一种复合型多功能工业传感器的制作方法

1.本发明属于物理测量测试传感器技术领域，具体涉及一种复合型多功能工业传感器。


背景技术：

2.在石油、化工、冶金、制药、食品、饮料、酿酒领域等行业管道及储罐、配液罐、水处理设备相关技术领域，传统型工业传感器为分体式设计，即普遍采用单独的压力、温度、电导率传感器来测量管道或者容器中的对应参数。因此，需要在不同位置安装三种不同类型的传感器。多点位安装，不仅用户现场工作量大，而且传感器调试困难，同时传感器的调试维保成本偏高，导致产品附加值降低。
3.再者，分体式多点位传感器，由于增加了故障点数，因此对产品造成污染的可能性增加，一般无法满足前述技术领域生产工艺需求，传感器实用性欠佳。
4.其次，上述技术领域应用的分体式多点位工业传感器每批次产品生产完毕后对设备进行维保时，一旦需要高空作业，传感器的拆装难度增加，且存在安全隐患。
5.不仅如此，即使现有技术下如说明书附图1所公开的多功能传感器，也存在结构复杂，用料多，加工复杂，装配难度偏大，导致传感器成本增加的问题。对此，现提出如下改进技术方案。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题：提供一种复合型多功能工业传感器，采用新的集成布局结构，解决现有分体式多点位传感器存在的一系列弊端问题。
7.本发明采用的技术方案：一种复合型多功能工业传感器，包括基座和壳体，基座和壳体同轴可拆卸连为一体；还包括电导率传感器组件、压力传感器组件、温度传感器组件；上述传感器组件在基座轴端沿基座轴向间隔平行分布并与基座封装连为一体。
8.上述技术方案中，进一步地：电导率传感器组件包括电导率电极以及电极封装套管；电极封装套管罩设于电导率电极外；电导率电极封装套管用能够提高电导率检测稳定性和精确性的低电阻率材料制成。
9.上述技术方案中，优选地：低电阻率材料包括石墨、工业纯钛。
10.上述技术方案中，优选地：压力传感器组件沿基座中心轴向设置；压力传感器组件轴对称侧分别设有电导率传感器组件和温度传感器组件。
11.上述技术方案中，进一步地：压力传感器组件包括引压孔以及压力传感器膜片；引压孔沿基座中心轴向设置；基座槽内固定压力传感器膜片，且压力传感器膜片与引压孔同心设置。
12.上述技术方案中，优选地：压力传感器膜片为硅压阻式压力传感器膜片。
13.上述技术方案中，优选地：温度传感器组件为高精度温度传感器。
14.上述技术方案中，优选地：高精度温度传感器为铂系电阻温度传感器。
15.上述技术方案中，进一步地：基座内还封装芯片组；压力传感器组件包括压力传感器膜片；芯片组与压力传感器膜片同心设置，且芯片组位于压力传感器膜片后侧设置。
16.上述技术方案中，进一步地：还包括用于传感器二次开发的若干定位槽和定位凸台；定位槽和定位凸台位于基座、壳体内与基座、壳体同心设置，且定位槽和定位凸台位于基座、壳体内连接极限位置定位设置；基座为防爆基座，壳体为防爆壳体。
17.本发明与现有技术相比的优点：
18.1、本发明新的传感器集成布局结构，不仅检测功能多样，而且结构紧凑、用料少、加工简单、调试方便、成本有效降低、方便生产和拆装。
19.2、本发明特殊材质的电导率电极封装套管可实现电导率的精确检测；本发明压力传感器采用引压孔虹吸效应设计，有利提高压力检测精确性；本发明选用铂系电阻温度传感器的高精度温度传感器，有利提高温度检测精确性。
20.3、本发明压力、电导率、温度的检测探头布局合理，一方面有利传感器多功能的精确检测，另一方面有利传感器的小型化、轻量化、以及检测可靠性和防护性设计。
21.4、本发明压力传感器膜片与芯片组的特殊封装形式，不仅有利于传感器信号线的整齐排布；而且为传感器的检测精确性和稳定性奠定基础。
22.5、本发明方便传感器二次开发的若干定位槽和定位凸台的设置，为该传感器后期根据客户需求进行扩容，扩充其使用功能的多样性提供可能。
23.6、本发明基座和壳体均采用防爆材质制成，有效提高传感器质量，满足传感器在特殊场合的使用需求。
附图说明
24.图1为现有技术下多功能传感器的布局结构示意图；
25.图2为本发明传感器布局结构示意图；
