专利名称：智能型六氟化硫气体密度变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型属仪器仪表制造技术领域，具体涉及一种智能型六氟化硫气体密度变送器。
背景技术：
电网中较高电压等级变电站所运行的高压电器设备(如断路器、互感器、组合电器等)绝大部分采用六氟化硫气体作为绝缘灭弧介质，设备气室中的气体密度直接影响设备的运行安全，因此对运行设备中的气体密度进行监测非常重要。目前用于监测变电站高压电器设备气室内六氟化硫气体密度的绝大多数是机械式密度继电器(也叫密度控制器)，它可以通过指针在刻度盘上所处位置指示出温度补偿后的压力，即设备气室内在 20°C时的压力，并通过指针带动接点装置输出报警、闭锁2 3组开关量信号。仪表的工作原理是被测六氟化硫气体压力通过仪表弹性元件-弹簧管转换成与压力成正比的管端线位移，通过热敏双金属温度补偿元件传递给齿轮传动机构，齿轮传动机构将位移放大并转换成角位移，带动指针旋转，从而完成压力指示。热敏双金属温度补偿元件随环境温度变化产生热胀冷缩，使其能够在传递管端位移时正好消除环境温度引起的设备气室压力变化在仪表弹簧管管端所产生的位移，从而达到温度补偿作用，使仪表指示的压力值及接点输出的报警、闭锁压力值始终为设备气室内20°C时的压力。虽然机械式密度继电器能够通过指针方式指示设备气室内的气体密度(即20°C时的气体压力)，并当气体发生泄漏而导致密度下降时也能发出报警及闭锁开关量信号，但这些功能仅仅能够满足在现场对设备运行状态及参数进行监控的需要。目前，国家已经开始实施的智能电网工程要求对变电站设备的运行状态及参数进行远程在线实时监控，这就要求密度仪表具有信号远传和与计算机监测系统进行通信等功能，这些都是机械式密度仪表所无法完成的，因此有必要改进。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题提供一种智能型六氟化硫气体密度变送器，部件间的连接采用激光焊接结构，温度传感器的前置布位及隔热设计，使其受电路温升影响较小， 从而保证了变送器具有较高的温度测量及温度补偿精度，同时保证了变送器整体密封的稳定性及可靠性。本实用新型采用的技术方案智能型六氟化硫气体密度变送器，包括传感器接头和外壳，所述传感器接头一端与芯体焊接座固定连接为一体，压力传感器一端置于传感器接头内且其另一端与芯体焊接座固定连接，所述芯体焊接座内制有空腔且温度传感器置于空腔内，电路板固定在电路板支座上且电路板上设有单片机，所述电路板支座与芯体焊接座固定连接，所述外壳一端与传感器接头固定连接，外壳另一端与连接器固定连接，所述电路板与压力传感器、温度传感器和连接器电连接。进一步地，所述温度传感器置于空腔内且用硅橡胶与周缘封隔。其中，所述单片机焊接于电路板上，所述电路板用螺钉与电路板支座固定连接。[0007]其中，所述外壳一端通过螺纹与传感器接头固定连接，外壳另一端也通过螺纹与连接器固定连接。进一步地，所述压力传感器为硅压阻压力传感器充油隔离芯体，所述芯体通过激光焊接与芯体焊接座固连为一体。本实用新型与现有技术相比的优点1、压力传感器采用全焊接式硅压阻压力传感器，密封性能可靠，信号稳定性好；2、温度传感器的位置布局及特殊隔温结构设计使其能够较真实地感受被测六氟化硫气体的温度，而受内部电路温升影响较小；3、输出信号抗干扰能力强，传输距离长；4、结构紧凑，安装使用方便；5、温度补偿程序在算法设计时综合考虑了密闭容器内六氟化硫气体的压力—— 温度特性和压力传感器温度特性，且温度补偿参考数据完全模拟现场使用工况进行试验取得，使得变送器具有较高的温度补偿精度。
图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型的原理框图；图3为本实用新型的温度特性曲线及补偿特性曲线示意图；具体实施方式
