專利名稱：一體型智能壓力變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一體型智能壓力變送器，尤其涉及一種測量壓 力、流量的變送器。
背景技術(shù)：
原有的一體型智能壓力變送器原理大多采用"敏感測量元件一線 性放大器一模擬量輸出"；線路主板模式單一，只能配套適用于單個(gè) 性質(zhì)的傳感器；并且傳感器的始終釆用傳統(tǒng)的夾板安裝，安裝技術(shù)落 后。近年來，出現(xiàn)了一種技術(shù)稍微改進(jìn)的變送器，其測量原理采用"敏 感測量元件一模擬放大器一微處理""D/A轉(zhuǎn)換"這種模式較以往的模 式有了很大的進(jìn)步，但仍存在許多不足傳感器才用傳統(tǒng)安裝，受外 界應(yīng)力和環(huán)境溫度影響較大；線路主板和傳感器相互適應(yīng)性不強(qiáng)，使 用受限制；線路主板自身受外界溫度和干擾情況也較差。
為克服以上缺點(diǎn)，有必要開發(fā)一種新型的使測量更加準(zhǔn)確的一體 型智能壓力變送器。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一體型智能壓力變送器，既可以降低傳 感器受外界應(yīng)力和環(huán)境溫度影響產(chǎn)生的誤差，又可以使線路主板能適 用于不同規(guī)格的傳感器，并且能夠自身進(jìn)行溫度補(bǔ)償和抗干擾，液晶 顯示屏采用背光并可以成90度旋轉(zhuǎn)，與主線路主板通過插件連接， 且顯示模式有多種測量單位，這樣即使變送器測量更加準(zhǔn)確，又使變 送器操作起來更方便。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型釆用以下技術(shù)方案 一種一體型 智能壓力變送器，包括變送器殼體、傳感器和線路主板及其附屬部件， 傳感器變送器殼體采用一體型結(jié)構(gòu)，即改進(jìn)了傳統(tǒng)用夾板和螺絲固定 的模式，將夾板和傳感器殼體做成一體型，用于感受壓力的測量膜頭 和感受溫度的傳感器置于一體化的變送器殼體內(nèi)部，傳感器殼體一側(cè) 壁設(shè)有一接口，在接口處設(shè)一個(gè)T型法蘭頭，用一個(gè)螺栓固定于傳感
器殼體，并在T型法蘭頭上設(shè)一個(gè)法蘭引壓連接管，用于連通待測的 介質(zhì)；測量膜頭外側(cè)分別采用一個(gè)傳感膜頭蓋密封，變送器殼體為T 型結(jié)構(gòu)，上有前表蓋和后表蓋，線路主板內(nèi)置于變送器殼體內(nèi)部，LCD 顯示屏位于線路主板前，可通過玻璃視窗觀察顯示屏上的數(shù)字；線路 主板上設(shè)有恒壓和恒流焊接位置，便于線路主板連接不同傳感器，并 且有濾波電路，用于濾除外界干擾信號。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述的傳感器變送器殼體是由不銹鋼部 件組成的一體型結(jié)構(gòu)，應(yīng)用此結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)作用 一、減少工作時(shí)間 提高生產(chǎn)效率；二、排除以往采用螺絲固定模式受外界應(yīng)力和環(huán)境溫 度對這些部件產(chǎn)生物理作用，而影響測量精度。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述傳感器由敏感元件、溫度傳感器、 直接數(shù)字電容電路和特征化EEPROM存儲器組成，敏感元件上的隔
離膜頭受測量介質(zhì)壓力的作用產(chǎn)生形變，將壓力信號傳遞給敏感元件 內(nèi)部的測量膜頭，測量膜頭變化的位置通過直接數(shù)字電容電路檢測出 來，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為頻率信號，而此頻率信號和壓力信號成比例關(guān)系； 溫度傳感器用來測量介質(zhì)的溫度，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；特征化 EEPROM存儲器用來保存變送器溫度補(bǔ)償、傳感器特征化曲線及特 征數(shù)據(jù)和數(shù)字微調(diào)信號。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述的線路主板包括微處理器、D/A 信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)字通訊和EEPROM存儲器組成。線路主板采用專用
