專利名稱：測量設(shè)備和用于制造該測量設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定并且/或者監(jiān)控介質(zhì)的物理的和/或化學(xué)的測量變量的設(shè)備，該設(shè)備具有尤其是長形的殼體、布置在殼體內(nèi)的傳感器，其中，該傳感器用于接收測量變量，其中，所述殼體具有至少一個開口，所述傳感器穿過該開口與介質(zhì)接觸，其中，所述殼體具有第一殼體區(qū)段，在該第一殼體區(qū)段中布置有傳感器和傳感器電子機(jī)構(gòu)，其中，該傳感器電子機(jī)構(gòu)布置在第一承載元件上，其中，該傳感器電子機(jī)構(gòu)用于將測量變量轉(zhuǎn)換成模擬的電信號。此外，本發(fā)明涉及一種制造用于確定和/或者監(jiān)控介質(zhì)的物理的和/或化學(xué)的測量變量的設(shè)備的方法，其中，該設(shè)備具有帶有第一殼體區(qū)段的殼體，其中，在該第一殼體區(qū)段內(nèi)布置有傳感器和傳感器電子機(jī)構(gòu)，其中，所述殼體具有至少一個開口，傳感器穿過該開口與介質(zhì)接觸，其中，所述傳感器電子機(jī)構(gòu)用于將測量變量轉(zhuǎn)換成模擬的電信號。
背景技術(shù)：
在壓力測量技術(shù)中有壓差傳感器、絕對壓力傳感器和相對壓力傳感器之分。壓差傳感器用于測量兩個不同壓力之間的差值。在絕對壓力傳感器中探明的是待測量的絕對壓力，也就是相對于真空的壓差。利用相對壓力傳感器以相對于參考壓力的壓差的形式接收到待測量的壓力。所述參考壓力為存在于傳感器所處環(huán)境的環(huán)境壓力。在大部分應(yīng)用領(lǐng)域， 該環(huán)境壓力指的是使用地點(diǎn)的大氣壓。相對壓力傳感器通常具有測量室，該測量室以對壓力敏感的測量膜封閉。在運(yùn)行時，待測量壓力作用在測量膜的外側(cè)上。在背離測量膜的一側(cè)上，所述測量室具有開口，在測量室內(nèi)部的參考壓力通過該開口抵靠在測量膜上。額外地， 還設(shè)置有測量轉(zhuǎn)化器，該測量變換器將測量膜的依賴于參考壓力和待測量壓力的偏差轉(zhuǎn)換成電測量變量。對于上述類型的測壓設(shè)備而言，已證明很難在不因機(jī)械應(yīng)力而損害傳感器測量準(zhǔn)確度的情況下在壓力傳感器元件和接納管之間獲得可靠的密封?？梢允褂眠@種由現(xiàn)有技術(shù)公知的壓力測量接收機(jī)來進(jìn)行靜液壓物位測量(見圖 1)，此外，申請人也出售這種測量設(shè)備，例如WaterpilotFMX167。這種相對壓力傳感器一般在測量介質(zhì)中的壓力和當(dāng)前大氣壓之間的差值。為了測量相對壓力，參考空氣通過在基體側(cè)上的開口導(dǎo)入到壓力室中，并且對測量膜的背離測量室的表面施加以測量壓力。所造成的測量膜的形變就是相對壓力的程度，該程度以合適的方法轉(zhuǎn)換成測量信號。上面提到的參考空氣輸入實(shí)現(xiàn)了以下，即，濕氣可以到達(dá)壓力室中，當(dāng)?shù)陀诼饵c(diǎn)溫度時，濕氣可在傳感器內(nèi)部冷凝并且可損害傳感器的功能。尤其是當(dāng)相比壓力待測量介質(zhì)的溫度，傳感器的環(huán)境空氣具有更高的溫度時，更容易出現(xiàn)這種情況。通常使用陶瓷單元作為測壓單元。該陶瓷測量單元是一種干測量單元，也就是說， 壓力直接作用到壓力測量接收機(jī)的堅固的陶瓷膜上，并且使之偏移最大0. 005mm。在陶瓷承載件的電極上測量出因膜運(yùn)動而引起的依賴于壓力的電容量變化。隨后，電子機(jī)構(gòu)將該電容量變化轉(zhuǎn)換成與壓力成比例的測量信號，該測量信號表現(xiàn)為對于料位而言呈線性關(guān)系。通過敏感的膜，壓力測量接收機(jī)的機(jī)械組件的已經(jīng)很小的、例如由溫度變化引起的長度變化影響到測量信號和/或測量單元的機(jī)械組件上。灌注料的例如由溫度變化引起的機(jī)械應(yīng)力被傳遞到測量變換器電子機(jī)構(gòu)上，并這樣使測量信號歪曲。在最糟糕的情況下， 在此可能會導(dǎo)致電連接斷開。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個任務(wù)是提出一種設(shè)備，該設(shè)備的測量信號和該設(shè)備的機(jī)械構(gòu)造基本上與環(huán)境引起的干擾影響無關(guān)。該任務(wù)通過一種用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的物理的和/或化學(xué)的測量變量的設(shè)備和用于制造該確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的物理的和/或化學(xué)的測量變量的設(shè)備的方法來解決， 該設(shè)備在下文中也被稱為測量設(shè)備。在所述設(shè)備方面，依據(jù)本發(fā)明由如下方式解決該任務(wù)，S卩，將插入物插入到在其中布置有傳感器電子機(jī)構(gòu)的第一殼體區(qū)段中，其中，該插入物由呈管狀的基體構(gòu)成。