传感器组件制造技术

一种传感器组件(1)，包括壳体(3a、3b)，该壳体包括管状部分(3b)、膜(4)、线缆(5)、超声传感器(6)和另一传感器(2)；其中管状部分(3b)包括第一端；其中管状部分(3b)在管状部分(3b)的第一端处连接到膜(4)；其中超声传感器(6)包括压电换能器和卷绕式电极；其中所述压电换能器包括第一侧和第二侧，所述压电换能器的第二侧与所述压电换能器的第一侧相对设置；其中所述压电换能器的第一侧安装到所述膜(4)；其中所述卷绕式电极包括第一侧和第二侧，所述卷绕式电极的第二部分布置成与所述卷绕式电极的第一部分相对。一部分相对。一部分相对。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器组件


[0001]本公开教导了一种具有压电换能器的传感器组件。

技术介绍

[0002]诸如超声波流量计的流量计通常用于记录用于加热、通风和/或空调的设备中的流量信号。流量计可以例如记录诸如水或乙二醇的流体通过热量计的流动。然后可以从所记录的流量并从温度的额外测量导出指示热传递的量。超声波流量计还用于记录循环通过电力变压器的管道的变压器油的流量。然后可以使用记录的流量值来调节油泵的速度，同时电力变压器在油导向和空气强制冷却模式中。
[0003]欧洲专利申请EP0890826A1在1998年7月8日提交，并在1999年1月13日公开。EP0890826A1教导了一种超声波流量计。EP0890826A1的流量计包括第一超声换能器11和第二超声换能器12。换能器11、12沿通过外壳1的流动路径安装在不同位置处。第一换能器11安装在第二换能器12的下游15。多个反射器13、14限定了用于将超声信号从第一换能器11传播到第二换能器12的路径。
[0004]欧洲专利申请EP2270439A1于2009年7月3日提交，并在2011年1月5日公开。专利申请EP2270439A1公开了一种包括模制反射器单元的流量计和用于制造流量计的方法。EP2270439A1的流量计包括一对反射器612、614。
[0005]国际申请WO2014/029405A1在2013年8月22日提交，并在2014年2月27日公开。WO2014/029405A1教导了一种包括连接装置的超声波流量计。根据WO2014/029405A1的流量计包括一对超声换能器6、7。三个超声反射器8、9、10装配到仪表壳体2内的引导元件52中的凹陷中。超声反射器8、9、10提供用于在超声换能器6、7之间传播超声信号的路径。
[0006]2014年7月21日，提交了另一国际申请WO2016/012024A1。该申请公开于2016年1月28日。WO2016/012024A1涉及用于超声波流量计的流动管道插入件。多个固定元件(FE)设置在流动导管(FC)内。
[0007]欧洲专利申请EP0708313A2在1995年10月20日提交。该申请公开于1996年4月24日。EP0708313A2教导了一种超声波流量计。EP3199923A1的流量计包括三个反射器9、10、11以及一对超声换能器5、6。所述流量计还可以包括温度探头4。温度探头4是可选的并且伸入流量计的流体路径中。温度探头4是与超声换能器5、6独立的。额外温度探头4提供流体路径中的热量的测量。
[0008]2016年1月26日，提交了欧洲专利申请EP3199923A1。该申请公开于2017年8月2日。EP3199923A1教导了一种超声波流量计。EP3199923A1的流量计还包括三个反射器12a、12b、12c。反射器12a、12b、12c安装到流量计的内壁11。EP3199923A1教导了热量计可采用超声波流量计。根据EP3199923A1，热量计还包括用于测量供应和返回温度的温度换能器。这些测量提供了热交换的定量确定。
[0009]瑞士的HUBA CONTROL AG在2019年3月11日提交了专利申请EP3617665A1。该申请在2020年3月4日公开。EP3617665A1公开了超声波流量计。EP3617665A1公开了一种流量计
1，其具有布置在壳体3内的流动通道2。流动通道2使得诸如水、乙二醇、水和乙二醇的混合物、油、尤其是变压器油等的流体能够流动。该申请教导了流动通道2的壁适用于这样的流体。该本申请还教导了流动通道的壁由能经受流动通道2内部的典型温度的材料制成。
[0010]本公开涉及用于流量计的换能器。本公开将第一压电换能器和第二换能器合并成单个组件。本公开改善了这两个换能器和流过流量计的流体路径的任何流体之间的联接。

