專利名稱：具有記憶功能的振動傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種結(jié)構(gòu)新穎、具有記憶功能的振動傳感器。
傳感器是工業(yè)生產(chǎn)過程控制自動化的“感官”，擔負著敏感各種各樣物理參量，并向控制中樞反饋狀態(tài)變化的實測值，以便實時調(diào)整控制指令，使生產(chǎn)過程始終處于最佳工況的使命。現(xiàn)代信息社會里，傳感器作為應用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的一支不可忽略的方面軍，日益引起越來越多的科技人員重視和投入，從而使各式各樣、應用先進科技(如紅外、射線、微波、熱敏、光敏、磁學，壓電等等)的傳感器接連不斷地研制成功，使傳感器的家族日趨龐大和興盛，傳感器電子學也已形成新一代電子學。
本實用新型的目的是為傳感器家族提供一種結(jié)構(gòu)新穎、具有存儲測量數(shù)據(jù)(俗稱記憶)功能的振動傳感器。
本實用新型的結(jié)構(gòu)示意如

圖1所示它是由殼體、傳感器和具有放大、A／D轉(zhuǎn)換、存儲等復合功能的集成電路芯片組成的，其中殼體1為一個其內(nèi)縱向排有三個用小孔相互連通的空腔的圓筒型金屬殼體，前端空腔1A端部裝有保護外罩2，該腔內(nèi)放有與需要測量振動部位相連通的敏感器件3，中間空腔1B和后部空腔1C中分別用硅膠密封裝有一個具有復合功能的集成電路芯片4和一個多芯通信接口插座5，該集成電路芯片4封存在兩端有插座的小殼體6內(nèi)，并通過該插座用導線與敏感器件3和通信接口插座5接通。
本實用新型的三個空腔可以分別稱之為測量腔1A，器件密封腔1B和通信接口密封腔1C。振動敏感器件3就放在測量腔1A中，測量腔應與需要測量振動的部位相連通。為了保護振動敏感器件免遭碰撞損壞，在測量腔端部裝有保護外罩2，使敏感器件與外界相隔開。保護外罩的形狀可以根據(jù)工作條件的不同而選擇為用銅顆粒燒結(jié)而成的濾罩形、用金屬制成柵網(wǎng)狀的隔離罩形或充滿了硅油的毛細管形。其中的振動敏感器件可以根據(jù)測試振動的條件和對象的不同，選擇相應的量程和精度都不同的敏感器件，這些振動敏感器件可以采用國內(nèi)西安石油儀器廠或石油物控儀器廠生產(chǎn)的定型產(chǎn)品－－－－地震檢波器，也可以采用其他各種類型的機械拾振器，但以采用器件化的振動敏感元件更為適宜。因為后者體積較小，可以把測量裝置和存貯記憶總體共裝在一個殼體內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)更為緊湊合理。由于常規(guī)的檢波器或拾振器已有單獨的自身殼體，且體積較大，為了不使本實用新型裝置的整體體積過大，可以反測量敏感部件和存貯記憶部件拆分開，并且電纜連接之。通常這種敏感器件均已成為市場出售的通用器件產(chǎn)品，技術(shù)人員所做的工作只是設(shè)計選型，以取得最佳性能價格比的經(jīng)濟效益。放在器件密封腔1B內(nèi)的具有復合功能的集成電路芯片4是由美國ME.公司專為某些特殊用戶研制生產(chǎn)的具有運算放大，A／D轉(zhuǎn)換、實時時鐘、定期采樣和存儲記憶功能的專用芯片。這種IC芯片現(xiàn)在已經(jīng)投入市場出售，目前可以接受訂單的為MU－10和MU－20兩種型號，兩者其他功能都相同，區(qū)別在于存儲的容量前者可存儲12位精度的數(shù)據(jù)10兆，后者可存儲同樣精度的數(shù)據(jù)20兆。該芯片出廠時已被封存在一個φ16＊100的金屬小殼體6里，該殼體6的兩端有插座；一端是電源和數(shù)據(jù)輸入端，另一端為RS－232串行通信口，用于輸出數(shù)據(jù)。在把裝有集成電路芯片的金屬小殼體6放入器件密封腔體1B，并焊接好其與另外兩腔1A、1C內(nèi)器件的連線后，應從其端部的工藝孔中向腔內(nèi)灌注硅橡膠，使之固化后器件腔1B就成為一個實心的固態(tài)整體，以便確保該復合功能芯片能夠在極其惡劣的工作環(huán)境下長期可靠地工作。例如可以把此振動傳感器長時期浸泡在水里或含油地層內(nèi)記錄測試和存儲數(shù)據(jù)。需要指出的是灌膠工藝應在真空罩內(nèi)作業(yè)。
通信密封腔1C內(nèi)主要裝有一個多芯插座5，其園形插座的插針中有一個用作RS－232C通信接口，它應與器件密封腔內(nèi)的金屬小殼體6的數(shù)據(jù)輸出端的RS－232C通信口相連，并籍此與微型計算機的串行通信口連通和交換信息。其余插針皆用作供電電源。