所述插入物實(shí)現(xiàn)了傳感器電子機(jī)構(gòu)和/或主電子機(jī)構(gòu)在第一或第二殼體區(qū)段中的定位。為此優(yōu)選的是，該插入物含有例如呈凹槽形式的保持件，將傳感器電子機(jī)構(gòu)或在其上安裝有傳感器電子機(jī)構(gòu)的承載元件插入到該保持件中。此外，優(yōu)選地通過該插入物將對于密封設(shè)備而言必需的力傳遞到布置在殼體內(nèi)的傳感器上。此外，該插入物限定了尤其由泡沫構(gòu)成的第一灌注料的灌注體積。此外，該由合適的材料構(gòu)成的插入物在外殼體與傳感器電子機(jī)構(gòu)之間提供熱絕緣以及電絕緣。此外，通過插入物的合適的度量保持所需要的間隔，用于滿足關(guān)于防爆的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)一種有利的改進(jìn)方案，傳感器和插入物力鎖合地且/或形狀鎖合地相互連接，并且至少部分地由同一種材料尤其是陶瓷構(gòu)成。例如，插入物在被裝入到所述設(shè)備中的狀態(tài)下壓向傳感器，由此，傳感器在環(huán)境側(cè)上密封殼體。由此，插入物和傳感器至少部分地由同一種材料構(gòu)成，此外，例如測量設(shè)備的由溫度引起的長度變化得到降低，或者說其效果對測量信號沒有顯著的影響。所以，由于溫度引起的例如傳感器機(jī)械形變而導(dǎo)致的測量信號歪曲得以降低。在一種有利的設(shè)計方案中，所述插入物至少部分地灌注以第一種、尤其是由泡沫構(gòu)成的灌注料。該灌注料將傳感器電子機(jī)構(gòu)與環(huán)境造成的影響(例如侵入到殼體中的濕氣)隔離開。尤其是通過合成材料和灌注料的溫度變化和低溫流動特性造成的毛細(xì)效應(yīng)， 濕氣可能侵入殼體。尤其是當(dāng)測量設(shè)備處于高壓中或者暴露在有磨損的環(huán)境條件下時，更容易出現(xiàn)這種情況。通過注入到插入物中的泡沫，保護(hù)了傳感器電子機(jī)構(gòu)不受到這類干擾影響。該泡沫優(yōu)選為閉孔泡沫。當(dāng)在測量設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)造空間的幾何形體不適宜時，在溫度變化時通過灌注料的由溫度引起的膨脹會使得灌注料相對于殼體移動。這可導(dǎo)致在傳感器和/或電子機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力，直至構(gòu)件或者連接斷開。通過在傳感器區(qū)域使用可壓縮泡沫作為固位件和防潮件，實(shí)現(xiàn)傳感器的功能(例如在滯后方面和由應(yīng)力造成的偏離方面)的明顯改善。此外，通過泡沫灌注料的壓縮性影響的是，在溫度變化時也不會出現(xiàn)改變安裝部件在殼體中的位置的力。通過使用泡沫作為灌注料，可以取消用于灌注料的補(bǔ)償容積，進(jìn)而節(jié)省空間。該泡沫例如可以是泡沫化的聚氨酯。
在一種實(shí)施方式中，所述插入物尤其是在其內(nèi)側(cè)上至少部分地設(shè)有能導(dǎo)電的涂層。所述涂層用作為防電磁干擾源的保護(hù)層，所述電磁干擾源主要在傳感器區(qū)域內(nèi)對還沒有被放大加強(qiáng)的模擬測量信號有巨大的影響。此外，傳感器朝向內(nèi)側(cè)地至少部分地設(shè)有能導(dǎo)電的涂層。由此，在電磁干擾源方面產(chǎn)生特別有效的屏蔽作用。此外可行的是，通過傳感器電子機(jī)構(gòu)和插入物的能導(dǎo)電涂層制造與傳感器電子機(jī)構(gòu)的電接觸。因此，在傳感器電子機(jī)構(gòu)和用作為EMV保護(hù)層(電磁兼容性保護(hù)層)的涂層之間不需要額外的接觸件或者電連接件。在一個改進(jìn)方案中，第一承載元件至少將插入物的內(nèi)部容積劃分成第一部分容積和第二部分容積，并且設(shè)置有至少一個將第一部分容積與第二部分容積連接的通道。為此優(yōu)選的是，將開口成型到第一承載元件中，使灌注料能夠穿過該開口從第一部分容積流入到第二部分容積中。由此，可以在以灌注料將插入物加注到第一和第二部分容積上時實(shí)現(xiàn)均勻分布。在一個有利的改進(jìn)方案中，第一承載元件中的空置部形成通道，并且/或者以如下方式相互協(xié)調(diào)第一承載元件與插入物，即，使插入物和承載元件之間的空置部形成所述通道。作為選擇，所述通道可以由尤其是呈U型的空隙構(gòu)成，該空隙存在于第一承載元件和插入物的壁之間。該空隙例如可以由在插入物內(nèi)部的突出部產(chǎn)生，當(dāng)將第一承載元件置入到插入物中時，第一承載元件被平放在該突出部上。由此，不需要設(shè)置其它用于在以灌注料加注插入物時通風(fēng)的開口或者間隙，以便確保完全加注而不夾雜空氣。在另一個設(shè)計方案中，將至少一個加注管置入到插入物中，該插入物用于對該插入物加注以尤其是由泡沫構(gòu)成的第一灌注料。該整合到插入物中的加注管實(shí)現(xiàn)了向插入物中尤其是可定量地加注灌注料而不夾雜空氣。