26.图中：1-基座，2-壳体，3-电导率传感器组件，301-电导率电极，302-电极封装套管，4-压力传感器组件，401-引压孔，402-压力传感器膜片，5-温度传感器组件，6-芯片组，7-定位槽和定位凸台，8-线束导管，9-线束，10-电导率传感器信号线，11-压力传感器信号线，12-温度传感器信号线。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.一种复合型多功能工业传感器，包括基座1和壳体2，所述基座1和壳体2同轴可拆卸连为一体。需要说明的是：所述壳体2为套体结构或者套管结构。
29.在此基础上，所述基座1制有外螺纹，所述壳体2制有内螺纹，所述基座1与壳体2通过螺纹同轴可拆卸连为一体。可见，该连接结构方便传感器的拆装。在此基础上，所述基座1还可通过其制有的外螺纹或法兰实现传感器在不同工艺应用场景上的快速装配，降低维保拆装操作难度。
30.本发明还包括电导率传感器组件3、压力传感器组件4、温度传感器组件5。即将温度检测、压力检测、电导率检测功能三者集成为一体，实现石油、化工、冶金、制药、食品、饮料、酿酒领域等行业管道及储罐、配液罐、水处理设备场合的多功能检测使用。
31.本发明另一核心改进在于：为了紧凑化传感器结构，同时减少传感器用料、使其方便加工、方便调试、并有效降低成本、且方便传感器的生产。前述传感器组件即电导率传感器组件3、压力传感器组件4、温度传感器组件5在基座1轴端沿基座1轴向间隔平行分布并与基座1封装连为一体。
32.实施例1：所述电导率传感器组件3在基座1中心，所述压力传感器组件4和温度传感器组件5在电导率传感器组件3两侧。
33.实施例2：所述温度传感器组件5在基座1中心，所述电导率传感器组件3和压力传感器组件4在温度传感器组件5两侧。
34.实施例3：所述压力传感器组件4在基座1中心，所述温度传感器组件5和所述电导率传感器组件3在压力传感器组件4两侧。其中，实施例3为优选实施例。
35.还需要说明的是：文中描述的所有封装等级为ip67的防尘防水封装形式。
36.上述实施例中，作为优选实施例3：所述压力传感器组件4沿基座1中心轴向设置；所述压力传感器组件4轴对称侧分别设有电导率传感器组件3和温度传感器组件5。即将电导率传感器组件3和温度传感器组件5别位于压力传感器组件5的左右两侧设置，并分别引出各传感器电极的引出线，即后文描述的电导率传感器信号线10、压力传感器信号线11、温度传感器信号线12。采用该排布布局方式，本发明压力、电导率、温度的检测探头布局合理，一方面有利传感器多功能的精确检测，另一方面有利传感器的小型化、紧凑化、轻量化、可靠性检测设计。
37.上述实施例中，进一步地：所述电导率传感器组件3包括电导率电极301以及电极封装套管302；所述电极封装套管302罩设于电导率电极301外起到护线管罩的作用。所述电导率电极封装套管302用能够提高电导率检测稳定性和精确性的低电阻率材料制成。
38.上述实施例中，优选地：所述低电阻率材料包括石墨、工业纯钛。可见，本发明通过特殊材质的电导率电极封装套管302，可实现电导率的精确检测，从而提高检测准确性。
39.上述实施例中，进一步地：所述压力传感器组件4包括引压孔401以及压力传感器膜片402。通过引压孔401利用虹吸原理将介质压力引入，并通过压力传感器膜片402传输信号，提高压力传感器的检测灵敏性。
40.优选地：所述引压孔401沿基座1中心轴向设置。所述基座1槽内固定压力传感器膜片402，且所述压力传感器膜片402与引压孔401同心设置，即引压孔401、压力传感器膜片402位于基座1中心轴向并与基座1同心封装连为一体。可见，本发明压力传感器采用引压孔虹吸效应设计，协同后文描述的压力传感器膜片402共同作用，有利提高压力检测精确性。
41.上述实施例中，优选地：所述压力传感器膜片402为硅压阻式压力传感器膜片。采用硅压阻式压力传感器膜片，利用单晶硅的压阻效应制成的。在硅膜片特定方向上扩散4个等值的半导体电阻，并连接成惠斯通电桥，作为力-电变换器的敏感元件。当膜片受到外界压力作用，电桥失去平衡时，若对电桥加激励电源(恒流和恒压)，便可得到与被测压力成正比的输出电压，从而达到测量压力的目的。具有结构尺寸小、重量轻、易集成，拥有超高的灵敏度和分辨率，适合对微小压力进行检测的特点，方便传感器的小型化设计。
