[0001] 本发明涉及压力测量技术领域，尤其涉及一种高温压力传感器，具体涉及一种结构简单且既在低温下可流动，在高温下又不至造成腐蚀的高温压力传感器。

[0002] 传感器在生产生活中，类似于人的感官，它采集外部信息，再经集中处理，以实现各种所需的控制。压力传感器是工业生产最常用的传感器之一，广泛用于各种自动控制领域，如化工、机床制造、自动智能控制、交通、军工、航天、航海、电力等多种行业，在工业生产中占有重要的地位。

[0003] 随着科技的不断进步和发展，普通的压力传感器已不能满足生产生活的需要，特别是一些特殊复杂环境，如高温、腐蚀、酸碱、振动等。普通的压力传感器大部分采用硅油(导热油的一种)作为压力传感器的填充介质，将硅油填充在压力传感器的腔体里不仅起到缓冲和传导压力信号，还能能够增加压力传感器的耐压、耐振能力；也有将镓基室温液态金属用于替代硅油作为压力传感器传输介质的应用。然而，由于普通硅油自身性质所限，当温度达到300℃以上就会沸腾，甚至发生质变；而镓基室温液态金属虽有较宽的温区，但其活性强，在高温下对大多数金属材料有较强的腐蚀性。因此，前两种介质均限制了高温压力传感器的发展。

[0004] 低熔点合金作为一种新兴的功能材料，具有熔点低、沸点高、导热性好、具有较宽的温区、稳定性好、挥发率低、粘度低、蒸气压低、在熔化后流动性好等特性，是作为高温压力传感器填充的理想工质。但是，部分室温液态金属如镓基合金虽然熔点很低，压力传感器在室温即可启动工作，但其不利是在高温如500℃左右时，镓或其合金会与不锈钢发生腐蚀，从而导致传感器损毁失效。与此不同的是，其他低熔点合金如熔点在50-60℃左右的铋基合金，在高温时并不与不锈钢发生腐蚀反应，但其应用瓶颈在于室温时处于固态，无法启动运行。

[0023] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

[0024] 特别的，本实施例中出现的上、下、前、后、左、右等方位词以图1中的图示方向为准。

[0025] 如图1所示，本发明实施例提供了一种高温压力传感器，包括金属基座3、压力传递装置7和显示及控制装置8；金属基座3具有一贯穿通道，在本实施例中，金属基座3为长方形结构件，贯穿通道设于该金属基座3的中部且贯穿其左右两侧；贯穿通道的一端覆盖有金属膜片1，贯穿通道的另一端通过毛细管4与压力传递装置7连接，金属膜片1与贯穿通道构成用于放置填充介质2的微型腔体；金属膜片1固定在金属基座3上，且金属膜片1与贯穿通道之间、贯穿通道内及毛细管4内均填充有低熔点合金，在本实施例中，填充介质2选用低熔点合金；毛细管4上设有加热装置6，加热装置6用于加热毛细管4内填充的低熔点合金，并使其处于熔融状态，加热装置6及压力传递装置7分别与显示及控制装置8连接，显示及控制装置8用于接收压力传递装置7传递的被测介质的压力值，并可控制加热装置6的工作状态，如开启或关闭。本发明采用低熔点合金作为高温压力传感器的填充工质，并与设于毛细管4上的加热装置6配合使用，有效解决普通充油压力传感器不能在高温环境下工作的现状，在结构上采用远传差压变送结构，能够很好解决高温环境下压力的测量问题，其中，高温环境指的是300～2000℃；且本申请提供的高温压力传感器，结构简单，设计合理，操作简便，压力测量精度高，在航空航天、军工、冶金及化工等行业有较好的应用前景，实用性强，利于进行标准化生产及推广。

[0026] 具体地，本申请提供的高温压力传感器的工作原理为：需先通过加热装置6对低熔点合金进行加热，并使其处于可流动状态；金属膜片1直接与被测介质相接触，金属膜片1受到被测介质的挤压而产生形变，毛细管4内处于熔化的低熔点合金将形变量传递给压力传递装置7，压力传递装置7将压力信号传递给显示及控制装置8，显示及控制装置8的压敏芯体采集压力信号，并通过显示及控制装置8显示出被测介质的压力值。

[0027] 进一步地，毛细管4上还设有测温装置5，测温装置5分别与加热装置6和显示及控制装置8连接，其中，测温装置5均通过导线分别与加热装置6和显示及控制装置8连接。在本实施例中，通过在毛细管4上设有测温装置5，以实时检测毛细管4的温度值并将测得的温度值传输至显示及控制装置8，在使用初期通过加热装置6对毛细管4进行加热，当加热到毛细管4内填充的低熔点合金处于熔融状态一定时间后，通过显示及控制装置8关闭加热装置6，当测温装置5检测到毛细管4的温度下降至预设值时，再通过显示及控制装置8开启加热装置6对毛细管4进行加热，进而以节约加热能源。