首先加注管和第一及第二部分容積之間的通道共同起作用，實(shí)現(xiàn)插入物的均勻加注。為此，可以例如在第一殼體區(qū)段和/或第二殼體區(qū)段中安裝加注管。在一個變型方案中設(shè)置有至少一個第一固著機(jī)構(gòu)，第一承載元件通過該第一固著機(jī)構(gòu)布置在某個至少部分地在插入物內(nèi)部的預(yù)定的位置上。由此，傳感器電子機(jī)構(gòu)或者在其上安裝有傳感器電子機(jī)構(gòu)的第一承載元件能夠定位在插入物內(nèi)部。例如可以將在插入物中作用為凹槽的空置部用作為第一承載元件的固著機(jī)構(gòu)，在該空置部中置入了第一承載元件。該凹槽例如可以沿著插入物的壁延伸。在另一個有利的實(shí)施方式中，至少一個第一固著機(jī)構(gòu)和/或加注管是安裝到第一殼體區(qū)段內(nèi)的插入物的組件，第一承載元件通過該第一固著機(jī)構(gòu)布置在某個至少部分在插入物內(nèi)部的預(yù)定的位置上。首先，在以灌注料加注測量設(shè)備時，在制造和裝配時，這是有利的，因?yàn)楹喜⒘嘶蛘哒f省略了多個工作步驟。此外，通過所述加注管確保了限定的插入物加注，并且確保了將傳感器電子機(jī)構(gòu)完全嵌入到灌注料內(nèi)而不夾雜空氣。在一個有利的改進(jìn)方案中，加注管將灌注料至少引導(dǎo)至插入物中與殼體的縱軸線垂直的某個高度上，通道延伸至該高度上。因此實(shí)現(xiàn)的是，相比通道的上界限，加注管的出口在插入物中的位置更深。這實(shí)現(xiàn)了以灌注料從插入物底部起完全注滿插入物，尤其是完全注滿第二部分容積。在此有利的是，通過所建議的結(jié)構(gòu)將插入物從例如由傳感器構(gòu)成的插入物底部向上以灌注料注入，并且有效的避免了夾雜空氣。在此，加注管例如沿著插入物壁延伸直至至少超過插入物的一半處，優(yōu)選超過插入物的三分之二處，特別優(yōu)選為超過插入物的高度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)自下而上地以灌注料加注插入物。在一個有利的設(shè)計方案中設(shè)置有第二殼體區(qū)段，該第二殼體區(qū)段與第一殼體區(qū)段毗鄰，其中，在第二殼體區(qū)段中，主電子機(jī)構(gòu)安裝在第二承載元件上，其中，該主電子機(jī)構(gòu)尤其是通過柔性的電路板與傳感器電子機(jī)構(gòu)電連接，其中，該主電子機(jī)構(gòu)用于從模擬電信號或者從該模擬電信號中推導(dǎo)出的信號中計算出測量值。由此，實(shí)現(xiàn)將傳感器電子機(jī)構(gòu)從主電子機(jī)構(gòu)上機(jī)械地分離。已顯示的是，這種機(jī)械分離會影響測量信號的質(zhì)量。首先，為了避免測量信號的上述滯后性和應(yīng)力造成的偏離，傳感器電子機(jī)構(gòu)從主電子機(jī)構(gòu)上的機(jī)械分離被證明是有利的。此外，通過分成兩部分的電子機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是，僅還必須電屏蔽接收和處理模擬測量信號的傳感器電子機(jī)構(gòu)，而相對基本上更穩(wěn)健的主電子機(jī)構(gòu)僅需要被保護(hù)不受機(jī)械的和熱的影響。從模擬測量信號中推導(dǎo)出的信號例如可以是數(shù)字化的測量信號。在另一個設(shè)計方案中尤其是在插入物上設(shè)置有至少一個第二固著機(jī)構(gòu)，通過該第二固著機(jī)構(gòu)將主電子機(jī)構(gòu)尤其是可移動地布置在第二殼體區(qū)段中預(yù)定的位置上中。由此， 該插入物同樣實(shí)現(xiàn)了第二承載元件在第二殼體區(qū)段內(nèi)預(yù)定的位置上的定位，在該第二承載元件上安裝有電子機(jī)構(gòu)。在其上安裝有主電子機(jī)構(gòu)的第二承載元件例如圍繞著與尤其是長形的設(shè)備的縱軸線垂直的軸線而可旋轉(zhuǎn)地支承在殼體內(nèi)部。為此，例如設(shè)置有在插入物中作用為凹槽的空置部，在該空置部中部分地置入第二承載元件。在另一個變形方案中，主電子機(jī)構(gòu)至少部分地以第二灌注料灌注。為了隔離和定位第二承載元件，對第二殼體區(qū)段灌注以灌注料。通過第二承載元件的可移動布置，避免了由溫度變化造成的損壞以及由此引起的灌注料的尤其是不均質(zhì)的膨脹造成的損壞。通過在其上布置有主電子機(jī)構(gòu)的第二承載元件的可移動布置，可以至少部分地補(bǔ)償這種由溫度造成的灌注料膨脹，而不會在電子機(jī)構(gòu)和/或測量設(shè)備的殼體上造成損壞。在一個改進(jìn)方案中，傳感器電子機(jī)構(gòu)和主電子機(jī)構(gòu)以不同的灌注料灌注。由此，不同的材料特性可互補(bǔ)，并且/或者由不同的材料構(gòu)成的灌注料可以優(yōu)化地相互協(xié)調(diào)。在另一個設(shè)計方案中，第一和/或第二灌注料至少部分地由有機(jī)硅構(gòu)成，尤其是有機(jī)硅凝膠、聚氨酯和/或閉孔泡沫。