集成電路和表面封裝技術(shù)，接受來自傳感器的數(shù)字輸入信號及修正系 數(shù)，然后再對信號進(jìn)行修正和線性化；微處理器控制變送器的運(yùn)行， 利用傳感器特征化EEPROM存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理和補(bǔ)償 運(yùn)算，計(jì)算出工作介質(zhì)的壓力值，除此之外，微處理器還進(jìn)行傳遞函 數(shù)的運(yùn)算、工程單位及量程的轉(zhuǎn)換、阻尼調(diào)整及自診斷等功能；存儲 器EEPROM存儲器可以永久性地將存儲測量出來的過程變量以數(shù)字 式數(shù)據(jù)，而不受斷電影響，因此，如遇斷電，變送器在重新接上電源 后仍然能夠立即工作；數(shù)模轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過修正后的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為 4-20mA模擬信號輸出；數(shù)字通訊格式采用HART協(xié)議通訊，使用工 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Bel1202頻移調(diào)制技術(shù)，將一個(gè)高頻信號疊加在4-20mA的模 擬電流上，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，通訊時(shí)，頻率信號對4-20mA的過程不 產(chǎn)生任何干擾。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，線路主板設(shè)有恒壓和恒流供電開關(guān)，因 此可以依據(jù)不同傳感器所需要的不同供電方式去選擇開關(guān)模式，使同 一種線路主板可以適用于不同類型的傳感器，大大提高了線路主板的 多功能使用模式。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，線路主板上設(shè)有插件，可以根據(jù)客戶的 需要選擇帶顯示屏和不帶顯示屏，通過插件連接方式，大大簡化了線 路主板的使用程序，提高了生產(chǎn)效率。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，LCD顯示屏采用背光技術(shù)，方便了客 戶在惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場觀測與操作；LCD顯示屏和線路主板的插件 成90度矩陣排列，而功能等效，因此顯示屏可以成90度旋轉(zhuǎn)，方便 工程的現(xiàn)場數(shù)據(jù)觀察和操作。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，增加附屬濾波電子線路部分，該電子線 路部分可以進(jìn)行反向電極保護(hù)，排除經(jīng)電源線傳遞給變送器的信號干 擾。
本適用新型優(yōu)點(diǎn)是 一、線路主板可以進(jìn)行線性修正和自動溫度 補(bǔ)償，提高測量精度；恒壓恒流轉(zhuǎn)換，使線路主板可以連接不同種類 的傳感器，實(shí)現(xiàn)多功能通訊；顯示模塊帶有背光和可90度旋轉(zhuǎn)，方 便安裝和觀察；二、傳感器系統(tǒng)部分組合為一個(gè)整體部分，安裝方便， 并且可以降低環(huán)境影響帶來的測量誤差；三、附屬電子線路部件，帶 有濾波功能，排除外界雜亂信號，使測量更準(zhǔn)確。


圖1為一體型智能壓力變送器的整體結(jié)構(gòu)立體分解示意圖； 圖2為一體型智能壓力變送器的工作流程圖； 圖3為一體型智能壓力變送器中直接數(shù)字電容電路的原理圖； 圖4為一體型智能壓力變送器中線路主板的電路原理圖。
圖中代碼說明
1 —后表蓋2、 9-——O型圈
3—一端子塊7——-線路主板
8—一-LCD顯示屏10——刖表蓋
11—一變送器殼體13——一直接數(shù)字電容電路
14—一傳感膜頭蓋15——一法蘭0型圈
16—一T型法蘭頭17——_螺栓
18—一法蘭引壓連接管19—一傳感器殼體
20~一測量膜頭
具體實(shí)施方式
如圖1一體型智能壓力變送器的整體結(jié)構(gòu)立體分解示意圖、圖2 一體型智能壓力變送器的工作流程圖、圖3 —體型智能壓力變送器中
直接數(shù)字電容電路的原理圖和圖4 一體型智能壓力變送器中線路主 板的電路原理圖所示-
