CN101680785B - 用于确定和/或监控测量变量的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定和/或监控至少一个测量变量的装置,其包括:至少一个测量单元(1);和至少一个紧固单元(2),用于令测量单元(1)接触对象(3)。根据本发明,紧固单元(2)具有至少两个稳定的状态形式,其中为了在这至少两个状态形式之间过渡,需要向紧固单元(2)施加机械力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定和/或监控至少一个测量变量的装置。该装置包括:至少一个测量单元;和至少一个紧固单元,用于令测量单元接触对象。测量变量例如是温度、流量、压力、密度、粘度、电导率、pH值或者脉搏或血压。对象例如是水池或管道或者过程及自动化技术的类似容器或者是四肢。
背景技术
测量或监控测量变量中的问题往往是如何在测量位置安置测量仪表或测量单元。有时,为了测量需要令测量单元直接接触对象,该对象的变量要被确定或监控。这里,要区分持久的紧固和暂时的紧固。另外,有具有不同复杂度的方法。例如已知夹钳带、卡圈、螺旋连接以及焊接。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量仪表,其能够简单且快速地固定在对象上。
根据本发明,这个目的通过如下构造紧固单元而实现,即,紧固单元具有至少两个稳定的状态形式。于是,紧固单元具有两个不同的稳定的和/或静态的状态形式,其中特别地,紧固的一个状态形式用于将测量单元固定在对象上。如果对象是管道,那么本发明的测量仪表也可以被称为“具有快速紧固的管道附属探测器”,从而测量单元为探测器。特别地,两个状态形式的几何结构彼此不同。特别地,一个状态形式是这样的类型,即,由本发明的装置承担了在对象上的支持功能。在一个实施例中,对象特别地是测量对象,其测量变量要被确定和/或监控。
在一个实施例中,为了在至少两个状态形式之间过渡,需要向紧固单元施加机械力。在另一实施例中,两个状态形式之间的过渡通过施加热而实现。
在一个实施例中,紧固单元这样实施并与对象匹配,使得紧固单元在一个状态形式中对于对象施加的支持力大于紧固单元和测量单元的重力。于是,在这个实施例中,紧固单元在一个状态形式中以一个力作用于对象,从而防止对象滑落或掉落。
在一个实施例中,至少两个稳定的状态形式之间的过渡是可逆的。于是,如果可以在两个静态的或稳定的状态形式之间切换,那么实现了简单地安装或拆卸测量仪表。在一个实施例中,两个状态形式之间的切换是通过施加机械力而进行的。
在一个实施例中,至少两个稳定的状态形式至少在它们的机械预应力方面彼此不同。在一个实施例中,机械预应力至少是关于紧固单元的虚拟轴线或者对称轴的。如果通过施加机械力而克服了这个预应力,那么紧固单元转变到其他状态形式。
在一个实施例中,紧固单元具有至少两个虚拟轴线,并且紧固单元在至少两个稳定的状态形式中至少沿着所述至少两条虚拟轴线之一具有不同的曲率。
在一个实施例中,至少两条虚拟轴线基本彼此垂直。
在一个实施例中,紧固单元在至少两个稳定的状态形式之一中沿所述至少两条虚拟轴线之一是平面的,并且在至少两个稳定的状态形式中的另一状态形式中沿所述轴线是凸起的或凹入的。
在一个实施例中,紧固单元在至少两个稳定的状态形式之一中沿所述至少两条虚拟轴线之一是凹入的,并且在至少两个稳定的状态形式中的另一稳定的状态形式中沿所述轴线是凸起的。
在一个实施例中,紧固单元部分由机械弹性材料制成。
在一个实施例中,紧固单元部分由形状记忆材料制成。于是,为了在两个状态形式之间过渡,材料“弹”回其先前的形状。
在一个实施例中,紧固单元部分由弹性钢制成。
在一个实施例中,紧固单元基本上为细长带的形式。带的长度被利用用于将测量仪表紧固至对象的状态形式的支持力校正,使得在对象的直径的可预定的带宽给定夹钳功能。
在一个实施例中,紧固单元基本上为两条相交成角度的细长带的形式。
在一个实施例中,在一个状态形式中紧固单元基本为沟槽的形式。于是,紧固单元在一个状态形式中相对于纵轴是凹入的。
在一个实施例中,紧固单元在一个状态形式中基本为环形。
在一个实施例中,紧固单元在一个状态形式中基本为螺旋形。
在一个实施例中,紧固单元基本为带按扣的臂带的形式。
在一个实施例中,紧固单元部分具有防滑涂层。防滑涂层在一个实施例中涂敷于紧固单元朝向对象的侧面上并且因而增加紧固单元在对象上的支持力。
在一个实施例中,紧固单元部分具有绝热涂层。
在一个实施例中,紧固单元部分具有减震涂层。
在一个实施例中,对象是管道或水池。
在一个实施例中,对象是人或动物的四肢。
在一个实施例中,测量单元是过程及自动化技术的测量仪表。
在一个实施例中,测量单元是温度测量仪表,测量变量是温度。在这个实施例中,紧固单元具有尽可能小的热质量。紧固单元例如仅具有较小的厚度。
