﻿ 具有在线监测功能的钠钾合金差压传感器的设计
«上一篇
 文章快速检索 高级检索

 应用科技  2018, Vol. 45 Issue (5): 87-90, 86  DOI: 10.11991/yykj.201803005 0

### 引用本文

WU Linghu, XU Dong. Design of Na-K alloy differential pressure sensor with on-line monitoring function[J]. Applied Science and Technology, 2018, 45(5), 87-90, 86. DOI: 10.11991/yykj.201803005.

### 文章历史

Design of Na-K alloy differential pressure sensor with on-line monitoring function
WU Linghu, XU Dong
No.49th Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Harbin 150001, China
Abstract: The alkali metal can hardly be measured by common pressure sensor because of its higher melting point and strong metal activity. This paper designs a differential transformer type of differential pressure sensor for measuring liquid alkali metal pressure, introduces the working principle and specific design plan of the sensor, The sensor can output standard current signal of 4-20 mA or digital communication of RS485 according to the needs, and realize the functions of remote monitoring and data optimization through the LAN interface.
Keywords: bellows    differential pressure sensor    spring    high temperature    on-line monitoring    liquid metal    differential transformer    parallel mechanism

1 传感器工作原理

2 设计方案 2.1 感压腔设计

 $K = 2{K_o} = 2\left( {{K_p} + {K_s}} \right)$

 ${K_p} = 32.53/20 = 1.627\;{\rm{N}}/{\rm{mm}}$

 $K = \frac{F}{x} = \frac{{250 \times {{10}^3} \times 4.15 \times {{10}^{ - 4}}}}{{2 \times {{10}^{ - 3}}}} = 51.9\;{\rm{N}}/{\rm{mm}}$

 ${K_s} = {K_o} - {K_P} = 24.31\;{\rm{N}}/{\rm{mm}}$

2.2 差动变压器设计

 $R = \frac{{{R_T}{R_i}}}{{{R_T} + {R_i}}} = \frac{{{R_i}}}{{1 + {R_i}/{R_T}}}$

${R_i}/{R_T} \ll 1$ 时，则有 $R≈R_i$ ，从而使回路电流保持不变，使温度误差得到补偿，如图4所示[9]

2.3 在线监测系统设计

3 测试结果与性能分析

4 结论

1)液态金属感压元件采用波纹管复合弹簧机构，并利用弹簧并联机构实现差压测量，波纹管采用挤压成型金属波纹管，弹簧设计成矩形截面以增加刚度，提高传感器的线性度。

2)采用差动变压器作为检测元件，并对差动变压器进行温度补偿和零位补偿，在差动变压器外侧用坡莫合金作屏蔽层以防止干扰信号的影响。

3)为了配合现场测试和远传，将传感器和信号采集系统整体安装在机箱内，并在感压元件处设计了加热保温装置，以防止液态金属凝固。机箱面板安装液晶显示屏可进行现场显示，通过对多路传感器的信号采集和远传，操作者可以在控制室对被测系统进行实时在线的查看和监测，实现了对被测系统的智能化管理，大大提高了安全性和可操作性。该传感器可广泛应用于石油、化工及国防等各领域的压力测量和压力控制。

 [1] 徐冬, 刘柏青, 李宝生, 等. 液态金属压力传感器感压元件设计[J]. 传感器与微系统, 2017, 36(11): 96-98, 102. (0) [2] 毕可明, 韩冶, 柴宝华, 等. 差动变压器式单点液态金属液位计的研制[J]. 原子能科学技术, 2014, 48(S1): 608-611. (0) [3] 陈道龙, 康瑞清, 李新颖. 电感式单点钠液位计的研制[J]. 核科学与工程, 2010, 30(4): 321-324. (0) [4] 沈申生. 差动变压器式位移传感器检测系统研究[J]. 传感器与微系统, 2006, 25(3): 41-43. DOI:10.3969/j.issn.1000-9787.2006.03.014 (0) [5] 刘理云, 曾喆昭. 核电厂反应堆冷却剂系统旁路温度高精度测量方法研究[J]. 传感器技术学报, 2016, 29(4): 622-626. (0) [6] 姜宏春. 金属波纹管机械密封中波纹管的有限元分析[D]. 北京: 北京化工大学, 2007. (0) [7] 王欣威, 慕丽. 一种利用差动变压器式传感器测量振动的检测系统研究[J]. 机床与液压, 2009, 37(2): 89-92. DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2009.02.029 (0) [8] 李莎莎. 差动变压器式电磁位移传感器的电磁性能仿真与分析[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2009. (0) [9] HOSNY A, SOOD V K. Transformer differential protection with phase angle difference based inrush restraint[J]. Electric power systems research, 2014, 115: 57-64. DOI:10.1016/j.epsr.2014.03.027 (0) [10] LIN Xiangning, LUJunsheng, TIAN Qing, et al. Abnormal operation behavior analysis and countermeasures on the differential protection of converter transformer[J]. International journal of electrical power & energy systems, 2015, 64: 516-525. (0) [11] 李芝绒, 翟红波, 闫潇敏, 等. 一种温压内爆炸准静态压力测量方法研究[J]. 传感器技术学报, 2016, 29(2): 208-212. (0) [12] 秦晓霞, 高艳, 余辉洋, 等. 一种宽量程气压传感器的接口电路设计与测试标定[J]. 传感器技术学报, 2015, 28(3): 320-324. (0)