本實(shí)用新型采用下述技術(shù)實(shí)施方式 一種一體型智能壓力變送 器，包括變送器殼體11、傳感器(圖中未示)和線路主板7及其附 屬部件，傳感器(圖中未示)與變送器殼體11采用一體型結(jié)構(gòu)，將
夾板和傳感器殼體19做成一體型，用于感受壓力的測量膜頭20和感 受溫度的傳感器(圖中未示)置于一體化的變送器殼體11內(nèi)部，傳 感器殼體19一側(cè)壁設(shè)有一接口，在接口處設(shè)T型法蘭頭16，用螺栓 17將T型法蘭頭16固定于傳感器殼體19，并在T型法蘭頭16上設(shè) 一個(gè)法蘭引壓連接管18，用于連通待測介質(zhì)，T型法蘭頭16與傳感 器殼體19之間設(shè)一法蘭0型圈15以加強(qiáng)密封作用；測量膜頭20外 加設(shè)傳感膜頭蓋14密封，變送器殼體11為T型結(jié)構(gòu)，上有前表蓋 10和后表蓋1 ，前表蓋10和后表蓋1與變送器殼體11之間分別設(shè)O 型圈2、 9，用以加強(qiáng)對變送器殼體ll的密封作用，線路主板7內(nèi)置 于變送器殼體ll內(nèi)部，LCD顯示屏8位于線路主板7前，可通過玻 璃視窗觀察顯示屏上的數(shù)字；線路主板7上設(shè)有恒壓和恒流焊接位 置，便于線路主板7連接不同的傳感器，并且有濾波電路，用于濾除 外界干擾信號。在靠近后表蓋1的變送器外殼11內(nèi)設(shè)置有一個(gè)端子 塊3，用于連接電源線。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述的傳感器變送器殼體11是由不銹 鋼部件組成的一體型結(jié)構(gòu)，應(yīng)用此結(jié)構(gòu)有兩個(gè)作用 一、減少工作時(shí) 間提高生產(chǎn)效率；二、排除以往采用螺絲固定模式受外界應(yīng)力和環(huán)境 溫度對這些部件產(chǎn)生物理作用，而影響測量精度。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述傳感器(圖中未示)由敏感元件(圖 中未示)、溫度傳感器(圖中未示)、直接數(shù)字電容電路13和特征化 EEPROM存儲器(圖中未示)組成，敏感元件上的隔離膜頭受測量
介質(zhì)壓力的作用產(chǎn)生形變，將壓力信號傳遞給敏感元件內(nèi)部的測量膜
頭20，測量膜頭20變化的位置通過直接數(shù)字電容電路13檢測出來， 同時(shí)將其轉(zhuǎn)化為頻率信號，而此頻率信號和壓力信號成比例關(guān)系；溫 度傳感器用來測量介質(zhì)的溫度，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；特征化 EEPROM存儲器用來保存變送器溫度補(bǔ)償、傳感器特征化曲線及特 征數(shù)據(jù)和數(shù)字微調(diào)信號。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述的線路主板7包括微處理器、 D/A信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)字通訊和EEPROM存儲器組成。線路主板7采 用專用集成電路和表面封裝技術(shù)，接受來自傳感器的數(shù)字輸入信號及 修正系數(shù)，然后再對信號進(jìn)行修正和線性化；微處理器控制變送器的 運(yùn)行，利用傳感器特征化EEPROM存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理 和補(bǔ)償運(yùn)算，計(jì)算出工作介質(zhì)的壓力值，除此之外，微處理器還進(jìn)行 傳遞函數(shù)的運(yùn)算、工程單位及量程的轉(zhuǎn)換、阻尼調(diào)整及自診斷等功能; 存儲器EEPROM存儲器可以永久性地將存儲測量出來的過程變量以 數(shù)字式數(shù)據(jù)，而不受斷電影響，因此，如遇斷電，變送器在重新接上 電源后仍然能夠立即工作；數(shù)模轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過修正后的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換 為4-20mA模擬信號輸出；數(shù)字通訊格式采用HART協(xié)議通訊，使用 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Bel1202頻移調(diào)制技術(shù)，將一個(gè)高頻信號疊加在4-20mA的 模擬電流上，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，通訊時(shí)，頻率信號對4-20mA的過程 不產(chǎn)生任何干擾。