42.同理地，为了保证检测精度：上述实施例中，优选地：所述温度传感器组件5为高精度温度传感器。高精度温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
43.上述实施例中，优选地：所述高精度温度传感器为铂系电阻温度传感器。具体地，如pt100，pt1000,均为精度较高的温度传感器。
44.上述实施例中，进一步地：所述基座1内还封装芯片组6；所述芯片组6包括压力传感器芯片、温度传感器芯片、电导率传感器芯片。即将压力、温度、电导率芯片集成封装为一体，从而小型化传感器设计。需要说明的是：所述芯片组6包括微小信号采集模块以及标准化信号处理模块。微小信号采集模块以及标准化信号处理模块方便芯片的小型化、轻量化设计，方便检测信号的稳定可靠传输。
45.所述压力传感器组件4包括压力传感器膜片402；前述芯片组6与前述压力传感器膜片402同心设置，且前述芯片组6位于前述压力传感器膜片402后侧设置。即根据独特结构设计，将两块平行的极板封装入基座1定位槽内，并通过在极板两端加上一定的电势，进行复杂的计算后求出诸如电导率等检测结果。此设计保证测量部分的精确性和稳定性，产品无可移动部件，重量轻，易安装。
46.可见，本发明压力传感器膜片与芯片组的特殊封装形式，不仅有利于传感器信号线的整齐排布；而且为传感器检测信号的精确传输奠定基础，同时，为传感器的小型化、紧凑化设计奠定基础。
47.需要说明的是：所述基座1在封装压力传感器膜片402以及芯片组6时，为方便压力传感器膜片402以及芯片组6的装配：所述基座1在其纵截面上为分体式结构(图中未视出)，以满足压力传感器膜片402以及芯片组6在基座1定位槽内的定位封装需求。
48.上述实施例中，进一步地：所述基座1内位于压力传感器膜片402以及芯片组6后方，与基座1同心设有线束导管8，所述线束导管8内整齐排布设有对应不同传感器的线束9。所述线束9包括电导率传感器信号线10、压力传感器信号线11、温度传感器信号线12。设置线束导管8，且线束导管内8内线束9对应各检测传感器的安装位置整齐排布，同样为传感器检测信号的精确传输奠定基础。
49.上述实施例中，进一步地：还包括用于传感器二次开发的若干定位槽和定位凸台7；定位槽和定位凸台7用于产品根据客户需求进行二次开发的模块化开发功能部件的定位装配使用，用于适当增减传感器的相应功能，使得传感器通用性更广。
50.为不改变传感器的结构紧凑性：所述定位槽和定位凸台7位于所述基座1、壳体2内与基座1、壳体2同心设置。且所述定位槽和定位凸台7位于基座1、壳体2内连接极限位置定位设置；方便基座1和壳体2连接后，二次开发封装部件的定位。可见，本发明方便传感器二次开发的若干定位槽和定位凸台7的设置，为该传感器后期根据客户需求进行扩容，扩充其使用功能的多样性提供可能。
51.在此基础上，上述实施例中，优选地：所述基座1为防爆基座，所述壳体2为防爆壳体。本发明防爆材质的基座1和壳体2，有效提高传感器质量，满足传感器在特殊场合的使用需求。
52.通过以上描述可以发现：本发明传感器不仅检测功能多样，而且结构紧凑、用料
少、加工简单、调试方便、成本有效降低、方便生产和拆装。本发明有利提高电导率检测精确性，有利提高压力检测精确性，有利提高温度检测精确性。一方面有利传感器多功能的精确检测，另一方面有利传感器的小型化、轻量化设计。且压力传感器膜片与芯片组的特殊封装形式，不仅有利于传感器信号线的整齐排布；而且为传感器的检测精确性和稳定性奠定基础。定位槽和定位凸台的设置，为传感器后期根据客户需求进行扩容，扩充其使用功能的多样性提供可能。本发明防爆材质的基座和壳体，有效提高传感器质量，满足传感器在特殊场合的防爆使用需求。
