一种带排沙功能的水流冲击压力传感器的制作方法

1.本发明涉及桥墩防护技术领域，更具体的说是涉及一种带排沙功能的水流冲击压力传感器。


背景技术：

2.目前，国内水域众多，随着交通事业的发展，桥梁的规模也越来越大，因为水流及水流中泥沙长时间对水下桥墩进行冲击腐蚀，所以对桥墩局部冲刷及其防护的研究是桥梁架设的前提和关键。想要研究桥墩受水流的冲刷影响，需要应用水流冲击压力传感器模拟桥墩放置在所需测量的水域中。但由于水流中除了水，还有泥沙，泥沙和水流一起冲击传感器，易造成传感器测量精度下降和传感器的损毁。
3.传统的测量水流冲击压力的压力传感器直接测量水压力。其在水域中易受到水中泥沙冲击，水流携带泥沙持续对传感器进行冲击，在水面洪水来临时又会受到水锤冲击作用，不仅会影响水流冲击压力测量精度，还容易造成传感器破裂损坏。
4.因此，如何提供一种可以将水流中带的泥沙排出，提高传感器的测量精度，还能有效保护传感器，延长传感器的使用寿命的传感器，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明的目的在于提出一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，解决传统的测量水流冲击压力的压力传感器测量精度差、寿命短的问题。
6.本发明提供了一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，包括：
7.传感器基座，所述传感器基座一侧中间开设有通道，另一侧向外延伸并在端部形成敞口；
8.后盖，所述敞口安装所述后盖，并在内部形成安装空间，所述安装空间内对应所述通道位置密封安装传感器芯体，所述传感器芯体周围有固定于所述安装空间内壁上、且与其电性连接的电路板，所述电路板的电缆线经过后盖密封向外引出；
9.防护帽，所述防护帽密封安装于所述通道内、与所述传感器芯体之间留有间隙区，且其朝向所述传感器芯体开设有多个进流通道，所述传感器基座对应所述间隙区开设有排沙通道。
10.进一步地，所述进流通道为直径逐渐增大的喇叭口结构，靠近所述传感器芯体侧为直径大的出流口，远离所述传感器芯体侧为直径小的进流口。
11.进一步地，所述进流通道的喇叭口角度度27≤α≤35度，其中径与其长度比为1:3.2。
12.进一步地，所述排沙通道的直径与所述进流口的直径比大于等于5。
13.进一步地，所述防护帽内壁上喷涂有特氟龙涂层。
14.进一步地，所述传感器芯体的外侧波纹膜片上喷涂有低应力、难溶于水的凝胶。
15.进一步地，所述凝胶厚度为0.2mm。
16.进一步地，所述后盖上的引出口安装有出线管和压线帽，所述后盖、所述出线管和所述压线帽之间安装有密封件。
17.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，在压力传感器膜片前端安装一个防水锤冲击带排沙功能的防护帽，减小了泥沙对传感器膜片的冲击，提高了传感器的测量准确性。
18.进流通道多喇叭口排布可有效抵挡水锤冲击效应，瞬态衰减比可达20倍以上，可以有效保护传感器膜片被水锤击坏，而在水流冲击传感器时，喇叭状进流通道可以有效阻挡大直径泥沙，同时防止泥沙堵塞小孔，小直径泥沙会从防护帽上的进流口进入，沉积到底部排沙通道排出。
19.在防护帽内侧壁喷涂一层特氟龙涂层，减少泥沙底部少量淤积对水冲击动压的测量影响。同时在传感器波纹膜片上喷涂0.2mm厚度低应力凝胶，凝胶填充物不溶于水，可以有效附着与波纹膜片表面，在长期高速水流冲击下，能够有效降低小直径泥沙等颗粒物冲击力对金属波纹膜片的磨损，从而保护传感器膜片，增加传感器使用寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1附图为本发明提供的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器的剖视图；
22.图2附图为本发明提供的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器的防护帽的剖视图；