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，線路主板7設(shè)有恒壓和恒流供電開關(guān)， 因此可以依據(jù)不同傳感器所需要的不同供電方式去選擇開關(guān)模式，使 同一種線路主板7可以適用于不同類型的傳感器，大大提高了線路主 板7的多功能使用模式。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，線路主板7上設(shè)有插件，可以根據(jù)客戶 的需要選擇帶顯示屏和不帶顯示屏，通過插件連接方式，大大簡化了
線路主板7的使用程序，提高了生產(chǎn)效率。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，LCD顯示屏8采用背光技術(shù)，方便了 客戶在惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場觀測與操作；LCD顯示屏8和線路主板7 的插件成90度矩陣排列，而功能等效，因此LCD顯示屏8可以成 90度旋轉(zhuǎn)，方便工程的現(xiàn)場數(shù)據(jù)觀察和操作。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，增加附屬濾波電子線路部分，該電子線 路部分可以進(jìn)行反向電極保護(hù)，排除經(jīng)電源線傳遞給變送器的信號干 擾。
權(quán)利要求1.一種一體型智能壓力變送器，包括變送器殼體、傳感器和線路主板及其附屬部件，其特征在于傳感器與變送器殼體采用一體型結(jié)構(gòu)，將夾板和傳感器殼體做成一體型，用于感受壓力的測量膜頭和感受溫度的傳感器置于一體化的變送器殼體內(nèi)部，變送器殼體為T型結(jié)構(gòu)，上有前表蓋和后表蓋，線路主板內(nèi)置于變送器殼體內(nèi)部，LCD顯示屏位于線路主板前，可通過玻璃視窗觀察顯示屏上的數(shù)字；線路主板設(shè)有恒壓和恒流焊接位置，便于線路主板連接不同傳感器，并且有濾波電路，用于濾除外界干擾信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體型智能壓力變送器，其特征在于 所述傳感器由敏感元件、溫度傳感器、直接數(shù)字電容電路和特征化 EEPROM存儲器組成，敏感元件上的隔離膜頭受測量介質(zhì)壓力的作 用產(chǎn)生形變，將壓力信號傳遞給敏感元件內(nèi)部的測量膜頭，直接數(shù)字 電容電路將檢測出來的壓力轉(zhuǎn)換為頻率信號，同時(shí)，溫度傳感器將感 應(yīng)到的溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這些信號都將提供給微處理器，微 處理器將數(shù)據(jù)進(jìn)行特征化處理和補(bǔ)償運(yùn)算，再送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換，成為4-20mA電流信號輸出，并提供HART通訊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一體型智能壓力變送器，包括變送器殼體、傳感器和線路主板及其附屬部件，傳感器與變送器殼體采用一體型結(jié)構(gòu)，將夾板和傳感器殼體做成一體型，用于感受壓力的測量膜頭和感受溫度的傳感器置于一體化的變送器殼體內(nèi)部，變送器殼體為T型結(jié)構(gòu)，上有前表蓋和后表蓋，線路主板內(nèi)置于變送器殼體內(nèi)部，LCD顯示屏位于線路主板前，可通過玻璃視窗觀察顯示屏上的數(shù)字；線路主板設(shè)有恒壓和恒流焊接位置，便于線路主板連接不同傳感器，并且有濾波電路，用于濾除外界干擾信號。其具有誤差小、精度高、適用各個(gè)種類的傳感器以及安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01L19/04GK201003998SQ200720066979
公開日2008年1月9日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者段江濤, 陳余虎 申請人:上海羅斯蒙特儀表股份有限公司