53.综上所述，本发明传感器设计采用新的复合布局结构，结构紧凑，体积小，重量轻，方便装配和安装；解决现有分体式多点位传感器存在的一系列弊端问题。在石油、化工、冶金、制药、食品、饮料、酿酒领域等行业管道及储罐、配液罐、水处理设备相关技术领域应用，不仅检测功能多样，而且结构紧凑、用料少、加工简单、调试方便、成本有效降低、方便生产和拆装，满足各种现场需求，适合推广普及。
54.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种复合型多功能工业传感器，包括基座(1)和壳体(2)，所述基座(1)和壳体(2)同轴可拆卸连为一体；其特征在于：还包括电导率传感器组件(3)、压力传感器组件(4)、温度传感器组件(5)；上述传感器组件在基座(1)轴端沿基座(1)轴向间隔平行分布并与基座(1)封装连为一体。2.根据权利要求1所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述电导率传感器组件(3)包括电导率电极(301)以及电极封装套管(302)；所述电极封装套管(302)罩设于电导率电极(301)外；所述电导率电极封装套管(302)用能够提高电导率检测稳定性和精确性的低电阻率材料制成。3.根据权利要求2所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述低电阻率材料包括石墨、工业纯钛。4.根据权利要求1所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述压力传感器组件(4)沿基座(1)中心轴向设置；所述压力传感器组件(4)轴对称侧分别设有所述电导率传感器组件(3)和所述温度传感器组件(5)。5.根据权利要求1或4所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述压力传感器组件(4)包括引压孔(401)以及压力传感器膜片(402)；所述引压孔(401)沿基座(1)中心轴向设置；所述基座(1)槽内固定压力传感器膜片(402)，且所述压力传感器膜片(402)与引压孔(401)同心设置。6.根据权利要求5所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述压力传感器膜片(402)为硅压阻式压力传感器膜片。7.根据权利要求1所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述温度传感器组件(5)为高精度温度传感器。8.根据权利要求7所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述高精度温度传感器为铂系电阻温度传感器。9.根据权利要求1所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：所述基座(1)内还封装芯片组(6)；所述压力传感器组件(4)包括压力传感器膜片(402)；前述芯片组(6)与前述压力传感器膜片(402)同心设置，且前述芯片组(6)位于前述压力传感器膜片(402)后侧设置。10.根据权利要求1所述复合型多功能工业传感器，其特征在于：还包括用于传感器二次开发的若干定位槽和定位凸台(7)；所述定位槽和定位凸台(7)位于所述基座(1)、壳体(2)内与基座(1)、壳体(2)同心设置，且所述定位槽和定位凸台(7)位于基座(1)、壳体(2)内连接极限位置定位设置；所述基座(1)为防爆基座，所述壳体(2)为防爆壳体。

技术总结
提供一种复合型多功能工业传感器，包括基座和壳体，基座和壳体同轴可拆卸连为一体；还包括电导率传感器组件、压力传感器组件、温度传感器组件；上述传感器组件在基座轴端沿基座轴向间隔平行分布并与基座封装连为一体。本发明采用新的复合布局结构，解决现有分体式多点位传感器存在的一系列弊端问题，不仅检测功能多样，而且结构紧凑、用料少、加工简单、调试方便、成本有效降低、方便生产和拆装，适合普及。适合普及。适合普及。


技术研发人员：阎永利 马瑞龙 郑彤
受保护的技术使用者：宝鸡百事得控制技术有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/13