23.图3附图为本发明提供的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器的防护帽的主视图；
24.图4附图为本发明提供的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器的工作状态示意图；
25.图中：
26.1-特氟龙涂层；2-传感器基座；3-后盖；4-电缆线；5-压线帽；6-出线管7-密封件；8-排沙通道；9-电路板；10-传感器芯体；11-凝胶；12-防护帽；121-进流口；122-出流口。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.由于传统的测量水流冲击压力的压力传感器直接测量水压力。其在水域中易受到水中泥沙冲击，水流携带泥沙持续对传感器进行冲击，在水面洪水来临时又会受到水锤冲击作用，不仅会影响水流冲击压力测量精度，还容易造成传感器破裂损坏。
31.鉴于此，参见附图1，本发明实施例公开了一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，包括：
32.传感器基座2，所述传感器基座2一侧中间开设有通道，另一侧向外延伸并在端部形成敞口；
33.后盖3，所述敞口安装所述后盖3，并在内部形成安装空间，所述安装空间内对应所述通道位置密封安装传感器芯体10，所述传感器芯体10周围有固定于所述安装空间内壁上、且与其电性连接的电路板9，所述电路板9的电缆线4经过后盖3密封向外引出；
34.防护帽12，所述防护帽12密封安装于所述通道内、与所述传感器芯体10之间留有间隙区，且其朝向所述传感器芯体10开设有多个进流通道，所述传感器基座2对应所述间隙区开设有排沙通道8。
35.上述技术方案在压力传感器膜片前端安装一个防水锤冲击带排沙功能的防护帽，减小了泥沙对传感器膜片的冲击，提高了传感器的测量准确性。
36.有利的是，在上述方案基础上，所述进流通道为直径逐渐增大的喇叭口结构，靠近所述传感器芯体10侧为直径大的出流口122，远离所述传感器芯体10侧为直径小的进流口121。
37.采用此方案，进流通道多喇叭口排布可有效抵挡水锤冲击效应，瞬态衰减比可达20倍以上，可以有效保护传感器膜片被水锤击坏，而在水流冲击传感器时，喇叭状进流通道可以有效阻挡大直径泥沙，同时防止泥沙堵塞小孔，小直径泥沙会从防护帽上的进流口进入，沉积到底部排沙通道排出。
38.参见附图2，所述进流通道的喇叭口角度27度≤α≤35度，中径与其长度比为1:3.2。有利的是，所述排沙通道8的直径与所述进流口121的直径比大于等于5。
39.采用上述方案，有利于防堵排沙与减缓水中小颗粒杂质的冲击效应。
40.参见附图3，防护帽形状可以为圆形，与通道匹配，其上的进流通道可以为圆环排列，也可以为其他形状排列。
41.在上述方案基础上，采用此方案所述防护帽12内壁上喷涂有特氟龙涂层，特氟龙涂层能够减少泥沙底部少量淤积对水冲击动压的测量影响。
42.更有利的是，所述传感器芯体10的外侧波纹膜片上喷涂有低应力、难溶于水的凝胶。所述凝胶厚度可以为0.2mm。
43.在上述方案基础上，采用此方案，凝胶填充物不溶于水，可以有效附着与波纹膜片表面，在长期高速水流冲击下，能够有效降低小直径泥沙等颗粒物冲击力对金属波纹膜片的磨损，从而保护传感器膜片，增加传感器使用寿命。
44.上述方案基础上，所述后盖3上的引出口安装有出线管6和压线帽5，所述后盖3、所
述出线管6和所述压线帽5之间安装有密封件7。密封件可以为垫片，也可以为橡胶圈，出线管6和压线帽、密封件7形成防水密封结构。
45.将本发明带排沙功能的水流冲击压力传感器贴合在钢性立柱上，放置在待测量水域中，模拟桥墩所受水流冲击环境。水通过12防护帽的进流口进入传感器内部实现水压传入。
46.本发明首先将电路板9和传感器芯体10装入传感器基座2，再将传感器芯体引线到电路板上，安装防水密封结构，组装调试完成后，安装防护帽12。
47.其中，传感器芯体波纹膜片上的凝胶采用工艺喷涂方式，厚度和区域是可以通过设备工艺控制的；防护帽可以靠机械加工定位，使其与传感器芯体波纹膜片之间装配后产生一定的间距，这个间距一般在几个毫米。
