專利名稱：電感式電導(dǎo)率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電感式電導(dǎo)率傳感器。
背景技術(shù)：
用于確定介質(zhì)的電導(dǎo)率的電感式電導(dǎo)率傳感器基本上包括兩個(gè)被 介質(zhì)包圍的環(huán)狀線圈，它們圍繞對于介質(zhì)的貫穿開口并且通常同軸布 置，其中一個(gè)線圈作為激勵(lì)線圈在介質(zhì)中感生電流，然后該電流被另 一線圈檢測。該原理在工業(yè)過程測量技術(shù)中得到建立并且記載于大量
專利文獻(xiàn)中，例如，美國專利No. 3,603，873和德國公開文本DE 198 51 146 Al。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有改善的靈敏度的電感式電導(dǎo)率傳感 器。電感式電導(dǎo)率傳感器的敏感度一方面隨著被環(huán)狀線圈圍繞的開口 的截面面積增加而增高，另一方面隨著開口的軸向長度增加而降低， 因?yàn)樵诮橘|(zhì)中由線圈感生的渦流的路徑長度隨軸線長度增加。然而， 對于特定的線圈結(jié)構(gòu)，不能任意增大開口的截面面積而不增加電導(dǎo)率 傳感器的總尺寸。因此，為了改善靈敏度期望減小開口的軸向長度。 這個(gè)任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求l限定的電導(dǎo)率傳感器得到實(shí)現(xiàn)。
為此，本發(fā)明提供了具有新型線圈結(jié)構(gòu)的電感式電導(dǎo)率傳感器， 其能夠?qū)崿F(xiàn)電導(dǎo)率傳感器的特別小的軸向結(jié)構(gòu)長度。根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，這種新型線圈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了簡化的自動生產(chǎn)。
本發(fā)明的用于測量介質(zhì)電導(dǎo)率的電感式電導(dǎo)率傳感器包括 第一環(huán)狀線圈，其圍繞貫穿開口并用于在介質(zhì)中感生渦流；和第
4二環(huán)狀線圈，其也圍繞該貫穿開口并用于檢測由渦流產(chǎn)生的磁場，其
中至少一個(gè)環(huán)狀線圈具有在多層電路板的一個(gè)平面中分布的多個(gè)第一
導(dǎo)線段、在電路板的第二平面中分布的多個(gè)第二導(dǎo)線段、以及將第一 導(dǎo)線段與第二導(dǎo)線段相連的多個(gè)通孔，其中第一導(dǎo)線段、第二導(dǎo)線段
和通孔共同形成環(huán)狀線圈的繞組。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通孔基本垂直于電路板的層延伸。
第一或第二導(dǎo)線段可以為在電路板的外表面上或者在電路板中的 中間層中的導(dǎo)電跡線。
環(huán)狀線圈可以為空芯線圈或環(huán)形鐵心線圈，其中環(huán)形鐵心例如位 于電路板中第一和第二平面之間的相應(yīng)凹口內(nèi)。
環(huán)形鐵心可以例如包括實(shí)心的環(huán)形鐵心、纏繞的環(huán)帶鐵心、或者 包含磁性顆粒的塑料環(huán)形鐵心。環(huán)形鐵心可以例如在電路板的制造期 間內(nèi)嵌于或?qū)訅河跒槠涮峁┑陌伎谥?，或者在塑料環(huán)形鐵心的情況中 可以在電路板的制造之后被注入電路板中為其提供的凹口內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，兩個(gè)環(huán)狀線圈都以上述方 式構(gòu)成。
兩個(gè)線圈可以例如同軸且在軸向上前后設(shè)置，或者它們可以同軸 且共面地設(shè)置，在第二種情況中，線圈具有不同半徑。
線圈優(yōu)選地被利用常用的屏蔽方法而彼此電磁屏蔽及電容屏蔽。
至少傳感器的可被介質(zhì)濕潤的部分可以例如被絕緣的保護(hù)層特別 是塑料層覆蓋，用于保護(hù)電路板和線圈不直接接觸介質(zhì)。
5另外，可以在電路板上提供電子電路用于操作傳感器。


現(xiàn)在根據(jù)附圖中給出的實(shí)施例解釋本發(fā)明，附圖中 圖l是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，具有環(huán)狀線圈的電路板的縱截
面；
圖2是圖1的電路板的不同平面的視圖3是本發(fā)明的電導(dǎo)率傳感器的傳感器頭的第一實(shí)施例的縱截面；
和
圖4是本發(fā)明的電導(dǎo)率傳感器的傳感器頭的第二實(shí)施例的縱截面。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了在多層電路板2中的電導(dǎo)率傳感器的線圈系統(tǒng)1的縱截 面。圖2中顯示了線圈系統(tǒng)的這個(gè)多層電路板2的不同層的視圖，其中 圖的左部顯示了中間層，右部顯示了頂層?，F(xiàn)在參考圖1和2解釋線圈 系統(tǒng)。
線圈系統(tǒng)1包括環(huán)狀線圈3，其環(huán)形圍繞電路板2中的貫穿開口7。 環(huán)狀線圈3包括在頂層的上側(cè)面上分布的第一導(dǎo)線段5以及在電路板的 底層的下側(cè)面上分布的第二導(dǎo)線段。在底層和頂層之間設(shè)置中間層， 其自身可以包括一層或多層。中間層包括凹口，在頂層與中間層連接 之前，環(huán)狀線圈3的環(huán)帶鐵心4位于該凹口中。第一導(dǎo)線段5和第二導(dǎo)線 段通過貫穿電路板所有層延伸的通孔而彼此連接，從而第一導(dǎo)線段、 第二導(dǎo)線段和通孔共同形成環(huán)狀線圈的連續(xù)繞組，該繞組圍繞環(huán)帶鐵 心4。
為了保護(hù)不接觸測量介質(zhì)，線圈系統(tǒng)l在可濕潤的區(qū)域具有塑料保 護(hù)層8，其優(yōu)選地完全覆蓋線圈系統(tǒng)l在可濕潤區(qū)域中的整個(gè)表面。