技术实现思路

[0011]本公开教导了一种传感器组件，其包括第一压电换能器和第二换能器。第二换能器优选地包括温度传感器，诸如Pt100和/或Pt1000和/或Ni1000温度传感器。第一换能器和第二换能器布置在同一壳体内。在壳体的一端处的膜将压电换能器联接到流体路径中的任何流体。壳体和膜将流量计的流体路径中的流体与包括所述两个换能器的电气组件分离。
[0012]现有技术中已知的解决方案需要流量计来为温度测量和流量测量提供单独的端口。每个这样的端口涉及泄漏的风险。通过在单个壳体中容纳温度换能器和压电换能器，单个端口足以测量温度和流速两者。流量计变得不太容易泄漏。
[0013]膜和/或壳体由具有足够热导率的材料制成。壳体优选地由陶瓷材料制成。壳体也可以由金属材料制成。制成膜的材料还应支持超声信号从换能器传播到流体路径中的流体，反之亦然。
[0014]温度换能器必须热联接到压电换能器。温度换能器和压电换能器之间的联接允许温度换能器经由压电换能器热联接到流体路径中的流体。也就是说，温度换能器和压电换能器之间的联接应尽可能少地损害压电换能器的超声传输特性。为此，压电换能器包括压电构件和卷绕式电极。卷绕式电极使得压电构件的正电极和负电极能够从压电构件的同一侧连接。
[0015]压电构件在操作中可在卷绕式电极的位置处呈现最小振动。温度换能器有利地在卷绕式电极的位置处或附近连接到压电构件。卷绕式电极处或附近的连接使温度换能器对压电换能器的传输特性的任何不利影响最小化。卷绕式电极处或附近的连接还产生鲁棒的布置，这是因为其使振动在机械连接上的任何不利影响最小化。
[0016]超声传感器通常包括诸如薄膜的膜。膜将压力的变化从流量计的流体路径中的流体传递到压电构件。流体路径中的流体通常是液体。根据流体路径中的流体和/或根据压力，流体路径中的流体的温度达到353开尔文和/或373开尔文和/或甚至393开尔文。膜和压电构件之间的机械连接应承受流体路径中的流体的这种温度。所述连接还应承受在至少100千赫，优选地至少500千赫或甚至至少1兆赫的频率下的高机械剪切力。此外，所述连接必须不导电。在一个实施例中，环氧树脂将膜连接到压电构件。处于其固化状态的环氧树脂理想地具有高于373开尔文或甚至高于393开尔文的玻璃化转变温度。处于其固化状态的环氧树脂理想地具有至少60、优选至少70的肖氏D硬度。
[0017]将减轻诸如流量计的壳体的振荡和/或振动之类的干扰对传感器组件的任何影响。为此，诸如垫圈和/或O形环的密封构件插置在传感器组件的壳体和流量计的壳体之间。密封构件优选地在传感器组件和流量计之间形成唯一的机械连接。为此，传感器组件的壳体包括管状部分和连接到管状部分的边缘部分。边缘部分有利地包括环形边缘部分和/或环形边缘，并且从管状部分径向突出。可以设想，边缘部分和管状部分形成单件。密封构件
(诸如垫圈和/或O形环)布置在流量计的边缘部分和壳体之间。
[0018]压电构件与传感器组件的壳体隔离，以进一步减轻壳体的振动对压电构件的不利影响。压电构件布置在膜上，使得在传感器组件的壳体与压电构件之间形成横向间隙。横向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器组件(1)，包括：壳体(3a、3b)，其包括管状部分(3b)、膜(4)、线缆(7)、超声传感器(6)和另一传感器(2)；其中所述管状部分(3b)包括第一端；其中所述管状部分(3b)在所述管状部分(3b)的第一端处连接到所述膜(4)；其中所述超声传感器(6)包括压电换能器和卷绕式电极；其中所述压电换能器包括第一侧和第二侧，所述压电换能器的第二侧被布置成与所述压电换能器的第一侧相对；其中所述压电换能器的第一侧安装到所述膜(4)；其中所述卷绕式电极包括第一部分和第二部分，所述卷绕式电极的第二部分连接到所述卷绕式电极的第一部分；其中所述卷绕式电极的第一部分布置在所述压电换能器的第一侧处，并且所述卷绕式电极的第二部分布置在所述压电换能器的第二侧处；其中所述压电换能器的第二侧、所述卷绕式电极的第二部分和所述另一传感器(2)连接到所述线缆(7)；并且其中所述管状部分(3b)包括内壁，并且所述另一传感器(2)布置在所述管状部分(3b)的内壁之间。2.根据权利要求1所述的传感器组件(1)，其中所述另一传感器(2)包括温度换能器；并且其中所述温度换能器连接到所述线缆(7)。3.根据权利要求1至2中任一项所述的传感器组件(1)，其中所述压电换能器的第一侧经由聚合物树脂层安装到所述膜(4)；并且其中所述聚合物树脂层小于500微米厚。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器组件(1)，其中所述卷绕式电极的第一部分电连接到所述压电换能器的第一侧。5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器组件(1)，其中所述另一传感器(2)电连接到所述线缆(7)；并且其中所述另一传感器(2)设置在所述卷绕式电极的第二部分处。6.根据权利要求5所述的传感器组件(1)，其中所述另一传感器(2)安装到所述压电换能器的第二侧。7.根据权利要求5所述的传感器组件(1)，其中所述另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：瑞士富巴自动化控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：