本實(shí)用新型涉及測量領(lǐng)域，具體涉及一種用于測量低壓環(huán)境下壓力作用的氣壓傳感器。

背景技術(shù)：

用以探測低壓環(huán)境下壓力作用的儀器稱為低氣壓傳感器或真空計(jì)。低氣壓傳感器種類繁多，除極少數(shù)幾種是直接測量氣體壓力外，其他幾乎都是間接測量。加熱式低氣壓傳感器作為常見的一種低氣壓傳感器，根據(jù)氣體導(dǎo)熱率與氣壓間關(guān)系的原理制成的，通常包含加熱體，它暴露于被測的氣體環(huán)境中，加熱體被流經(jīng)的電流加熱，在加熱電流恒定的情況下，加熱體的溫度會隨著氣壓的變化而改變，通過測量加熱體的溫度就可以得到對應(yīng)的氣壓，但其測量精度易受到環(huán)境溫度的影響。此外，傳統(tǒng)的加熱式低氣壓傳感器為了提升靈敏度，選擇給加熱體通以大電流，在溫差測量法中，加熱體既作為加熱元件又作為測溫元件，長時間通以大電流會造成兩個對比測溫元件老化的速度不同，從而導(dǎo)致傳感器測量精度的下降以及有效使用期限的縮短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種氣壓傳感器，在一定程度上可克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的難以有效消除傳感器溫漂的影響，提高了氣壓測量的精度，此外加熱元件和測溫元件采用兩個分立元件，延長了傳感器的有效使用期限；結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、成本低。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種氣壓傳感器，包括外殼、隔熱板、精密加熱電阻和三個薄膜鉑電阻；外殼為中空的腔體結(jié)構(gòu)，所述隔熱板垂直向上固定在腔體中間位置，將外殼內(nèi)腔分隔為兩個相同大小的腔體；所述外殼上開設(shè)有用于兩個腔體連接外界的導(dǎo)通孔，以便與被測氣體環(huán)境連接；所述兩個腔體中分別設(shè)置一個薄膜鉑電阻，用于測量隔熱板兩側(cè)腔體內(nèi)的溫度，第三個薄膜鉑電阻設(shè)置在外殼外部，用于采集環(huán)境溫度；其中一個腔體還設(shè)置有精密加熱電阻，用來對該腔體進(jìn)行恒功率加熱，通過精密加熱電阻功率的恒定來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和可靠性。

作為優(yōu)選方案，所述的氣壓傳感器，其特征在于：還包括多通道測溫電路，所述多通道測溫電路包括微處理器Cortex-M3、24位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC以及串口；用于采集隔熱板兩側(cè)腔體內(nèi)溫度和環(huán)境溫度，通過串口向上位機(jī)或采集器發(fā)送數(shù)據(jù)。

作為優(yōu)選方案，所述外殼采用金屬材料制成。

作為優(yōu)選方案，所述導(dǎo)通孔的直徑小于1mm。

作為優(yōu)選方案，所述薄膜鉑電阻為A級Pt100鉑電阻。

作為優(yōu)選方案，在設(shè)有精密加熱電阻的腔體中，精密加熱電阻與薄膜鉑電阻的距離為1-5mm。

作為優(yōu)選方案，所述精密加熱電阻為溫漂小于5×10^-6級的精密加熱電阻。

作為優(yōu)選方案，所述外殼的底部開設(shè)有三個穿孔用于引出精密加熱電阻和薄膜鉑電阻的引線，引線與穿孔的間隙通過絕緣膠密封。

有益效果：本實(shí)用新型提供的氣壓傳感器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：薄膜鉑電阻具有線性度穩(wěn)定性高及可重復(fù)性等特點(diǎn)，用兩個薄膜鉑電阻測量加熱腔體內(nèi)溫度和未加熱腔體內(nèi)的溫度，第三個薄膜鉑電阻用于測量環(huán)境的溫度，通過對環(huán)境溫度測量來減少環(huán)境溫度對氣壓測量的影響，進(jìn)而提高氣壓測量的精度。加熱元件和測溫元件采用兩個分立元件，即使加熱元件因長時間通以大電流而受損，也不會影響測溫元件的老化速度和測量精度，延長傳感器的有效使用期限。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的剖視圖；

