一种压电式的压力传感器制造技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，具体涉及一种压电式的压力传感器，包括：位于外壳内部的内壳、位于内壳内部用于给所述电池充电的发电组件和用于驱动发电组件的叶轮，所述叶轮外侧位于内壳内且与内壳转动连接，通过将叶轮同轴心安装在天然气运输管道内，利用天然气在管道内运输时的压力一方面推动叶轮周向转动进而通过叶轮驱动发电组件工作，为电池充电，另一方面，推动叶轮向天然气移动方向轴向移动进而通过叶轮带动内壳与压敏材料发生挤压，进而测量出叶轮的轴向阻力，即得出天然气在管道内的运输压力；本发明专利技术在测量出天然气在管道内的运输压力的同时可以为电池供电，进而为监测终端提供能源支持，降低了在长时间工作后，需要人工更换电池的周期。更换电池的周期。更换电池的周期。

【技术实现步骤摘要】
一种压电式的压力传感器


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种压电式的压力传感器。

技术介绍

[0002]压电式压力传感器是一种基于压电效应的传感器，是一种自发电式和机电转换式传感器，它的敏感元件由压电材料制成，压电材料受力后表面会产生电荷，此电荷经电荷放大器和测量电路，放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出，压电式传感器主要用于测量力和能变换为电的的非电物理量，它以频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单等优点被广泛应用于制药、医疗设备、石油、燃气、化工、城建电力、冶金、轻纺、航空航天、科研、自动化设备配套等领域。
[0003]尤其是在燃气领域，目前我国天然气资源分布不均，西部天然气资源丰富而东部人口集中但天然气资源匮乏，为解决此困境，政府采用西气东输或从天然气资源丰富的国家通过管道或LNG船进口天然气，因其长期成本较低，稳定性高，管道运输成为天然气运输的主要方式，然而，长达几百公里或上千公里的大口径运输管道如何监管维护成为一个重大的课题。
[0004]现有技术中采用物联网加监测终端的方式，来实现对管道的安全监控和管理，其中监测终端重要的反馈数据就是该监测区域段管道内的实时压力，通过压力分析来判断管内压力异常是由管道破损、焊接失效、管道腐蚀等哪一个原因造成的，从而便于后台及时反应，遥控关闭就近阀门，进行检修。
[0005]在实际使用过程中，监测终端中的压力检测常需要电源供电配合使用，特别是随着科技的发展，在压力传感器中逐渐采用数字电路去提高测量精度；这使压力监测更加精准的同时，也加快了压力传感器对电能的消耗，对于那些远离公路或铺设在无人区内的天然气运输管道，人工更换电池的成本和劳动强度是很高的。
[0006]鉴于此，为改善上述技术问题，本专利技术提供了一种压电式的压力传感器，改善了上述技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要改善的技术问题：在实际使用过程中，监测终端中的压力检测常需要电源供电配合使用，特别是随着科技的发展，在压力传感器中逐渐采用数字电路去提高测量精度；这使压力监测更加精准的同时，也加快了压力传感器对电能的消耗，对于那些远离公路或铺设在无人区内的天然气运输管道，人工更换电池的成本和劳动强度是很高的。
[0008]本专利技术提供一种压电式的压力传感器，包括外壳和均位于外壳内用于处理并分析电信号的数据处理器、用于发送信息的信号传送器、与数据处理器和信号传送器电连接的电池以及压敏材料，还包括：位于外壳内部的内壳、位于内壳内部用于给所述电池充电的发电组件和用于驱动发电组件的叶轮，所述叶轮外侧位于内壳内且与内壳转动连接，所述叶轮直径与天然气管道内径一致，所述外壳和内壳之间胶合有橡胶片，所述外壳一侧延伸有
可从顶端自由启闭的安装盒，所述数据处理器、信号传送器、电池均固定安装在安装盒内，所述压敏材料位于外壳和内壳之间且与外壳内壁固定连接。
[0009]优选的，所述叶轮四周设有固定架，所述固定架下表面设有滑槽，所述内壳内部开设有空腔，所述空腔靠近内壳中心的边缘设有导轨，所述导轨位于滑槽内且与滑槽滑动连接。
[0010]优选的，所述发电组件包括碳棒和磁铁，所述碳棒一端与固定架外侧固定，所述磁铁有两块且两块磁铁相对分别固定安装在所述空腔上表面和下表面，两块所述磁铁相互靠近的一面磁极相反，所述碳棒主体位于两块所述磁铁之间。
[0011]优选的，所述发电组件还包括石墨板、石墨槽和石墨块，所述石墨板有两块且两块所述石墨板相对分别固定安装在所述空腔上表面和下表面，两块所述石墨板均与碳棒接触，所述石墨块固定安装在所述固定架上表面，所述石墨槽开设在空腔上表面，所述石墨块位于石墨槽内且与石墨槽滑动连接。
