一種液相壓力差傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種液相壓力差傳感器，包括外殼，所述外殼內壁設有支座，所述支座與一塊豎直設置在所述外殼內的且一端以所述支座為支點、另一端可水平移動的剛性隔離板連接；所述剛性隔離板兩側各與一根伸縮管一端連接，兩根伸縮管另一端分別與一根穿過所述外殼側面與外部連通的固定管固定連接；所述固定管內固定有透水材料；其中一根伸縮管與外殼、剛性隔離板形成的一個空間內設有傳感單元，所述傳感單元一端與所述剛性隔離板連接，所述傳感單元另一端與所述外殼連接。本實用新型從根本上解決了感應單元易受被測介質腐蝕以及干擾的問題。
【專利說明】一種液相壓力差傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及巖土結構孔隙水壓力測量設備【技術領域】，特別是一種液相壓力差傳感器。
【背景技術】
[0002]孔隙水壓力作為確定巖土結構安全穩(wěn)定的一個重要參數(shù)，在結構安全監(jiān)測工程中常被作為重點監(jiān)測對象。一般使用孔隙水壓力計對某個結構部位的孔隙水壓力進行測量，孔隙水壓力計廣泛的應用于建筑工程、港口與航道工程、水利水電工程、礦業(yè)工程等相關巖土工程領域。
[0003]巖土工程中普遍采用的結構安全監(jiān)測測量儀器一般使用鋼絲做傳感單元。使用鋼絲做傳感單元構成的孔隙水壓力計典型結構見圖1。其主要由傳感器外殼1、信號電纜9、透水石2、感應板10、通氣管11以及鋼絲傳感單元6組成。測量前先將孔隙水壓力計埋設于被測的巖土結構體中，將傳感器電纜和通氣管接長牽引到人員能夠到達的部位。測量時，巖土結構體中的孔隙水壓力會穿過透水石作用在感應板上，而感應板另一端通過通氣管與大氣連通，結構孔隙水與大氣間壓力差使感應板形成微小的變形，這一微小的變形被鋼絲傳感單元拾取，轉變?yōu)殡娦盘?，通過信號電纜傳輸至人員能夠到達的部位。測量人員利用讀數(shù)儀表讀取信號電纜上的電信號進而換算出埋設孔隙水壓力計部位的巖土結構孔隙水壓力。
[0004]從圖1可以看出，所測壓力差為大氣壓力與巖體孔隙水壓力的差值，即作用于該結構部位上扣除大氣壓力后的絕對壓力。在實際的工程滲流分析時往往不關心巖土結構某一點的絕對壓力，而是關心巖土結構的滲透坡降，其大小直接關系到結構是否穩(wěn)定。
[0005]滲透坡降一般通過測量孔隙水壓力差得到，以往由于缺乏直接測量孔隙水壓力差的手段，只能利用兩個用于測量絕對壓力的孔隙水壓力傳感器分別測量孔隙水壓力后再相減，這樣不但降低了儀器的有效分辨率，儀器之間的系統(tǒng)誤差差異也會造成實際測量精度進一步降低。例如某兩個部位的絕對孔隙水壓力最大為IMPa，而絕對孔隙水壓力相差最大為0.1MPa，假設傳感器的相對精度均為0.1%F.S.。則選用絕對壓力傳感器時量程至少應為IMPa，相應精度為IKPa ;而選用壓力差傳感器時量程達到0.1MPa即可，相應精度為0.1KPa,比使用絕對壓力傳感器時的精度提高了 10倍。要利用壓力差傳感器實現(xiàn)孔隙水壓力差的直接測量，需要孔隙水作用在傳感器感應板的正反兩面，又會造成鋼絲傳感單元與孔隙水接觸,導致鋼絲傳感單元無法正常工作。
[0006]孔隙水是液相介質的一種，孔隙水壓力差的測量實質是測量兩個液相介質間的壓力差。為完成液相介質壓力差的測量，就需要一種既能允許被測的液相介質作用在感應板正反兩面，又能保證鋼絲傳感單元與液相介質隔離，以通過傳感單元完成將液相介質壓力差轉化為電信號的工作。