圖2是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖中：外殼1，隔熱板2，精密加熱電阻3，薄膜鉑電阻4，薄膜鉑電阻5，薄膜鉑電阻6，腔體7、8，導(dǎo)通孔9、10。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。

如圖1至圖2所示，一種用于測量低壓環(huán)境下壓力作用的氣壓傳感器，包括外殼1、隔熱板2、精密加熱電阻3、薄膜鉑電阻4、薄膜鉑電阻5、薄膜鉑電阻6，此外還包括多通道測溫電路，其中包括Cortex-M3系列微處理器、24位的高精度ADC以及串口。外殼1為長方體，棱邊可設(shè)有倒圓角，外殼內(nèi)腔被隔熱板2分為左右兩個相同大小的腔體（腔體7、8），外殼1上設(shè)有連通外界的導(dǎo)通孔(導(dǎo)通孔9、10)，以便與被測氣體環(huán)境連接；薄膜鉑電阻4和薄膜鉑電阻5分別放置在隔熱板2兩側(cè)的腔體7和腔體8內(nèi)，精密加熱電阻3放置在腔體7內(nèi)，與薄膜鉑電阻4的距離為1-5mm，精密加熱電阻3、薄膜鉑電阻4、薄膜鉑電阻5均不與外殼內(nèi)壁接觸；外殼1底部有三個穿孔用于引出精密加熱電阻3、薄膜鉑電阻4、薄膜鉑電阻5的引線，為了防止外殼1底部的穿孔有氣流穿過以及引線與外殼接觸漏電，用絕緣膠固定引線并封住穿孔；用絕緣膠把薄膜鉑電阻6緊貼在外殼1表面上粘合，薄膜鉑電阻6與導(dǎo)通孔9和導(dǎo)通孔10呈等間距水平粘合。

本實(shí)用新型的工作原理如下：低氣壓傳感器的工作原理是當(dāng)被測氣體環(huán)境中氣壓不變時，加熱腔體內(nèi)的溫度和未加熱腔體內(nèi)的溫度差也是恒定的，當(dāng)環(huán)境中氣壓變化時，薄膜鉑電阻4和薄膜鉑電阻5測得的溫度差也發(fā)生變化，在一定的氣壓范圍內(nèi)，通過取不同的氣壓值，薄膜鉑電阻4和薄膜鉑電阻5測得的溫度差不同，可以標(biāo)定出氣壓值與薄膜鉑電阻4和薄膜鉑電阻5測得的溫度差之間的特性曲線。

考慮到環(huán)境溫度對測量氣壓的影響，測量氣壓時把環(huán)境溫度作為參考因素，在多個環(huán)境溫度下進(jìn)行測試，例如每隔5℃進(jìn)行對環(huán)境溫度、加熱腔和未加熱腔溫度進(jìn)行采集。當(dāng)?shù)蜌鈮簜鞲衅鞴ぷ鲿r，精密加熱電阻3用于被恒功率加熱，控制功率恒定，薄膜鉑電阻4用于采集加熱腔體內(nèi)的溫度Ta，薄膜鉑電阻5用于采集未加熱腔體內(nèi)的溫度值Tb，另一薄膜鉑電阻用于采集環(huán)境溫度值Te，通過獲取加熱腔溫度與未加熱腔溫度的差值Td(Td=Tb-Ta)、環(huán)境溫度值Te與氣壓值，結(jié)合基于自然選擇和基因遺傳學(xué)原理的隨機(jī)并行搜索算法，也就是遺傳算法可擬合出氣壓值關(guān)于加熱腔溫度與未加熱腔溫度的差值Td、環(huán)境溫度值Te的方程。Cortex-M3系列微處理器根據(jù)測得的加熱腔溫度與未加熱腔溫度的差值Td、環(huán)境溫度值Te，通過擬合出的方程計(jì)算出溫漂修正后的氣壓值，再通過串口發(fā)送給上位機(jī)或采集器。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。