。
12.如權(quán)利要求9所述的差壓傳感器，其中，所述壓力讀數(shù)是差壓讀數(shù)，所述差壓傳感器還包括第二磁通角傳感器，定位在所述筒外部，以便檢測(cè)來(lái)自所述第二活塞的第二磁通線； 其中所述計(jì)算部件使用所述第一磁通角傳感器的所述第一讀數(shù)和所述第二磁通角傳感器的第二讀數(shù)來(lái)生成所述差壓讀數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的差壓傳感器，其中，所述差壓讀數(shù)是所述第一室中的第一壓力與所述第二室中的第二壓力之間的差。
14.如權(quán)利要求12所述的差壓傳感器，其中，所述第二磁通角傳感器的所述第二讀數(shù)用于補(bǔ)償由重力、加速度或取向引起的誤差。
15.如權(quán)利要求12所述的差壓傳感器，其中，將所述第二讀數(shù)與180度相加以得到和， 并且對(duì)所述和求反以得到經(jīng)調(diào)整的第二讀數(shù)，以便補(bǔ)償由重力、加速度或取向引起的所述誤差。
16.如權(quán)利要求12所述的差壓傳感器，其中，所述計(jì)算部件使用所述第一磁通角傳感器的所述第一讀數(shù)來(lái)確定所述第一活塞的第一位置；并且其中所述計(jì)算部件使用所述第二磁通角傳感器的所述第二讀數(shù)來(lái)確定所述第二活塞的第二位置。
17.如權(quán)利要求9所述的差壓傳感器，其中，所述第一取向的所述磁極是磁北極，而所述第二取向的所述磁極是磁南極。
18.如權(quán)利要求17所述的差壓傳感器，其中，所述第一磁通角傳感器檢測(cè)所述第一活塞的所述磁北極與所述第一活塞的磁南極之間的所述第一磁通線；并且其中所述第二磁通角傳感器檢測(cè)所述第二活塞的磁北極與所述第二活塞的所述磁南極之間的所述第二磁通線。
19.一種感測(cè)筒中的壓力的方法，所述方法包括形成所述筒中在配置成密封所述筒的磁端蓋與設(shè)置在所述筒中的活塞之間的室，所述磁端蓋包括面向所述室的磁南極，并且所述活塞也包括面向所述室的磁南極；接收經(jīng)由到所述室的壓力管線輸入在壓力下進(jìn)入所述室的液體；以及在所述筒外部檢測(cè)與所述活塞關(guān)聯(lián)的磁通線，以便確定所述活塞的位置；以及基于所述活塞的所述位置來(lái)確定壓力讀數(shù)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述室是第一室，所述液體是第一液體，所述壓力管線輸入是第一壓力管線輸入，并且所述磁端蓋是配置成密封所述筒的第一端的第一磁端蓋，所述方法包括形成所述筒中在配置成密封所述筒的第二端的第二磁端蓋與所述活塞之間的第二室， 所述第二磁端蓋包括面向所述第二室的磁北極，并且所述活塞也包括面向所述第二室的磁北極；以及接收經(jīng)由到所述第二室的第二壓力管線輸入在壓力下進(jìn)入所述第二室的第二液體； 其中所述壓力讀數(shù)是基于所述活塞的所述位置的差壓。
全文摘要
一種差壓傳感器具有在筒中自由移動(dòng)的磁化活塞。磁端蓋密封筒的端部，從而在活塞的任一側(cè)形成室?？蓜?dòng)磁活塞受到端蓋的相反磁場(chǎng)限制?；钊采w有磁性鐵磁流體，從而提供活塞圍繞活塞的低摩擦氣密密封。筒具有兩個(gè)壓力輸入管線，活塞的任一側(cè)的室連接一個(gè)。輸入管線的相對(duì)壓力使活塞移動(dòng)到筒中的均衡位置，其中端蓋的磁場(chǎng)抗衡壓力使活塞保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。磁?chǎng)角傳感器檢測(cè)筒外部的通量線，并且讀數(shù)與兩個(gè)輸入管線之間的壓力差相關(guān)。
文檔編號(hào)G01L13/06GK102539058SQ201110452868
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
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