本實用新型的工作方式有兩種一是脫機單獨工作，即只要供以電源就可以長期獨立采集振動數(shù)據(jù)它是用自身的實時時鐘產(chǎn)生的時序控制定期采樣的周期，并將采集到的數(shù)據(jù)定期存儲到記憶芯片中，期間還自動進行運放、A／D轉(zhuǎn)換等功能。本實用新型另一特色是存儲容量大，如每秒鐘采樣一次，容量為10M的存儲芯片就可存儲長達30年的連結(jié)采樣數(shù)據(jù)。當人們需要此振動數(shù)據(jù)時，只要把通信密封腔的密封蓋卸掉，就可通過其RS－232插針與微型計算機的串行通信口連通，從而把存儲的全部數(shù)據(jù)移入微機的數(shù)據(jù)庫中進行處理。這是本實用新型最主要的工作方式和特色。另一種工種方式是作為系統(tǒng)的采集單元工作，即通過通信密封腔里的串行通信插針與系統(tǒng)聯(lián)接成為整個裝置系統(tǒng)中的一個采集回路，可以實時采集振動數(shù)據(jù)，也可以把采集到的振動數(shù)據(jù)暫時存儲在記憶芯片中，定期把成批數(shù)據(jù)發(fā)回系統(tǒng)。
本實用新型不同于由單片機或單板機組成的微機智能測振系統(tǒng)。本實用新型只是一個簡單的固態(tài)圓筒形金屬單體，如果不包括機械附件，它的全部組成件都可容納在一個空間體積為φ18＊150的殼體內(nèi)，而就這個小小的殼體就可以存儲多達10兆或更多個數(shù)據(jù)。
本實用新型結(jié)構(gòu)簡單而自成系統(tǒng)，不需要另外CPU驅(qū)動就可以獨立工作，也可以通過串行口使之成為系統(tǒng)的一路振動采集單元。本實用新型的電子器件部分與外界環(huán)境絕對隔離，并用硅膠密封，可以在無人管理的惡劣環(huán)境下長期可靠工作，本實用新型尤其適用于震臺站中無人管理的檢測點的數(shù)據(jù)采集，它可以長時期地自動將監(jiān)測點的地震數(shù)據(jù)記錄在存儲體中。由于該存儲體存儲容量極大，可以記錄連續(xù)的數(shù)據(jù)流，并且可以存儲相當長時間的記錄數(shù)據(jù)，因此，只需要間隔一定時間，定期將該存儲體回收，并取出數(shù)據(jù)，就可以得到監(jiān)控點的長期連續(xù)的精確數(shù)據(jù)了。
本實用新型用于采集地震數(shù)據(jù)時，其工作特點是這樣的即地震數(shù)據(jù)采集是靠檢測到的振脈沖輸出來激發(fā)數(shù)據(jù)采集的，也就是本裝置在接收到一個達到一定幅度的振波以后，就開始進行一組加密采樣，以一定的采樣速度將定一段時期的地震數(shù)據(jù)記錄并存貯下來，同時也將采集時間記錄下來。所以，本實用新型用于無人觀察的地震臺站檢測點，其工作年限可以說是相當長的。
權(quán)利要求1.一種具有記憶功能的振動傳感器，由殼體、傳感器和具有放大、A/D轉(zhuǎn)換、存儲等復合功能的集成電路芯片組成，其特征是殼體為一個其內(nèi)縱向排有三個用小孔相互連通的空腔的圓筒型金屬殼體，前端空腔端部裝有保護外罩，腔內(nèi)放有與需要測量振動部位相連通的振動敏感器件，中間和后部空腔中分別用硅膠密封裝有一個具有復合功能的集成電路芯片和一個多芯通信接口插座，該集成電路芯片封存在兩端有插座的小殼體內(nèi)，并通過該插座用導線與敏感器件和通信插座接通。
2.如權(quán)利要求1所述的振動傳感器，其特征是所述的保護外罩的形狀可以是濾罩形、隔離罩形或充滿硅油的毛細管形。
3.如權(quán)利要求1所述的振動傳感器，其特征是通信接口插座的插針中有一個用作RS－232C通信接口端，其余插針皆用作電源接線端。
4.如權(quán)利要求1所述的振動傳感器，其特征是所述的復合功能集成電路芯片為美國ME.公司生產(chǎn)的型號為MU－10和MU－20的專用芯片。
專利摘要一種具有記憶功能的振動傳感器，其圓筒型金屬殼體內(nèi)分別設(shè)有敏感器，集成電路芯片和通信接口三個腔體，敏感器腔體裝有保護外罩，并與被測部位相通，另兩個腔體都用硅膠密封，其間裝有具有運放、A/D轉(zhuǎn)換、存儲、時鐘、定期采樣等復合功能的高集成度芯片，可存儲多達10兆的高精度數(shù)據(jù)。裝置結(jié)構(gòu)簡單、自成系統(tǒng)；可脫機單獨工作，也可與微機相連作其采集單元?？稍跓o人管理的惡劣環(huán)境下長期可靠工作。
文檔編號G01V1/00GK2112837SQ9220258
公開日1992年8月12日 申請日期1992年2月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月20日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