[0028] 特别的，测温装置5可以是温度传感器，也可以是测温探头，具体可根据实际实施条件进行合理的选择。

[0029] 进一步地，加热装置6缠绕在毛细管4的管壁上，且加热装置6上包覆有隔热保温材料。在本实施例中，加热装置6优选为由多股电阻丝绞线外缠绕有玻璃纤维增强耐火纤维层、可随意按需弯折并可与被毛细管4的管壁紧密接触的加热单体，通过在加热装置6上包覆隔热保温材料，以提高加热效率，同时起到保护加热装置6的作用。其中，隔热保温材料可以为岩棉或玻璃棉或膨胀珍珠岩或其它新型泡沫塑料类保温隔热材料(如聚苯乙烯泡沫、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯、聚对苯二甲酸类塑料等)，具体可根据实际实施情况进行合理的选择。

[0030] 具体地，在本实施例中，压力传递装置7的中间设有隔膜片，通过隔热片将高温压力传感器划分为高温区和低温区，并将高温区与低温区不同的传递介质隔开；隔膜片的两侧分别是低熔点合金和高温导热油，其中，低熔点合金所在侧为高温区，低熔点合金所在侧与毛细管4连接；高温导热油所在侧为低温区，高温导热油所在侧与显示及控制装置8连接，其中高温导热油可以选用甲基硅油或普通硅油。隔膜片用于将高温区的低熔点合金承载的形变量传递给低温区的显示及控制装置8，以将压力信号转换至电信号，最终通过显示及控制装置8显示出被测介质的压力值。

[0031] 优选地，在本实施例中，低熔点合金由包括：铋、铟、锡、锌、金、银、铅、镉、汞、铜、铝中的两种或两种以上的金属制备而成。通过在毛细管4上设有加热装置6，填充介质2可由选用上述不同金属的组合而制备得到，选择范围广泛，具体可根据实际实施条件进行合理的选择。

[0032] 优选地，为达到较好的压力测试精度，在本实施例中，低熔点合金的性能参数优选为：低熔点合金的熔点范围为38℃～110℃；低熔点合金处于熔融状态的运动粘度为4×10-8～10-7m2/s；低熔点合金的沸点大于900℃；低熔点合金的热导率大于12.5W/(m·k)。

[0033] 具体地，显示及控制装置8包括显示模块、压敏芯体及控制模块；压敏芯体与压力传递装置7连接，用于采集压力传递装置7传递的压力值；控制模块用于控制加热装置6的工作状态；优选地，显示模块为液晶显示模块，用于显示压力传递装置7传递的压力值及测温装置5测得的温度值。显示及控制装置8用于采集测温装置5反馈的温度，并对加热装置6的工作情况作出相应的控制；显示及控制装置8通过压敏芯体来采集被测介质的压力值信息，并通过液晶显示模块显示当前被测介质的压力。除此之外，液晶显示模块也用于显示当前毛细管4的温度。

[0034] 需说明的是，加热装置6和显示及控制装置8既可以内置电源，也可以外接电源，其中，若采用外接电源，加热装置6和显示及控制装置8可选用12V或5V的常规直流电。

[0035] 优选地，金属膜片1包括：不锈钢膜片或镍铬合金膜片或铂钨合金膜片或钯铬合金膜片，在本实施例中，金属膜片1用于与被测介质直接接触，具体可根据不同的被测介质选择不锈钢或镍铬合金或铂钨合金或铂钨合金等作为膜片材料。

[0036] 优选地，金属膜片1通过焊接或粘接或卡接或螺纹连接的方式与金属基座3固定连接。在本实施例中，金属膜片1与金属基座3的连接方式选用焊接，工艺简便且固定效果好，焊接后的金属膜片1与金属基座3的贯穿通道之间形成一个微型内腔，微型内腔内填充有低熔点合金，以便更加精确反应被测介质的压力。

[0037] 综上所述，本发明提供了一种高温压力传感器，其包括金属基座、压力传递装置和显示及控制装置；金属基座具有一贯穿通道，贯穿通道的一端覆盖有金属膜片，贯穿通道的另一端通过毛细管与压力传递装置连接；金属膜片固定在金属基座上，且金属膜片与贯穿通道之间、贯穿通道内及毛细管内均填充有低熔点合金；毛细管上设有加热装置，加热装置及压力传递装置分别与显示及控制装置连接。当该高温压力传感器处于工作状态时，需先通过加热装置对低熔点合金进行加热，并使其处于可流动状态；金属膜片直接与被测介质相接触，金属膜片受到被测介质的挤压而产生形变，毛细管内处于熔化的低熔点合金将形变量传递给压力传递装置，压力传递装置将压力信号传递给显示及控制装置8，显示及控制装置8的压敏芯体采集压力信号，并通过显示及控制装置显示出被测介质的压力值。本发明采用低熔点合金作为高温压力传感器的填充工质，并与设于毛细管上的加热装置配合使用，有效解决普通充油压力传感器不能在高温环境下工作的现状，在结构上采用远传差压变送结构，能够很好解决高温环境下压力的测量问题；且本申请提供的高温压力传感器，结构简单，设计合理，操作简便，压力测量精度高，在航空航天、军工、冶金及化工等行业有较好的应用前景，实用性强，利于进行标准化生产及推广。

[0038] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。