在一个实施例中,测量单元是超声测量***,测量变量是经过对象的介质的流量。
在一个实施例中,测量单元是加速度传感器,测量变量是机械振荡。
在一个实施例中,测量单元是麦克风,测量变量是对象的体声。
在一个实施例中,测量单元是光学测量***,测量变量是颜色或表面结构。
在一个实施例中,测量变量是脉搏或血压。
上面的实施例也可以特别地用于传递和/或确定和/或监控测量或过程变量的装置。该装置为此包括发送和/或接收单元,用于发送或接收数据。特别地,利用它传递测量数据。发送单元例如是RFID标签或者蓝牙单元或者其他用于发送例如电磁信号的单元。于是,在一个实施例中,除了测量单元之外,还存在这样的发送单元。
在一个实施例中,测量单元是紧固单元的整体部件。在这个实施例中,测量单元集成在紧固单元中并且是它的部件。
在一个实施例中,测量单元至少部分随着测量变量而改变颜色。于是,在这个实施例中,测量单元的特征在于一系列物质随着例如温度、湿度、pH值或压力而改变颜色。这可以单纯用于显示,但是也可以用于测量测量变量。
在一个实施例中,测量单元至少部分具有热色物质。至少一种随着所处温度而改变颜色或者呈现特定颜色的物质位于测量单元中。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明,附图中:
图1是本发明的测量仪表的三维视图,其中紧固单元处于第一状态形式;
图2是图1的测量仪表,其中紧固单元处于第二状态形式并且紧固在管道上;
图3a)、b)和c)是在测量单元和紧固单元之间的区域的三种变型;和
图4是本发明的测量仪表的第二变型。
具体实施方式
图1和2显示了本发明的测量仪表的第一变型。紧固单元2(又称为“快速夹钳弹簧”)是细长带,其内核例如由弹性金属工件制成。实际的测量单元1,即,实际的测量传感器,安置在紧固单元2的一侧上。该测量单元在这里例如通过两条导线接触,以得到供电,从而驱动它适于测量或采集测量信号。测量单元/探测器1与紧固单元2固定地(焊接、粘附、压接、热缩等)或者可拆卸地(例如,通过止挡与通道、通过卡口连接、弹簧下的推压板等)相连,紧固单元也可被称为支撑弹簧。紧固单元2的另一侧实现到对象3的固定。
图1显示了本发明的装置的一个状态,在该状态中,紧固单元2处于第一状态形式。这里,紧固单元2具有两条虚拟轴线。一条轴线是纵轴,紧固单元2沿着该纵轴具有最大长度。第二虚拟轴线与纵轴垂直并且例如位于中间。在这个第一状态形式中,紧固单元2沿着纵轴相对于朝向对象的一侧凹入弯曲。沿着与其垂直的虚拟轴线,紧固单元2是平面的或者略微凹入弯曲。
图2显示了一种紧固情况,其中紧固单元2处于第二状态形式并且围绕作为对象3的管道弯曲。在这个实施例中,紧固单元2围绕第二中心轴弯曲并且因而围绕管道3。同时,紧固单元2沿第一轴线平坦或是平面的。这个状态形式也可被称为结束状态或静止状态。
为了在这两个状态形式之间过渡,需要施加机械力,通过该机械力克服沿一条轴线或方向的预应力,并且紧固单元2通过该机械力转移到其第二状态形式。
将测量单元1/传感器安置于安装弹簧(这里是紧固单元2)类似于已知的“带按扣的臂带”。整个***可以安装到例如管道3上或者从其上拆卸,但完全无需工具。于是,***不仅适于连续检测测量值,而是适于暂时检测测量值。
图1和2中显示的紧固单元2是细长带,它的对于紧固所关键的部件在这里例如是弹簧钢。作为替代,也可以使用非金属材料,例如塑料。这里,具有特征性的是通过机械成型制造预应力稳定的起始形状(例如,纵向上的沟槽),作为第一状态形式。通过施加相应的反向力,这个第一状态形式可能被基本上完全反向转变为稳定的第二状态形式(这里是环形或螺旋形)。在过渡到第二状态形式的情况中,有益的是紧固单元2尽量处于无应力状态,其中紧固单元2以环形或螺旋形状围裹对象(这里是管道3)或者四肢或关节。紧固单元2可以例如包括塑料套筒,其包围弹性材料内核。
在安装中,紧固单元2部分地或者螺旋状地围裹管道3,并且紧固单元2以限定的力将传感器1固定在管壁上。在测量温度的情况中,同时还产生热接触。在板簧2的纵向上,在静态状态中遵循以下线摩擦等式:
FS1=FS2*eμα
这里,FS1和FS2是在这里作为板簧存在的紧固单元2的端部上的力,μ是线摩擦系数或者管壁和弹簧2的支承面之间的摩擦,α是缠绕角(以弧度为单位)。
依赖于弹簧2的长度以及弹簧和管壁的材料匹配,缠绕角或者弹簧2的长度越大,***的固定越好。
对于温度是测量变量的情况,为了获得快速响应的温度测量点,优选地使用在套筒的底板中焊接有传感器的探测器1或者直接/平面地位于管壁上的探测器1。作为替代,相应构成的没有周围壳体(例如Pt100薄层)的原始传感器还可以通过弹簧2直接接触管壁。
于是,本发明的优点是:快速紧固及拆卸测量点,而无需附加的工具。通过弹簧可以成本低廉地制造用于探测器的夹具。一个弹簧实施例用于对象的不同额定直径/轮廓。减少了库存成本。通过紧固单元的实施例,给出了在管壁和探测器1之间的良好耦合。这例如在温度测量的情况中是非常有益的。另外,这是非常鲁棒的紧固技术。另外,如果紧固装置是绝缘的或者被涂敷,那么同时实现测量单元的安装以及测量点的绝缘。