圖3的傳感器頭11包括第一環(huán)狀線圈13和第二環(huán)狀線圈23，兩個(gè)環(huán)狀線圈都以結(jié)合圖l解釋的方式構(gòu)造。線圈13、 23彼此同軸且在軸向上 前后設(shè)置。線圈13、 23分別包括第一和第二導(dǎo)線段15、 25，第一和第 二導(dǎo)線段利用貫穿電路板的部分層12、 22的通孔16、 26接觸在一起， 以形成第一和第二環(huán)狀線圈的連續(xù)繞組。兩個(gè)環(huán)狀線圈彼此電絕緣。 此外在兩個(gè)線圈之間還分布有分離層19，其可以包括一個(gè)或多個(gè)部分 層，例如甚至包括用于將線圈解耦的屏蔽層。在中間層中的凹口中各 設(shè)置一個(gè)環(huán)形鐵心14、 24，它們被環(huán)狀線圈13、 23之一圍繞。
正如以前那樣，傳感器頭11的可濕潤部分被涂敷塑料保護(hù)層18。
圖4的傳感器頭31具有同軸且共面設(shè)置的兩個(gè)環(huán)狀線圈33、 34，它 們圍繞貫穿開口37。線圈的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于以上解釋。
本發(fā)明的電導(dǎo)率傳感器的突出之處在于緊湊的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)提高 的靈敏度。另外，它們可以使用現(xiàn)有的電路板技術(shù)方法而自動制造。
權(quán)利要求
1.電導(dǎo)率傳感器，用于測量包圍該電導(dǎo)率傳感器的介質(zhì)的電導(dǎo)率，該電導(dǎo)率傳感器包括第一環(huán)狀線圈(13；33)，其圍繞能夠被施加介質(zhì)的貫穿開口(17；37)，用于在介質(zhì)中感生電流；和第二環(huán)狀線圈(23；35)，其圍繞所述貫穿開口(17；37)，用于檢測由所述電流產(chǎn)生的磁場，其中至少一個(gè)環(huán)狀線圈(13，23；33，35)具有在多層電路板(12；22)的一個(gè)平面中分布的多個(gè)第一導(dǎo)線段(15；25)、在所述電路板(12，22)的第二平面中分布的多個(gè)第二導(dǎo)線段、以及將所述第一導(dǎo)線段(15；25)與所述第二導(dǎo)線段相連的多個(gè)通孔(16，26)，其中所述第一導(dǎo)線段(15，25)、所述第二導(dǎo)線段和所述通孔(16，26)共同形成環(huán)狀線圈(13，23)的繞組。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，通孔基本垂直于 電路板的層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，第一或第二 導(dǎo)線段為在電路板的外表面上或者在電路板中的中間層上的導(dǎo)電跡 線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，至少一個(gè) 環(huán)狀線圈包括空芯線圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，至少一個(gè) 環(huán)狀線圈包括環(huán)形鐵心線圈。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，環(huán)形鐵心在所述 第一平面和第所述二平面之間設(shè)置在電路板中的凹口內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，環(huán)形鐵心包括 實(shí)心的環(huán)形鐵心、纏繞的環(huán)帶鐵心、或者包含磁性顆粒的塑料環(huán)形鐵 心。
8. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，兩個(gè)環(huán)狀 線圈各自具有在多層電路板(12; 22)的一個(gè)平面中分布的多個(gè)第一導(dǎo)線段(15; 25)、在電路板(12， 22)的第二平面中分布的多個(gè)第 二導(dǎo)線段、以及將第一導(dǎo)線段(15; 25)與第二導(dǎo)線段相連的多個(gè)通 孔(16， 26)，其中第一導(dǎo)線段(15， 25)、第二導(dǎo)線段和通孔(16， 26)共同形成兩個(gè)環(huán)狀線圈(13， 23)的繞組。
9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，第一環(huán)狀 線圈和第二環(huán)狀線圈同軸且在軸向上前后地設(shè)置。
10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電導(dǎo)率傳感器，其中，第一環(huán) 狀線圈和第二環(huán)狀線圈同軸且共面地設(shè)置。
全文摘要
一種電導(dǎo)率傳感器，用于測量包圍該電導(dǎo)率傳感器的介質(zhì)的電導(dǎo)率，該傳感器包括第一環(huán)狀線圈(13；33)，其圍繞可被施加介質(zhì)的貫穿開口(17；37)，用于在介質(zhì)中感生電流；和第二環(huán)狀線圈(23；35)，其圍繞該貫穿開口(17；37)，用于檢測由電流產(chǎn)生的磁場，其中至少一個(gè)環(huán)狀線圈(13，23；33，35)具有在多層電路板(12；22)的一個(gè)平面中分布的多個(gè)第一導(dǎo)線段(15；25)、在電路板(12，22)的第二平面中分布的多個(gè)第二導(dǎo)線段、以及將第一導(dǎo)線段(15；25)與第二導(dǎo)線段相連的多個(gè)通孔(16，26)，其中第一導(dǎo)線段(15，25)、第二導(dǎo)線段和通孔(16，26)共同形成環(huán)狀線圈(13，23)的繞組。
文檔編號H01F5/00GK101688846SQ200780053203
公開日2010年3月31日 申請日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者安德烈亞斯·埃貝爾海姆, 托爾斯滕·佩希施泰因, 馬可·弗爾克爾 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司