一种智能传感器的迷宫型膜片的制作方法

1.本发明涉及石油钻探行业压力检测技术领域，具体涉及一种智能传感器的迷宫型膜片。


背景技术：

2.石油钻探过程中，人们通过检测泥浆的压力来平衡地层压力，以防止井喷、井漏和井塌等事故的发生，因此，了解泥浆压力是掌握钻井状况的主要技术指标。由于泥浆中含有各种油类和化学物质，添加有大量的固体颗粒，给泥浆检测带来了很多困难，特别是现用的泥浆压力传感器，为了提高传感器膜片的强度，往往采用加重型结构的膜片设计，虽然提高了寿命，但由于膜片太厚，受力不均匀，形变较差，带来了检测精度的降低。由于受力不均匀，普通的膜片会在圆心处产生巨大变形，而离圆心越远处也就是膜片与传感器焊接处的形变量越小，这种把主要的形变都集中到膜片的圆心上的不正常现象，久之会造成膜片损坏；另外由于平面膜片大大的限制了膜片的形变，使膜片感受到的压力信息不灵敏，传递出的压力讯号也不准确。
3.现用压力传感器膜片普遍存在如下问题：
4.一、膜片结构简单，不具备压力频繁变化的要求。现在的膜片工作时，膜片的受力点都集中在圆心，圆心附近变形大，远离中心处变形小，由于膜片长期以来受力不均匀，一旦受到压力负荷变化剧烈时很容易损坏。
5.二、膜片设计不科学，不适应检测精度要求。现用的膜片一般采用平面结构，膜片受力后变形受限，没有发挥出膜片最大的变形需求。
6.三、膜片功能单一，不适应复杂的环境变化需求。钻井都是在野外作业，当泥浆气温低时，膜片表面会沾污大量的油渍和泥浆，这些物质一旦附着在膜片上，会造成传感器检测数据失真。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种智能传感器的迷宫型膜片，具有良好的形变性能，适应钻井泥浆压力频繁变化，适应野外恶劣环境，具备受压形变响应快，使用寿命长、可靠性好。
8.本发明提供一种智能传感器的迷宫型膜片，包括：膜片基体，所述膜片基体呈圆盘状，所述膜片基体上由外向内依次设置有呈同心圆分布的外凹环、次外凹环、中间凹环、内凹环以及中心凹环；所述外凹环、次外凹环、中间凹环以及内凹环分别由多个呈环形分布的凹槽组成；所述外凹环、次外凹环、中间凹环以及内凹环中的相邻两个凹槽之间分别设置有增强带；所述外凹环、次外凹环、中间凹环以及内凹环中的凹槽交错设置，每个增强带的外侧和内侧均对应设置有凹槽。
9.进一步地，所述外凹环、所述次外凹环、所述中间凹环、所述内凹环以及所述中心凹环的深度相同且小于所述膜片基体的厚度。
10.进一步地，所述外凹环、所述次外凹环、所述中间凹环以及所述内凹环中的凹槽数量相同。
11.进一步地，所述外凹环、所述次外凹环、所述中间凹环以及所述内凹环中的凹槽分别以膜片基体的中心为圆心呈环形均匀分布。
12.进一步地，所述外凹环、所述次外凹环、所述中间凹环以及所述内凹环的宽度相同。
13.进一步地，所述外凹环、所述次外凹环、所述中间凹环、所述内凹环以及所述中心凹环之间的间距相等。
14.进一步地，所述膜片基体为平面膜片，所述外凹环、次外凹环、中间凹环、内凹环以及中心凹环加工于所述膜片基体的一侧表面，所述膜片基体的另一侧表面为与被测的水泥浆直接接触的工作面。
15.由以上技术方案可知，本发明提供一种智能传感器的迷宫型膜片，通过多层的凹环设计使膜片受力更均匀，膜片的形变也均匀，因此提高了检测精度；增强带的设计有效的提高了膜片的强度，使膜片使用寿命更长。在受到过大的单向负载作用时，隔离膜片能够随着负载发生均匀形变，当频繁变化的压力反复作用于传感器膜片时，这种迷宫型膜片种结构能够克服传统膜片既是测量膜片又是高低压力腔间的隔离膜片的缺陷，避免了变送器零点易漂移和不稳定性等缺点，满足了高准确度、智能泥浆压力传感器需求。
附图说明
16.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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明提供的一种智能传感器的迷宫型膜片的示意图。
18.图2为本发明提供的一种智能传感器的迷宫型膜片的a-a方向剖视图。
19.图示说明：1-膜片基体；2-外凹环；3-次外凹环；4-增强带；5-中间凹环；6-内凹环；7-中心凹环。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