图3a),b)和c)显示了测量单元1和紧固单元2之间的过渡的三个实施例。这里,紧固单元2是平面的或未拉紧的。
在图3a)中,测量单元1被引入紧固单元2中的贯穿孔,从而测量单元1以其敏感的探测器表面直接接触对象。这里,测量单元1例如通过焊接、粘合剂或机械夹钳而与紧固单元2连接。
图3b)是图3a)的变型的延伸,其中在测量单元1上提供止挡4。
图3c)给出了显著的扩展,其中在朝向对象的下侧面上提供防滑的或减震的或绝缘的层5。作为替代,紧固单元2的下侧面自身具有高摩擦系数。在上侧面上,测量单元1内嵌于绝缘体6中。如果过程变量是温度,那么绝缘体6减少向周围环境的热辐射,从而显著改进温度测量。
在另一未显示的变型中,紧固单元2由薄筋板(“蜘蛛网”)构成,从而进一步缩小热传递效应。
图4显示了另一变型,其中紧固单元2由两个(在另一变型中,由多个)筋板或带构成,这些筋板或带上下堆叠且优选地彼此成一定角度,从而提高接触力,并且在绝缘筋板或弹簧的情况中,通过相应间隙的成角度覆盖而进一步改善热性能。
附图标记列表
1测量单元
2紧固单元
3对象
4止挡
5层
6绝缘体
Claims (19)
1.用于确定和/或监控至少一个测量变量的装置,其包括:
至少一个测量单元(1);和
至少一个紧固单元(2),用于令测量单元(1)接触对象(3);
其特征在于,
所述紧固单元(2)具有至少两个稳定的状态形式,
所述紧固单元(2)具有至少两条彼此基本垂直的虚拟轴线,以及
所述紧固单元(2)在所述至少两个稳定的状态形式中至少沿着所述至少两条虚拟轴线之一具有不同的曲率。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,为了在所述至少两个稳定的状态形式之间过渡,需要向所述紧固单元(2)施加机械力。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其中,构造紧固单元(2)并将紧固单元(2)与对象(3)匹配,使得紧固单元(2)在一个状态形式中对于对象(3)施加的支持力大于紧固单元(2)和测量单元(1)的重力。
4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述至少两个稳定的状态形式至少在机械预应力方面彼此不同。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)在所述至少两个稳定的状态形式之一中沿所述至少两条虚拟轴线之一是平面的,并且在所述至少两个稳定的状态形式中的另一状态形式中沿该虚拟轴线是凸起的或凹入的。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)在所述至少两个稳定的状态形式之一中沿所述至少两条虚拟轴线之一是凹入的,并且在所述至少两个稳定的状态形式中的另一状态形式中沿该虚拟轴线是凸起的。
7.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)部分由形状记忆材料制成。
8.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)部分由机械弹性材料制成。
9.根据权利要求8所述的装置,其中,紧固单元(2)部分由弹性钢制成。
10.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)基本上为细长带的形式。
11.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)基本上为两条相交成角度的细长带的形式。
12.根据权利要求1所述的装置,其中,在一个状态形式中紧固单元(2)基本为沟槽的形式。
13.根据权利要求1所述的装置,其中,在一个状态形式中紧固单元(2)基本为环形。
14.根据权利要求1所述的装置,其中,在一个状态形式中紧固单元(2)基本为螺旋形。
15.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)基本为带按扣的臂带的形式。
16.根据权利要求1所述的装置,其中,紧固单元(2)部分具有防滑涂层,和/或紧固单元(2)部分具有绝热涂层,和/或紧固单元(2)部分具有减震涂层。
17.根据权利要求1所述的装置,其中,测量单元(1)是紧固单元(2)的整体部件。
18.根据权利要求1所述的装置,其中,测量单元(1)至少部分依赖于测量变量而改变颜色。
19.根据权利要求18所述的装置,其中,测量单元(1)至少部分具有热色物质。
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