這些材料由于其物理的和/或化學(xué)的特性尤其是其穩(wěn)定性而被證明為特別合適的灌注材料。在方法方面，該任務(wù)以如下方式來解決，S卩，將安裝在第一承載元件上的傳感器電子機(jī)構(gòu)布置在插入物中，其中，所述插入物由呈管狀的基體構(gòu)成，并且將該插入物置入到第一殼體區(qū)段中。所提供的方法方便了設(shè)備的制造尤其是裝配，并且因此降低了設(shè)備的制造成本。 此外，通過預(yù)制插入物的裝配，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定了所有的、尤其是由標(biāo)準(zhǔn)決定的間距，并且不需要再調(diào)整或者精調(diào)整。為了裝配，傳感器例如與安裝在第一承載元件上的傳感器電子機(jī)構(gòu)電連接，方法是例如對該傳感器進(jìn)行預(yù)釬焊，并且隨后將位于第一承載元件上的傳感器電子機(jī)構(gòu)置入到插入物中。為此，該傳感器能夠通過導(dǎo)電電纜與第一承載元件相連接。在本方法的一個設(shè)計方案中，將傳感器和插入物以如下方式布置在第一殼體區(qū)段中，即，使殼體密封。通過限定灌注容積的插入物，將傳感器同樣布置在殼體中，并且密封該殼體。優(yōu)選地，該插入物一個卷邊，插入物借助該卷邊平放在該傳感器上，并且將對于密封殼體而言所必需的力傳遞到傳感器上。通過設(shè)置在插入物上的突出部，通過旋擰螺紋環(huán)，對于密封殼體而言所必需的力通過插入物傳遞到傳感器上。為此，例如設(shè)置有呈0形環(huán)形狀的密封元件用于密封。在本方法的另一個設(shè)計方案中，對傳感器電子機(jī)構(gòu)灌注以第一灌注料，方法是將灌注料尤其是通過至少一個加注管來注入到插入物中。所述加注管實(shí)現(xiàn)了在傳感器電子機(jī)構(gòu)左邊和右邊的第一和第二部分容積的均勻加注，該傳感器電子機(jī)構(gòu)安裝在第一承載元件上。在本方法的另一個改進(jìn)方案中，包含在殼體的第一殼體區(qū)段中的主電子機(jī)構(gòu)借助尤其設(shè)置在插入物上的第二固著機(jī)構(gòu)來定位在第二殼體區(qū)段中。這方便了將在其上安裝有主電子機(jī)構(gòu)的第二承載元件置入并定位到第二殼體區(qū)段中。此外，額外的直接在殼體上的保持件不是必需的，并且由此所述承載元件和主電子機(jī)構(gòu)從殼體上分離。為了固著安裝在第二承載元件上的主電子機(jī)構(gòu)，例如可以在插入物中設(shè)置凹槽，該凹槽朝著第二殼體區(qū)段敞開。所述凹槽例如成型到插入物的與第一殼體區(qū)段毗鄰的部分中。在本方法的另一個改進(jìn)方案中，傳感器電子機(jī)構(gòu)通過尤其是柔性的電路板裝置與主電子機(jī)構(gòu)電連接。所述傳感器電子機(jī)構(gòu)借助這種柔性的電路板布置與主電子機(jī)構(gòu)保持電連接，但是機(jī)械分離。為此例如可以使用柔性電路板。所述主電子機(jī)構(gòu)例如包括處理器，該處理器例如作用為傳感器電子機(jī)構(gòu)的串聯(lián)接口，接收其原始數(shù)據(jù)并且從中計算出測量值。所述計算結(jié)果例如以脈沖寬度調(diào)制信號(PWM) 的形式提供。主電子機(jī)構(gòu)的另一個功能是例如能夠?yàn)檎麄€的測量變換器的電子機(jī)構(gòu)生成時鐘信號。所述主電子機(jī)構(gòu)例如也可以調(diào)整整個儀器的電流供應(yīng)。此外，在主電子機(jī)構(gòu)中可以集成HART調(diào)制解制器，用來在現(xiàn)場進(jìn)行通訊。傳感器電子機(jī)構(gòu)的任務(wù)是，接收傳感器的測量信號，并且在有必要的時候標(biāo)準(zhǔn)化該測量信號的信號電平。此后，對這些標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)值進(jìn)行模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換，并且例如通過接口進(jìn)一步傳遞到主電子機(jī)構(gòu)上。所述傳感器電子機(jī)構(gòu)例如能以如下方式設(shè)計，即，以便識別在內(nèi)部運(yùn)算放大器和A/D轉(zhuǎn)換器中的溢出 (tiberlaufe)，并且例如以錯誤電報的形式報告到主電子機(jī)構(gòu)上。此外，所述主電子機(jī)構(gòu)可以包括微控制器，需要用該微控制器初始化處理器。在本方法的一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，對主電子機(jī)構(gòu)灌注以第二灌注料，方法是將第二殼體區(qū)段注入以第二灌注料。通過灌注第二殼體區(qū)段，支承在其中的主電子機(jī)構(gòu)被保護(hù)不受環(huán)境方面的干擾影響，例如通過輸入?yún)⒖細(xì)鈮憾秩氲臐駳?。?yōu)選地，所述殼體具有一個連在二線制電流回路上的端口，主電子機(jī)構(gòu)和傳感器電子機(jī)構(gòu)利用該端口相連接。此外優(yōu)選的是，壓力傳感器包括溫度傳感器。所述傳感器例如可以是電感傳感器、光學(xué)傳感器、電容傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和/或氣體傳感器。