以下结合附图1描述本实用新型的一种实施例。智能型六氟化硫气体密度变送器主要由压力传感器2、温度传感器3、放大及补偿电路、v/ 转换电路、单片机智能补偿模块及固化在其内E2PROM内的温度补偿程序组成。 压力传感器2及温度传感器3分别用于检测六氟化硫高压电器设备内气体的压力和温度， 并将其转换成相应的电信号送往单片机，单片机根据压力、温度信号利用E2PROM内的压力-温度综合补偿软件求得该温度下输出信号的补偿值，放大及补偿电路接到单片机的补偿指令及补偿数据后对压力传感器的输出信号进行相应的温度补偿，并将补偿后的结果通过V/I电路转换成与20°C条件下气体压力值相对应的4 20mA的标准电流信号，或者通过 RS485接口电路直接输出补偿后压力、补偿前压力及温度，并与计算机远程监测系统进行实时通讯，中心控制室在上位机上通过网络及现场总线随时监视现场各台设备的运行状态及参数，了解设备的泄漏情况，以便合理安排设备的维修保养周期，从而使变电站无人值守将成为现实。本项目设计方案的核心是单片机温度综合补偿软件的算法设计。由于六氟化硫气体属于非理想气体，因此其压力-温度特性不符合理想气体状态方程。目前市场上的其它的六氟化硫气体密度变送器温度补偿软件的算法设计依据大多采用Beattie-Bridgman公式P = 56. 2(1+B) y T-A γ 2其中A = 74. 9(1-0. 727 X 103Y)B = 2· 51 X 103 γ (1-0. 846 X 103 γ )[0024]由于这是一个近似公式，式中气体压力与温度呈线性关系，但是实际上六氟化硫气体的压力-温度特性存在着不同程度的非线性，因此以此公式作为温度补偿软件的算法设计依据时温度补偿精度会产生一定偏差，另外，温度补偿也无法包括压力传感器本身的温度附加误差。因此本实用新型在单片机温度综合补偿软件的算法设计时将六氟化硫气体压力-温度特性和传感器温度附加误差综合考虑，用专用试验装置模拟现场实际使用条件测试每只变送器的输出信号的压力-温度特性，并将各个变送器在基准温度20°C、低温-20°C和高温60°C时的压力、温度参数存储于各自的单片机数据单元中作为温度补偿依据，从而达到了变送器在低温-20°C和高温60°C两个温度点的全补偿效果。当变送器工作在低于基准温度20°C的低温区时，变送器输出压力信号补偿量在算法中用下式计算
权利要求1.智能型六氟化硫气体密度变送器，包括传感器接头(1)和外壳(8)，其特征在于所述传感器接头(1) 一端与芯体焊接座固定连接为一体，压力传感器( 一端置于传感器接头(1)内且其另一端与芯体焊接座固定连接，所述芯体焊接座内制有空腔 (10)且温度传感器(3)置于空腔(10)内，电路板(7)固定在电路板支座(5)上且电路板 (7)上设有单片机，所述电路板支座( 与芯体焊接座(4)固定连接，所述外壳(8) —端与传感器接头(1)固定连接，外壳(8)另一端与连接器(9)固定连接，所述电路板(7)与压力传感器O)、温度传感器C3)和连接器(9)电连接。
2.根据权利要求1所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于所述温度传感器(3)置于空腔(10)内且用硅橡胶(11)与周缘封隔。
3.根据权利要求1或2所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于所述单片机焊接于电路板(7)上，所述电路板(7)用螺钉(6)与电路板支座(6)固定连接。
4.根据权利要求3所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于所述外壳(8) 一端通过螺纹与传感器接头(1)固定连接，外壳(8)另一端也通过螺纹与连接器(9)固定连接。
5.根据权利要求4所述的智能型六氟化硫气体密度变送器，其特征在于所述压力传感器(2)为硅压阻压力传感器充油隔离芯体，所述芯体通过激光焊接与芯体焊接座固连为一体。
专利摘要提供一种智能型六氟化硫气体密度变送器，包括传感器接头和外壳，所述传感器接头一端与芯体焊接座固定连接为一体，压力传感器一端置于传感器接头内且其另一端与芯体焊接座固定连接，所述芯体焊接座内制有空腔且温度传感器置于空腔内，电路板固定在电路板支座上且电路板上设有单片机，所述电路板支座与芯体焊接座固定连接，所述外壳一端与传感器接头固定连接，外壳另一端与连接器固定连接，所述电路板与压力传感器、温度传感器和连接器电连接。本实用新型部件间的连接采用激光焊接结构，温度传感器的前置布位及隔热设计，使其受电路温升影响较小，从而保证了变送器具有较高的温度测量及温度补偿精度，同时保证了变送器整体密封的稳定性及可靠性。
文档编号G01N9/26GK202305360SQ20112039017
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者张少平, 范联科 申请人:秦川机床集团宝鸡仪表有限公司