[0012]优选的，所述石墨板、碳棒、石墨槽、电池之间利用导线顺次电连接成一个闭合回路。
[0013]优选的，所述电池与发电组件之间通过导线并联有稳压器，串联有升压变压器，所述稳压器和升压变压器均固定安装在安装盒内。
[0014]优选的，所述外壳、内壳、石墨板、磁铁、石墨槽、石墨块和固定架均呈圆环形，所述外壳两侧均设有法兰盘。
[0015]优选的，所述压敏材料为石英晶片。
[0016]优选的，所述碳棒截面为矩形。
[0017]优选的，所述叶轮采用TPX材料制作而成。
[0018]本专利技术的有益效果如下：
[0019]1、本专利技术提供一种压电式的压力传感器，本专利技术通过将叶轮同轴心安装在天然气运输管道内，利用天然气在管道内运输时的压力一方面推动叶轮周向转动进而通过叶轮驱动发电组件工作，为电池充电，另一方面，推动叶轮向天然气移动方向轴向移动进而通过叶轮带动内壳与压敏材料发生挤压，通过压电效应进而测量出叶轮的轴向阻力，即得出天然气在管道内的运输压力；
[0020]本专利技术在测量出天然气在管道内的运输压力的同时可以为电池供电，进而为监测终端提供能源支持，延长了在长时间工作后，需要人工更换电池的周期。
[0021]2、本专利技术提供一种压电式的压力传感器，由于有了自带的发电组件持续供电，使本专利技术在工作时没有电力不足的顾忌，因此可以增大监测数据向后台云端发送的频率次数，进一步保证了管道压力的实时数据同步和准确性。
[0022]3、本专利技术提供一种压电式的压力传感器，通过法兰盘，与现行的大直径天然气运输管道的安装方式匹配，可以在管道铺设时，直接通过法兰连接将本专利技术固定安装在两段管道结合处之间，无需对管道进行任何结构改变或破坏，安装方式简单。
[0023]4、本专利技术提供一种压电式的压力传感器，磁铁的磁性会依次磁化内壳和天然气运输管道的金属管壁，使靠近内壳的一部分金属管壁带有磁性，进而使天然气运输过程中，管内铁锈等金属杂质可以被吸附在金属管壁上，一方面降低管道阀门处的杂质堆积，另一方面使运输的天然气更加洁净。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术的立体图；
[0026]图2为本专利技术的侧面剖视图；
[0027]图3为本专利技术叶轮的俯视图；
[0028]图4为本专利技术叶轮的仰视图；
[0029]图5为本专利技术外壳的结构示意图；
[0030]图6为本专利技术内壳的结构示意图；
[0031]图7为本专利技术图2中A处放大图；
[0032]图8为本专利技术图2中B处放大图；
[0033]图中：外壳1、压敏材料2、内壳3、叶轮4、安装盒5、固定架6、滑槽7、空腔8、导轨9、碳棒11、磁铁12、石墨板13、石墨槽14、石墨块15、法兰盘16、橡胶片17。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电式的压力传感器，包括外壳(1)和均位于外壳(1)内用于处理并分析电信号的数据处理器、用于发送信息的信号传送器、与数据处理器和信号传送器电连接的电池以及压敏材料(2)，其特征在于：还包括：位于外壳(1)内部的内壳(3)、位于内壳(3)内部用于给所述电池充电的发电组件和用于驱动发电组件的叶轮(4)，所述叶轮(4)外侧位于内壳(3)内且与内壳(3)转动连接，所述叶轮(4)直径与天然气管道内径一致，所述外壳(1)和内壳(3)之间胶合有橡胶片(17)，所述外壳(1)一侧延伸有可从顶端自由启闭的安装盒(5)，所述数据处理器、信号传送器、电池均固定安装在安装盒(5)内，所述压敏材料(2)位于外壳(1)和内壳(3)之间且与外壳(1)内壁固定连接。2.根据权利要求1所述的一种压电式的压力传感器，其特征在于：所述叶轮(4)四周设有固定架(6)，所述固定架(6)下表面设有滑槽(7)，所述内壳(3)内部开设有空腔(8)，所述空腔(8)靠近内壳(3)中心的边缘设有导轨(9)，所述导轨(9)位于滑槽(7)内且与滑槽(7)滑动连接。3.根据权利要求1所述的一种压电式的压力传感器，其特征在于：所述发电组件包括碳棒(11)和磁铁(12)，所述碳棒(11)一端与固定架(6)外侧固定，所述磁铁(12)有两块且两块磁铁(12)相对分别固定安装在所述空腔(8)上表面和下表面，两块所述磁铁(12)相互靠近的一面磁极相反，所述碳棒(11)主体位于两块所述磁铁(12)之间。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玲玲，张运超，
申请(专利权)人：徐玲玲，
类型：发明
国别省市：