借助下面的附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡釋。其中圖1示出物位探頭的測量部位的示圖；圖2示出物位探頭的構(gòu)造的示圖；圖3示出物位探頭的第一和第二殼體區(qū)段的構(gòu)造的示圖；圖4示出第一殼體區(qū)段的放大示圖；以及圖5示出帶有能導(dǎo)電涂層的插入物的示圖。
具體實(shí)施例方式圖1借助測量部位71的示圖闡釋物位探頭1的測量原理。由壓力測量單元30測得的液壓Phyto與容器72中的加注高度成正比。為了測得壓力Phytt，在保護(hù)管73中的物位探頭1進(jìn)入到容器72中。為此例如在物位探頭1上固著額外的重量。為了將電測量信號或者說測量值傳送到指導(dǎo)系統(tǒng)或者控制板上，物位探頭1被連接到二線制電流回路上。所示的第三個線圈是地線。額外地，通過電纜75將用于輸入?yún)⒖級毫Φ木鶋很浌?4引導(dǎo)至壓力測量單元30上。替代所述參考壓力測量單元，也可以使用絕對壓力測量單元。圖2示出了穿過物位探頭1的縱軸線的橫截面。物位探頭1的殼體在其兩端上朝著環(huán)境分別具有一個密閉的開口，并且由四個呈管狀的殼體區(qū)段11、12、13、14構(gòu)成。第一殼體區(qū)段11包含在下文中也被稱為傳感器的壓力測量單元30和傳感器電子機(jī)構(gòu)19。在第二和第三殼體區(qū)段12、13中安置有主電子機(jī)構(gòu)20。在第三殼體區(qū)段13中安置有連接到參考壓力輸入件上的接口。第四殼體區(qū)段14包含電纜75，通過該電纜可以將接口制造到過程控制中心(ftOzessleitstelle)上或者上級的控制板上。在第一殼體區(qū)段11中設(shè)置有作為傳感器的陶瓷壓力測量單元30，該陶瓷壓力測量單元通過殼體27中的第一開口與測量物質(zhì)相連通。在殼體的相反置的端部上，電纜75通過殼體中的第二開口來引導(dǎo)。該電纜75將傳感器的電子機(jī)構(gòu)19與二線制電流回路和均壓軟管74相連接。用于容納電纜75的第二開口通過殼體27的如圓錐體逐漸變細(xì)的造型以及安裝在壁內(nèi)的彈性密封件15來封閉，該彈性密封件包圍著電纜75并且借助于(螺旋)彈簧M來固位。第四殼體區(qū)段14的如圓錐體逐漸變細(xì)的末端借助螺紋與呈管狀的第三殼體區(qū)段13相連接。第二殼體區(qū)段12和第三殼體區(qū)段13位于第一殼體區(qū)段11和第四殼體區(qū)段14之間。在圓錐形的引導(dǎo)電纜75的第四殼體區(qū)段14上連接有第三殼體區(qū)段13，穿過該第三殼體區(qū)段，電纜75的電連接導(dǎo)線延伸到測量電子機(jī)構(gòu)19、20上，并且用于傳遞大氣參考壓力的均壓軟管74延伸到陶瓷壓力測量單元30上。為了將大氣的空氣壓力從電纜75中的均壓軟管74傳遞到與壓力測量單元30相連接的空氣軟管37上，將影響壓力平衡的保護(hù)插頭 5進(jìn)入地安裝到空氣軟管37上。因此，在第三殼體區(qū)段13的內(nèi)腔35中存在由環(huán)境提供的大氣壓。此外，存在于第三殼體區(qū)段13中的內(nèi)腔35用來補(bǔ)償在溫度升高時膨脹的灌注料的體積。在這種情況下，即，由主電子機(jī)構(gòu)20埋入到其中的第二灌注料由于加熱而膨脹，第二灌注料可以部分地占據(jù)內(nèi)腔35。由此，避免了殼體27的受損或甚至爆裂。在與第三殼體區(qū)段13毗鄰的第二殼體區(qū)段12中主要安置有傳感器的主電子機(jī)構(gòu) 20，該主電子機(jī)構(gòu)將“未加工的”測量信號轉(zhuǎn)化為測量數(shù)據(jù)。在此，所述主電子機(jī)構(gòu)20完全延伸超出第二殼體區(qū)段12并部分地延伸到第三殼體區(qū)段13中，并且完全埋入到第二灌注料中。為了灌注第二殼體區(qū)段12，將灌注套管21套裝在第二殼體區(qū)段12上，并且以第二灌注料注入處于其中的容積。在這個過程中，灌注套管21也用于在第三殼體區(qū)段13中形成內(nèi)腔35。例如使用有機(jī)硅凝膠(Silgel)作為第二灌注料。安置在第一殼體區(qū)段11中的傳感器電子機(jī)構(gòu)19以機(jī)械的方式與主電子機(jī)構(gòu)20 分離。為此，在其上安裝有傳感器電子機(jī)構(gòu)19的第一承載元件沈與其上安裝有主電子機(jī)構(gòu)20的第二承載元件28通過柔性電路板M相連接。第一殼體區(qū)段11完全以由泡沫構(gòu)成的灌注料加注，并且具有由陶瓷構(gòu)成的插入物10，在該插入物中放置了傳感器電子機(jī)構(gòu) 19。在此，所述插入物10精確匹配地抵靠在殼體27上。此外，該插入物10具有加注管41， 借助該加注管將泡沫灌注物注入到第一殼體區(qū)段U中。在此，所述插入物10以如下方式錨固在殼體27的壁中，即，通過旋緊螺紋(通過該螺紋連接第一殼體區(qū)段11和第二殼體區(qū)段1 對插入物10進(jìn)行固位并且將該插入物壓在陶瓷測量單元30上。