22.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
23.请参阅图1和图2，本发明实施例提供的一种智能传感器的迷宫型膜片，包括：膜片基体1，膜片基体1呈圆盘状，膜片基体1为平面膜片，外凹环2、次外凹环3、中间凹环5、内凹环6以及中心凹环7加工于膜片基体1的一侧表面，膜片基体1的另一侧表面为与被测的水泥浆直接接触的工作面，这样就避免了凹槽内沾污水泥浆的弊病。
24.具体地，膜片基体1上由外向内依次设置有呈同心圆分布的外凹环2、次外凹环3、中间凹环5、内凹环6以及中心凹环7。外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6分别由多个呈环形分布的凹槽组成。外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6中的相邻两个凹槽之间分别设置有增强带4。外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6中的凹槽交错设置，每个增强带4的外侧和内侧均对应设置有凹槽。
25.外凹环2、次外凹环3、中间凹环5、内凹环6以及中心凹环7的深度相同且小于膜片基体1的厚度。外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6中的凹槽数量相同，在本实施例中，外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6中的凹槽均为四个。外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6中的凹槽分别以膜片基体1的中心为圆心呈环形均匀分布。外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6的宽度相同。外凹环2、次外凹环3、中间凹环5、内凹环6以及中心凹环7之间的间距相等。
26.外凹环2、次外凹环3、中间凹环5以及内凹环6中的凹槽为在膜片基体1上加工出的断开的凹槽，具有极好的受力后形变。所述凹槽在适当处设计有增强带4，增强带4的作用是增加膜片受力强度，提高膜片的寿命。
27.本发明在膜片基体表面设计有一圈圈中间间断的凹环，在每一圈凹环的设计上，凹环并不是封闭的，而是按照一定的距离，设计有一个增强带；增强带，对应着相邻另一个凹环的凹槽部位，相对于增强带来说，无论其里圈和外圈都对应有另一个环形凹槽，依次类推，因此形成了由多层凹槽环与增强带共同组成的迷宫型膜片。当迷宫型膜片受到泥浆的压力时，膜片受作用力后产生形变，随着压力的逐渐加大，在整个膜片上，由于设计有多圈的由外环向圆心方向均匀分布的凹环，在膜片的各个凹环处发生均匀形变。多个迷宫型膜片同时受到泥浆压力，凹环分别受到受到泥浆的压力而发生的形变。且每一个凹环并不是连续贯通的，而是通过增强带4间断开来，增强带4起到增加膜片强度的作用。由于迷宫型膜片的受力均衡，整个膜片同时发生形变，因此膜片的形变也相对均衡，由此产生的信号也相对灵敏与准确，因此极大的提高了传感器的检查精度。
28.由以上实施例可知，本发明的智能传感器的迷宫型膜片，多层的凹环设计使膜片受力更均匀，膜片的形变也均匀，因此提高了检测精度；增强带的设计有效的提高了膜片的强度，使膜片使用寿命更长。在受到过大的单向负载作用时，隔离膜片能够随着负载发生均匀形变，当频繁变化的压力反复作用于传感器膜片时，这种迷宫型膜片种结构能够克服传
统膜片既是测量膜片又是高低压力腔间的隔离膜片的缺陷，避免了变送器零点易漂移和不稳定性等缺点，满足了高准确度、智能泥浆压力传感器需求。本发明采用了先进的膜片结构设计，通过采用迷宫型膜片设计，提高了膜片受力后形变的均匀性，使膜片表面受力更科学，变形更合理，检测更科学，克服了现有的泥浆压力传感器存在的缺陷，提高了整个传感器的检测精度，延长了使用寿命，更具有科技和产业上的价值。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
30.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
31.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。