48.参见附图4，本发明工作如下，将带排沙的水流冲击压力传感器整体制作组装完成，并将传感器与钢性立柱固定，将立柱模拟成水下桥墩，传感器在立柱上完成水流对桥墩的冲击压力测量。水流及其中包含的泥沙等颗粒物会从传感器前段的防护帽进流口进入，由于防护帽的进流通道是喇叭形状，水流及泥沙进入后，在内壁角度与特氟龙涂层的作用下大部分泥沙会自然下落，从防护帽的下端排沙口通道流出。高速水流下凝胶层可降低颗粒物对波纹膜片磨损的冲击，从而能有效增加传感器的使用寿命。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
50.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，包括：传感器基座(2)，所述传感器基座(2)一侧中间开设有通道，另一侧向外延伸并在端部形成敞口；后盖(3)，所述敞口安装所述后盖(3)，并在内部形成安装空间，所述安装空间内对应所述通道位置密封安装传感器芯体(10)，所述传感器芯体(10)周围有固定于所述安装空间内壁上、且与其电性连接的电路板(9)，所述电路板(9)的电缆线(4)经过后盖(3)密封向外引出；防护帽(12)，所述防护帽(12)密封安装于所述通道内、与所述传感器芯体(10)之间留有间隙区，且其朝向所述传感器芯体(10)开设有多个进流通道，所述传感器基座(2)对应所述间隙区开设有排沙通道(8)。2.根据权利要求1所述的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，所述进流通道为直径逐渐增大的喇叭口结构，靠近所述传感器芯体(10)侧为直径大的出流口(122)，远离所述传感器芯体(10)侧为直径小的进流口(121)。3.根据权利要求2所述的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，所述进流通道的喇叭口角度27度≤α≤35度，其中径与其长度比为1:3.2。4.根据权利要求3所述的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，所述排沙通道(8)的直径与所述进流口(121)的直径比大于等于5。5.根据权利要求3所述的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，所述防护帽(12)内壁上喷涂有特氟龙涂层(1)。6.根据权利要求5所述的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，所述传感器芯体(10)的外侧波纹膜片上喷涂有低应力、难溶于水的凝胶(11)。7.根据权利要求6所述的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，所述凝胶厚度为0.2mm。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，其特征在于，所述后盖(3)上的引出口安装有出线管(6)和压线帽(5)，所述后盖(3)、所述出线管(6)和所述压线帽(5)之间安装有密封件(7)。

技术总结
本发明涉及一种带排沙功能的水流冲击压力传感器，包括：传感器基座，传感器基座一侧中间开设有通道，另一侧向外延伸并在端部形成敞口；后盖，敞口安装后盖，并在内部形成安装空间，安装空间内对应通道位置密封安装传感器芯体，传感器芯体周围有固定于安装空间内壁上、且与其电性连接的电路板，电路板的电缆线经过后盖密封向外引出；防护帽，防护帽密封安装于通道内、与传感器芯体之间留有间隙区，且其朝向传感器芯体开设有多个进流通道，传感器基座对应间隙区开设有排沙通道。本发明在压力传感器膜片前端安装一个防水锤冲击带排沙功能的防护帽，减小了泥沙对传感器膜片的冲击，提高了传感器的测量准确性。了传感器的测量准确性。了传感器的测量准确性。


技术研发人员：王冰 万景川 毛超民 郭鹏 谢南南 邹超 王泰昌 高杨
受保护的技术使用者：昆山双桥传感器测控技术有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/9