由此，該壓力測量單元30從環(huán)境側(cè)密閉殼體27。為此，所述傳感器套管四具有突出部42，壓力測量單元30平放并支撐在該突出部上。為了進(jìn)行定位，將第一承載元件沈和安裝在第一支承元件上的傳感器電子機(jī)構(gòu) 19推入到設(shè)置在插入物10中的第一凹槽38中，由此，使第一承載元件沈定位某個在殼體 27內(nèi)預(yù)定的部位上。通過該第一凹槽38，第一承載元件沈和安裝在其上的傳感器電子機(jī)構(gòu)19在插入物10內(nèi)沿著物位探頭1的縱軸線導(dǎo)向。通過隨后灌注插入物10，將第一承載元件沈固位在插入物10中。在第一殼體區(qū)段11中，將用于定位壓力測量單元30的定心環(huán)33壓入到所謂的傳感器套管四中。所述定心環(huán)33配備有三個彈簧，用于壓力測量單元30的對中心。在此， 帶有釬焊上的傳感器電子機(jī)構(gòu)26和陶瓷插入物10的壓力測量單元30借助螺紋環(huán)36來壓到壓力測量單元30上的0形環(huán)上，并且得到密封。其中，力通過由陶瓷構(gòu)成的插入物10的卷邊8傳遞到壓力測量單元30上。由傳感器套筒29、陶瓷壓力測量單元30和插入物10構(gòu)成的組合件借助整合到插入物中的加注管41來注塑。灌注料優(yōu)選為泡沫灌注物。通過第一承載元件沈中的通道40 來控制對第一殼體區(qū)段11進(jìn)行均勻加注，該殼體區(qū)段由第一承載元件沈劃分成第一和第二部分容積。在此，加注過程此外還依賴于由傳感器套管四、壓力測量單元30和插入物10 構(gòu)成的傳感器組合件的幾何形狀、第一承載元件26的幾何形狀和灌注料的粘度。隨后，傳感器電子機(jī)構(gòu)19可以通過在端側(cè)安裝在插入物10上的、使第一承載元件沈與傳感器電子機(jī)構(gòu)19接觸的且從第一殼體區(qū)段11中突出來的插腳連接器3連接。插入物10的插腳連接器3通過柔性電路板34與主電子機(jī)構(gòu)20連接，優(yōu)選為釬焊住。在其上安裝有主電子機(jī)構(gòu) 20的第二承載元件觀可以借助第二凹槽39定位在由陶瓷構(gòu)成的插入物10上。也可以使用在壁內(nèi)安裝在插入物10上的引導(dǎo)軌道(未示出)作為用于第一承載元件沈和/或第二承載元件觀的保持設(shè)備，第一承載元件26和/或第二承載元件觀被插入該引導(dǎo)軌道中。為了保護(hù)主電子機(jī)構(gòu)20，以灌注料例如有機(jī)硅灌注料注入第二殼體區(qū)段12。為此，使用限定灌注體積的灌注套管21。在由現(xiàn)有技術(shù)公知的測量設(shè)備中，殼體27的整個內(nèi)部空間都以唯一的、壓縮的灌注料灌注。在溫度變化時，這種壓縮的灌注物劇烈膨脹。在膨脹時，灌注物支撐在殼體27 上和(壓力)測量單元30上。因此，這個過程對測量信號有巨大的影響。另一依賴于溫度的效應(yīng)是，在灌注料膨脹時，受灌注的承載元件沈、觀在一個方向上被拉伸。這些缺點(diǎn)通過本發(fā)明的各種設(shè)計方案來消除。則殼體27可以以兩種不同的灌注料來填注。優(yōu)選的是，第一灌注料是可壓縮的灌注料。此外，通過尤其由電路板構(gòu)成的第一承載元件26或第二承載元件觀的能部分運(yùn)動的懸置，在第一凹槽38或第二凹槽39中阻止或者至少降低了電路板由于溫度變化引起的拉伸。在溫度變化時，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中使用的可壓縮的、尤其是由泡沫構(gòu)成的灌注料例如膨脹，但是將可忽略的壓力施加到測量系統(tǒng)上。額外地，所述泡沫保持測量系統(tǒng)穩(wěn)定，并且包含在泡沫中的空氣補(bǔ)償了灌注料的膨脹。圖3示出了物位探頭1的放大示圖，尤其是第一殼體區(qū)段11和第二殼體區(qū)段12 的放大示圖。圖3示出了以有機(jī)硅凝膠灌注的第二殼體區(qū)段12和以泡沫灌注的第一殼體區(qū)段11。所述灌注物實(shí)現(xiàn)了所提出的測量設(shè)備的符合防爆安全標(biāo)準(zhǔn)的制造。此外，通過分成兩部分的灌注物改善了耐振性和防潮性。圖4示出了第一殼體區(qū)段11的細(xì)節(jié)性示意圖，該第一殼體區(qū)段具有傳感器套管四、壓力測量單元30、傳感器電子機(jī)構(gòu)19和插入物10。朝向第二殼體區(qū)段12地，插入物10具有用于制造電連接的插腳連接器。所述插腳連接器3接觸傳感器電子機(jī)構(gòu)19并且通過柔性電路板34和主電子機(jī)構(gòu)20相連接。此外，所述空氣軟管37穿過插入物10，通過該空氣軟管對壓力測量單元30施加以參考壓力。圖5示出了呈管狀的插入物10的示意圖，該插入物具有被屏蔽的、能導(dǎo)電的涂層 2。所述涂層2在內(nèi)壁地涂覆到插入物10上，并且通過虛線簡示。該插入物10具有卷邊8， 插入物10利用該卷邊平放在壓力測量單元30上，并且該卷邊將對于密封而言必需的力傳遞到壓力測量單元30上。此外，呈管狀的插入物10在插入物外側(cè)上具有突出部4，該突出部至少部分地包圍插入物10。