【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種液相壓力差傳感器，解決感應單元易受被測介質腐蝕以及干擾的問題，解決現(xiàn)有技術需要利用兩個用于測量絕對壓力的孔隙水壓力傳感器測量孔隙水壓力差，測量精度低的問題。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種液相壓力差傳感器，包括外殼，所述外殼內壁設有支座，所述支座與一塊豎直設置在所述外殼內，且一端以所述支座為支點、另一端可水平移動的剛性隔離板連接；所述剛性隔離板兩側各與一根伸縮管一端連接，兩根伸縮管另一端分別與一根穿過所述外殼側面與外部連通的固定管固定連接；所述固定管內固定有透水材料；其中一根伸縮管與外殼、剛性隔離板形成的一個空間內設有傳感單元，所述傳感單元一端與所述剛性隔離板連接，所述傳感單元另一端與所述外殼連接。
[0009]所述傳感單元可以采用鋼絲傳感單元(例如振弦式傳感單元或差阻式傳感單元)，有利于簡化傳感器結構，提高測量精度，增強環(huán)境適應性，提高傳感器的穩(wěn)定性和抗腐蝕性，延長傳感器使用壽命，且鋼絲傳感單元靈敏度高，量程大，精度可達0.1%F.S.，且信號傳輸距離可達IOOOm以上。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型將傳統(tǒng)使用的彈性感應板替換為剛性隔離板，將傳統(tǒng)的通過測量彈性感應板的變形結構改進為通過測量剛性隔離板的位移的結構，提高了測量精度；因為本實用新型通過設置伸縮管提供彈性，因而在傳感單元與被測介質分離的情況下仍能通過測量剛性隔離板的微小位移，進而測量被測介質的壓力差，從根本上解決了傳感單元易受被測介質腐蝕以及易受干擾的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為傳統(tǒng)的壓力差傳感器結構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型第一種實施例的結構示意圖；
[0013]圖3為本實用新型第二種實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖2所不,本實用新型第一種實施例包括外殼1，所述外殼I內部豎直設置有一塊剛性隔離板7，所述剛性隔離板7左右兩側各與一根伸縮管3 —端連接，兩根伸縮管3另一端分別與一根穿過所述外殼I側面與外部連通的固定管5固定連接；所述固定管5內固定有透水石2 ;剛性隔離板7左側的伸縮管3、外殼I底部內側形成的空間內設有振弦式傳感器，所述振弦式傳感單兀包括金屬弦14,所述金屬弦14下方的外殼I上固定有線圈固定座8，所述線圈固定座8上纏繞有與所述信號電纜9電連接的線圈15，所述線圈固定座8下部與一根頂針12連接，所述頂針12的尖端與所述剛性隔離板7底部的凹槽16接觸；頂針12、凹槽16形成固定鉸支座，剛性隔離板7在其左右兩側伸縮管3內的被測介質4的作用下，底部以固定鉸支座為支點，上部可以水平移動。
[0015]本實施例中，所述金屬弦14為鋼弦，伸縮管3為波紋管，剛性隔離板7為不銹鋼板。
[0016]圖2所示的實施例實際應用過程如下:
[0017]I)將上述的壓力差傳感器安裝于被測部位；
[0018]2)被測介質通過兩根固定管內的透水石分別進入兩根波紋管；[0019]3)被測介質間的壓力差造成不銹鋼板兩個面的受力不平衡；
[0020]4)兩根波紋管通過產(chǎn)生一定的變形量來提供額外的推力使不銹鋼板受力再平衡；
[0021]5)不銹鋼板發(fā)生位移的同時帶動鋼弦，產(chǎn)生一定的變形量；
[0022]6)鋼弦變形后其諧振頻率發(fā)生變化；
[0023]7)通過線圈產(chǎn)生電磁場，使鋼弦起振后，測量鋼弦的自由振蕩電信號；
[0024]8)該自由振蕩電信號通過信號電纜傳輸至讀數(shù)儀表并換算成壓力差測值。
[0025]如圖3，本實用新型第二種實施例的傳感單元為差阻式傳感器，此時剛性隔離板7底部通過彈性懸臂支座與外殼I內壁連接，本實施例中，彈性懸臂支座為彈簧片13，所述彈簧片13 —端與所述剛性隔離板7固定連接，所述彈簧片7另一端與所述外殼I內壁固定連接。
[0026]本實施例中，伸縮管3為波紋管，剛性隔離板7為不銹鋼板。
[0027]圖3所示的實施例實際應用過程如下:
[0028]I)將上述的壓力差傳感器安裝于被測部位；
