CN112740048A - 测量传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量传感器(1)，具有壳体(2)，其中布置有加速度传感器(14)并且保持有在其上布置有传感器电子设备的电路板(15)。安装元件(3)用于将测量传感器(1)固定在检查对象(4)处，其中，加速度传感器(14)与安装元件(3)以机械的方式硬耦连，并且经由柔性的线路连接(17)与传感器电子设备(22)连接。为了在检测振荡、振动或结构噪声方面优化加速度传感器(14)在待监测的检查对象(4)处的耦连，加速度传感器(14)在与壳体(2)没有机械接触的情况下直接与安装元件(3)连接，并且壳体(2)弹性地保持在安装元件(3)处并且由安装元件承载。
Description
技术领域
本发明公开了一种测量传感器，具有：壳体，在其中布置有加速度传感器并且保持有在其上布置有传感器电子设备的电路板；并且其具有用于将测量传感器固定在检查对象处的安装元件，其中，加速度传感器在与壳体在没有机械接触的情况下直接与安装元件机械地硬耦连并且经由柔性的线路连接与传感器电子设备连接，并且其中，壳体弹性地保持在安装元件处并且由安装元件承载。
背景技术
从US 2016/0041068 A1中已知这样的测量传感器。
从US 2015/241463 A1中已知的测量传感器用于在状态监视的范畴中监视机器(例如泵、压缩机或发电动机)的振荡或振动。已知的测量传感器具有由上壳和下壳构成的壳体。由金属制成的下壳的底部包括用于容纳螺栓形状的安装元件的螺纹孔，利用该安装元件能够将测量传感器固定在待监测的对象(检查对象)处。在下壳的内部在底部区域中，在螺纹孔的相对置的侧面上设有两个具有引导槽的支持臂，在其中能够***加速度传感器(在此为小的第一电路板上的MEMS传感器))。加速度传感器经由柔性的线路连接与第二电路板上的传感器电子设备连接。第二电路板能够布置在上与下壳之间，并且在此，位于在下壳的环绕肩上。两个电路板和柔性的线路连接能够设计为单个柔性电路板的形式。测量传感器也能够利用磁力保持在合适的检查对象处，由此，还能够在下壳中在其底部安装磁体。下壳能够全部或部分地利用合成树脂浇铸，以便固定加速度传感器和可能的磁体。已知的测量传感器是电池驱动的并且包括具有天线的无线电单元。
在从开头提及的US 2016/0041068 A1已知的测量传感器中，加速度传感器直接安装在安装元件的容纳孔中。安装元件由空心圆柱体形状的壳体下部包围，在安装元件与容纳具有传感器电子设备的电路板的上壳体部件之间布置有弹性体部件，弹性体部件将两个壳体部件在振荡技术方面解耦。在弹性体部件中设计有留空部，其用作为电路板和电池的端部的插接容纳部。
发明内容
本发明的目的在于，在检测振荡、振动或结构噪声方面优化加速度传感器在待监测的检查对象处的耦连。
根据本发明，该目的由此实现，即在开头给出的类型的测量传感器中安装元件设计为支座的形式，该安装元件延伸穿过壳体并且挂在壳体处。
根据本发明的测量传感器的主要优点在于，在测量运行时加速度传感器经由安装元件仅已机械的方式与检查对象硬耦连，而测量传感器的完整的壳体和包括在其中的具有传感器电子设备的电路板由于挂在构造为支座的安装元件上而仅与安装元件或检查对象软耦连。振动的程度被最小化，并且考虑到加速度传感器的可忽略不计的质量，主要由刚性的安装元件的重量来确定。
壳体能够经由合适的解耦元件与安装元件连接。在根据本发明的测量传感器的一个有利的设计方案中，振荡、振动或结构噪声技术方面的解耦由此实现，即壳体、更确切地说壳体的壁在其在安装元件处固定的附近区域中具有材料变薄或材料衰减。