通過將螺紋環(huán)36緊擰在傳感器套管四上，對于殼體密封而言必需的力通過該突出部e4傳遞到壓力測量單元30上。在插入物10的內(nèi)側(cè)上安裝有或者成型有加注管41。所述加注管41沿著插入物10的壁32內(nèi)延伸。此外，在圓柱體的插入物10的壁32上設(shè)置有第一凹槽，用于保持傳感器電子機(jī)構(gòu)19。該第一凹槽38具有止檔件，可以將第一承載元件26引導(dǎo)到第一凹槽觀中，直至到達(dá)該止檔件。額外地，朝向第二殼體區(qū)段12地，將第二凹槽39置入到插入物10中，主電子機(jī)構(gòu)20的第二承載元件28可以被插入到該凹槽中。為了裝配測量設(shè)備，處于第一承載元件四上的傳感器電子機(jī)構(gòu)19與壓力測量單元30電連接。隨后，將第一承載元件四從插入物10的底部出發(fā)引導(dǎo)到第一凹槽38中直到到達(dá)止檔件。然后將所述插入物10在內(nèi)部置入到傳感器套管四中，并且借助螺紋環(huán)36 固位在傳感器套管四中，從而使壓力測量單元30封閉傳感器套管四的環(huán)境側(cè)的開口。在將壓力測量單元30和插入物10置入到傳感器套管中之后，接著由壓力測量單元30形成插入物10的底部。壓力測量單元30在其背離介質(zhì)的一側(cè)上同樣具有能導(dǎo)電的涂層2，從而通過將插入物10布置在傳感器套管四中而在涂層2之間產(chǎn)生電接觸。附圖標(biāo)記列表1 物位探頭2 涂層3 插腳連接器4 突出部5 保護(hù)插頭6 測量單元上的0形環(huán)8 卷邊9 0 形環(huán)
10插入物
11第一殼體區(qū)段
12第二殼體區(qū)段
13第三殼體區(qū)段
14第四殼體區(qū)段
15彈性密封件
19傳感器電子機(jī)構(gòu)
20主電子機(jī)構(gòu)
21灌注套管
22電纜管
23配合接管
24彈簧
25溫度感應(yīng)器
26第一承載元件
27殼體
28第二承載元件
29傳感器套管
30壓力測量單元
31螺紋環(huán)
32壁
33定心環(huán)
34柔性電路板
35內(nèi)腔
36螺紋環(huán)
37空氣軟管
38第一凹槽
39第二凹槽
40通道
41加注管
42傳感器套管上的突出部
71測量部位
72容器
73保護(hù)管
74均壓軟管
75電纜
權(quán)利要求
1.用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的物理和/或化學(xué)測量變量的設(shè)備，該設(shè)備具有尤其是長形的殼體(XT)和布置在所述殼體(Xi)中的傳感器(30)，其中，所述傳感器用于接收測量變量，其中，所述殼體(XT)具有至少一個開口，所述傳感器(30)穿過所述開口接觸所述介質(zhì)， 其中，所述殼體具有第一殼體區(qū)段(11)，在所述第一殼體區(qū)段中布置有所述傳感器(30)和傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)，其中，所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)布置在第一承載元件06)上， 其中，所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)用于將測量變量轉(zhuǎn)換成模擬的電信號， 其特征在于，在所述第一殼體區(qū)段(11)中插入一插入物(10)，所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)布置在所述插入物中，其中，所述插入物(10)由呈管狀的基體構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備， 其特征在于，所述插入物(10)至少部分地被灌注以第一種、尤其是由泡沫構(gòu)成的灌注料。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備， 其特征在于，所述第一承載元件06)將所述插入物(10)的內(nèi)部容積至少劃分成第一部分容積和第二部分容積，并且設(shè)置有至少一個通道GO)，所述通道將所述第一部分容積與所述第二部分容積連接。
4.按照權(quán)利要求3所述的設(shè)備， 其特征在于，所述第一承載元件06)中的空置部形成所述通道(40)，并且/或者所述第一承載元件06)和所述插入物(10)相互配合，使得在所述插入物(10)和所述第一承載元件06)之間的空置部形成所述通道00)。
5.按照以上權(quán)利要求之一所述的設(shè)備， 其特征在于，在所述插入物(10)中置入至少一個加注管(41)，所述加注管用于以尤其由泡沫構(gòu)成的第一灌注料加注所述插入物(10)。