[0029]2)被測介質通過兩根固定管內的透水石分別進入兩根波紋管；
[0030]3)被測介質間的壓力差造成不銹鋼板兩個面的受力不平衡；
[0031]4)兩根波紋管通過產(chǎn)生一定的變形量來提供額外的推力使不銹鋼板受力再平衡；
[0032]5)不銹鋼板發(fā)生位移的同時帶動差阻式傳感器產(chǎn)生一定的變形量；
[0033]6)差阻式傳感單元變形后其兩根鋼絲17、18相對長度發(fā)生變化，進而導致差阻式傳感單元兩根鋼絲17、18的電阻比值發(fā)生變化；
[0034]7)用信號電纜9給差阻式傳感單元兩根鋼絲17、18所在的線圈通以相同強度的電流；
[0035]用信號電纜9測量差阻式傳感單元兩根鋼絲17、18電壓比即得到電阻比，通過信號電纜9傳輸至讀數(shù)儀表并換算成壓力差測值。
【權利要求】
1.一種液相壓力差傳感器,包括外殼(I),其特征在于,所述外殼(I)內壁設有支座，所述支座與一塊豎直設置在所述外殼(I)內、且一端以所述支座為支點、另一端可水平移動的剛性隔離板(7)連接；所述剛性隔離板(7)兩側各與一根伸縮管(3) —端連接，兩根伸縮管(3)另一端分別與一根穿過所述外殼(I)側面與外部連通的固定管(5)固定連接；所述固定管(5)內固定有透水材料；其中一根伸縮管(3)與外殼(I)、剛性隔離板(7)形成的一個空間內設有傳感單元，所述傳感單元一端與所述剛性隔離板(7)連接，所述傳感單元另一端與所述外殼(I)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述傳感單元采用的是鋼絲傳感單元。
3.根據(jù)權利要求2所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述鋼絲傳感單元為振弦式傳感單元。
4.根據(jù)權利要求3所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述振弦式傳感單元包括金屬弦(14)、固定在所述外殼(I)內的線圈固定座(8)和纏繞在所述線圈固定座(8)上的線圈(15)，所述金屬弦(14) 一端與所述外殼(I)內壁連接，所述金屬弦(14)另一端與所述剛性隔離板(7)連接；所述線圈(15)與信號電纜(9)電連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述支座為固定鉸支座。
6.根據(jù)權利要求5所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述固定鉸支座包括一根一端與所述線圈固定座(8)或外殼(I)固定連接的頂針(12)，所述頂針(12)尖端與開設在所述剛性隔離板(7)—端的凹槽(16)接觸。
7.根據(jù)權利要求2所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述鋼絲傳感單元為差阻式傳感單元。
8.根據(jù)權利要求7所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述支座為彈性懸臂支座。
9.根據(jù)權利要求8所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述彈性懸臂支座為彈簧片(13)，所述彈簧片(13) —端與所述剛性隔離板(7)固定連接，所述彈簧片(7)另一端與所述外殼(I)內壁固定連接。
10.根據(jù)權利要求1?9之一所述的液相壓力差傳感器，其特征在于，所述剛性隔離板(7)為不銹鋼板；所述伸縮管(3)為波紋管。
【文檔編號】G01L13/06GK203616044SQ201320865162
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】李躍鵬 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設計研究院有限公司