为了便于测量传感器在检查对象处的安装，支座能够以有利的方式两件式地构造为具有内部的引导元件的空心支座，其中，加速度传感器与空心支座连接，空心支座也承载壳体，并且其中，内部的引导元件设计用于固定在检查对象处。因此，例如能够首先仅在检查对象处固定安装内部的引导元件，并且之后才将空心支座与保持在空心支座处的壳体推到引导元件上。根据检查对象和局部的情况能够采用不同类型的引导元件。在最简单的情况下是长螺栓，其被拧入到检查对象中的相应的螺纹孔中并且在此相对于检查对象夹紧空心支座。当在检查对象处已经存在固定接头(例如螺栓接头)，那么就能够相应地设计引导元件用于固定在该固定接头处。空心支座和保持在空心支座处的壳体能够相对于固定安装在检查对象处的引导元件转动，从而能够将测量传感器不同地定向。然而，特别有利的是，如果测量传感器包括具有用于将测量结果无线传输给外部设备的天线的无线电模块(例如WLAN、蓝牙和/或近场通信或NFC)。也能够实现借助于磁力将支座固定在检查对象处。从而能够将空心支座借助于螺栓相对于能粘在检查对象处的磁体夹紧。
为了实现加速度传感器到检查对象的紧密的和良好的振荡、振动或结构噪声技术方面的耦连，支座或空心支座能够在底部区域中背向检查对象的侧面上包括留空部，其代表材料变薄并且在其中布置有加速度传感器。具有包括在其中的加速度传感器的留空部能够利用合成材料、树脂等浇注，而不由此明显提高测量传感器的振动的程度。
测量传感器能够在壳体中包括例如用于测量环境温度、环境噪声、湿度、气体或气压的另外的传感器。相反地，用于测量检查对象的温度的温度传感器与加速度传感器一起直接与安装元件连接。
为了测量环境参量(如所述的环境噪声、湿度、气体或气压)，壳体能够以有利的方式具有至少一个通过可能的特殊可渗透的(例如透气的)薄膜封闭的开口，其中，在壳体中在开口后面布置有所谓的另外的传感器中的至少一个。对此，薄膜能够以简单的方式设计在壳体的包括开口的壁与电路板之间，其中，该电路板平行于壳体的壁并且包括相同的开口。
附图说明
为了进一步阐述本发明，下面参考以简化的示意图的方式示出根据本发明的测量传感器的实施例的附图。示出：
图1是根据本发明的测量传感器的实施例的纵剖面，
图2是图1的没有包围测量传感器的壳体的测量传感器，
图3是图2的测量传感器的细节的剖面图，
图4是图1的测量传感器在壳体中的开口的区域中的细节，
图5是测量传感器的电路板在测量传感器的三个不同的定向中的俯视图。
具体实施方式
图1示例性地示出了通过具有壳体2的根据本发明的测量传感器1的纵剖面，壳体经由安装元件3被安装在例如过程管道的检查对象4上。优选地，壳体2由合成材料、例如聚偏氟乙烯制成，其特征在于良好的耐热性和耐化学性，并且对于由例如低功耗蓝牙(BLE)使用的频率带中的微波来说是透明的。
安装元件3设计为支座5的形式，其延伸穿过壳体2并且壳体2经由解耦元件6软挂在安装元件处。在此，壳体2与检查体4没有接触。解耦元件6通过壳体2在其在支座5处固定的附近区域中的壁7的材料变薄、例如环绕槽形成。通过软挂使得壳体2在振荡、振动和结构噪声技术方面与安装元件3以及检查体4解耦。
图2示出了没有包围测量传感器的壳体2的测量传感器1。
图3示出了测量传感器1在安装元件3的区域中的细节的剖面图。
支座5构造为两件式的并且由外部的空心支座8构成，例如铝衬套，其推到内部的引导元件9上。两个部件是圆柱形的并且具有共同的轴，以便能相互转动。壳体2挂在空心支座8上并且引导元件9安装在检查体4处。引导元件9自身构造为长螺栓，其拧入到检查对象4中的相应的螺纹孔10中，并且在此经由引导元件的螺栓头11将空心支座8对于检查对象4夹紧。在此，空心支座8利用支座脚12立在检查体4上或者向着检查体挤压。
如图3所示，空心支座8能够可选地借助于螺栓9固定拧紧在磁体25处，利用磁体能够将完整的测量传感器1粘到检查体4处。