6.按照權(quán)利要求5所述的設(shè)備， 其特征在于，至少一個第一固著機(jī)構(gòu)(38)和/或所述加注管Gl)是置入到所述第一殼體區(qū)段(11) 中的所述插入物(10)的組成部分，其中，所述第一承載元件06)通過所述第一固著機(jī)構(gòu)布置在至少部分在所述插入物(10)內(nèi)部的預(yù)定的位置上。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備， 其特征在于，所述加注管將第一灌注料至少引導(dǎo)至在所述插入物(10)中與所述殼體(XT)的縱軸線垂直的高度上，所述通道GO)延伸至該高度。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備設(shè)置有第二殼體區(qū)段(12)，該第二殼體區(qū)段與所述第一殼體區(qū)段(11)毗鄰， 在所述第二殼體區(qū)段(1 中，在第二承載元件08)上安裝主電子機(jī)構(gòu)00)， 其中，所述主電子機(jī)構(gòu)OO)尤其是通過柔性電路板(34)與所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19) 電連接，其中，所述主電子機(jī)構(gòu)OO)用于從所述模擬的電信號或者從所述模擬的電信號中推導(dǎo)出的信號中計算出測量值。
9.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)備， 其特征在于，所述設(shè)備尤其在所述插入物(10)上設(shè)置有至少一個第二固著機(jī)構(gòu)(39)， 所述主電子機(jī)構(gòu)OO)通過所述第二固著機(jī)構(gòu)尤其是可移動地布置在所述第二殼體區(qū)段(12)中的預(yù)定的位置中。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備， 其特征在于，所述主電子機(jī)構(gòu)OO)被至少部分地以第二灌注料灌注。
11.用于制造確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的物理和/或化學(xué)測量變量的設(shè)備的方法， 其中，所述設(shè)備具有帶有第一殼體區(qū)段(11)的殼體(XT),其中，在所述第一殼體區(qū)段(11)中布置有傳感器(30)和傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)，其中，所述殼體(XT)具有至少一個開口，所述傳感器(30)穿過所述開口接觸所述介質(zhì)，其中，所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)用于將測量變量轉(zhuǎn)換成模擬的電信號，其特征在于，安裝在第一承載元件06)上的所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)被布置在插入物(10)中， 其中，所述插入物(10)由呈管狀的基體構(gòu)成，并且所述插入物(10)被插入到所述第一殼體區(qū)段(11)中。
12.按照權(quán)利要求11或12所述的方法， 其特征在于，所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)被以第一灌注料灌注，其中，將所述灌注料尤其通過至少一個加注管Gl)加注到插入物(10)中。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的方法， 其特征在于，在所述殼體(XT)的第二殼體區(qū)段(1 內(nèi)包含的主電子機(jī)構(gòu)OO)借助尤其是設(shè)置在所述插入物(10)上的第二固著機(jī)構(gòu)(39)定位在所述第二殼體區(qū)段(12)中，其中，所述主電子機(jī)構(gòu)OO)用于從所述模擬的電信號或者從所述模擬的電信號中推導(dǎo)出的信號中計算出測量值。
14.按照權(quán)利要求19所述的方法， 其特征在于，所述傳感器電子機(jī)構(gòu)(19)通過尤其是柔性的電路板(34)與所述主電子機(jī)構(gòu)OO)電連接。
全文摘要
用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的物理的和/或化學(xué)的測量變量的設(shè)備，該設(shè)備具有尤其是長形的殼體、布置在殼體內(nèi)的傳感器，其中，該傳感器用于接收測量變量，其中，殼體至少具有一個開口，傳感器穿過該開口與介質(zhì)接觸，其中，殼體具有第一殼體區(qū)段，在第一殼體區(qū)段中布置有傳感器和傳感器電子機(jī)構(gòu)，其中，該傳感器電子機(jī)構(gòu)布置在第一承載元件上，其中，該傳感器電子機(jī)構(gòu)用于將測量變量轉(zhuǎn)換成模擬的電信號，其中，插入物被插入到第一殼體區(qū)段中，在該插入物中布置有傳感器電子機(jī)構(gòu)，其中，插入物由呈管狀的基體構(gòu)成。
文檔編號G01L19/00GK102197292SQ200980142449
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者托馬斯·尤林, 漢斯約爾格·布羅克, 考爾·弗勒格爾, 阿明·魯普 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司