支座脚12在背向检查体4的侧面上包括在此例如口袋形状的留空部13，在留空部中，加速度传感器4优选地与在此未示出的温度传感器一起布置，并且通过粘合剂或灌封材料固定。壳体2在其下面的到检测对象4附近的区域中经由在那里的解耦元件6在支座脚12上保持，从而具有在其中布置的加速度传感器14和可能的温度传感器的留空部13位于壳体2内。在壳体2中在其上面的区域中保持有具有在其上布置的传感器电子设备的电路板15。电路板15包括孔6，安装元件3在不与电路板15接触的情况下穿过孔。加速度传感器14和可能的温度传感器经由柔性的线路连接17与电路板15或其上的传感器电子设备连接。
在壳体2中能够布置例如用于测量环境温度、环境噪声、湿度、气体气压的另外的传感器。
图4示例性地示出了测量传感器1在壳体2的壁7中的开口18的区域中的细节，在该开口后面布置有这样的另外的传感器19。另外的传感器19保持在电路板15的下侧，其在其那方面包括与开口18在壳体2中对齐的另外的开口20。在电路板15与壳体壁7之间存在薄膜21，薄膜使得壳体2的内部向外针对水进行密封，然而为了测量湿度或气体薄膜是能透水蒸汽或气体的。
如上所述，壳体2能够经由空心支座8相对于固定地在检查体4处安装的引导元件9转动，从而能够在安装时合适地定向。
图5根据电路板15在三个不同位置的俯视图进行说明。能看到的是具有孔16、传感器电子设备22、无线电模块23和无线电天线24的电路板15，其在三个不同的位置以不同的方向示出。
Claims (8)
1.一种测量传感器(1)，具有壳体(2)，在所述壳体中布置有加速度传感器(14)并且保持有电路板(15)，在所述电路板上布置有传感器电子设备(22)，并且所述壳体具有用于将所述测量传感器(1)固定在检查对象(4)处的安装元件(3)，其中，所述加速度传感器(14)在与所述壳体(2)没有机械接触的情况下与所述壳体直接利用所述安装元件(3)以机械的方式硬耦连并且经由柔性的线路连接(17)与所述传感器电子设备(22)连接，并且其中，所述壳体(2)弹性地保持在所述安装元件(3)处并且由所述安装元件承载，其特征在于，所述安装元件(3)设计为支座(5)的形式，所述支座延伸穿过所述壳体(2)并且挂在所述壳体(2)处。
2.根据权利要求1所述的测量传感器(1)，其特征在于，所述壳体(2)在所述壳体的支撑部的区域中在所述安装元件(3)处是材料衰减的。
3.根据权利要求1或2所述的测量传感器(1)，其特征在于，所述支座(5)两件式地构造为具有内部的引导元件(9)的空心支座(8)，其中，所述加速度传感器(14)与所述空心支座(9)连接，所述空心支座还承载所述壳体(2)，并且其中，所述内部的引导元件(9)设计用于固定在所述检查对象(4)处。
4.根据权利要求3所述的测量传感器(1)，其特征在于，所述内部的引导元件(9)具有用于将所述空心支座(8)相对于所述检查对象(4)夹紧的螺栓。
5.根据权利要求3所述的测量传感器(1)，其特征在于，所述内部的引导元件(9)具有用于将所述空心支座(8)相对于能粘到所述检查对象(4)处的磁体(25)夹紧的螺栓。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量传感器(1)，其特征在于，所述支座(5)或所述空心支座(8)在底部区域(12)中在背向所述检查对象(4)的侧面上包括留空部(13)，在所述留空部中布置有所述加速度传感器(14)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的测量传感器(1)，其特征在于，所述壳体(2)具有至少一个通过薄膜(21)封闭的开口(18)，并且在所述壳体(2)中在所述开口(18)后面布置有至少一个用于检测环境参量的其他传感器(19)。
8.根据权利要求7所述的测量传感器(1)，其特征在于，所述薄膜(21)设计在所述壳体(2)的包括所述开口(18)的壁(7)与所述电路板(15)之间，所述电路板平行于所述壁并且包括相同的开口(20)。
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