專利名稱：具有屏蔽霍爾效應(yīng)傳感器的壓力計(jì)的制作方法
具有屏蔽霍爾效應(yīng)傳感器的壓力計(jì)本發(fā)明涉及一種具有霍爾效應(yīng)傳感器的壓力計(jì)。用于液壓或流體設(shè)備的壓力計(jì)_這些壓力計(jì)也具有霍爾效應(yīng)傳感器，在市場(chǎng)上和 在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這些是利用所謂霍爾效應(yīng)的裝置，借此磁場(chǎng)傳感器發(fā)射電信號(hào)，該 電信號(hào)的強(qiáng)度取決于基準(zhǔn)磁體的距離?；鶞?zhǔn)磁體典型地放置在與具有可變壓力的流體連通 的元件上，如放置在隔膜上，該元件在壓力的作用下是可變形的。移動(dòng)依據(jù)形成敏感元件的 材料可以較明顯或較不明顯其范圍從在陶瓷情況下的最小到用橡膠隔膜得到的最大。根 據(jù)在導(dǎo)管中的壓力是增大還是減小，隔膜的變形使磁體相對(duì)于磁性傳感器運(yùn)動(dòng)得更近或更 遠(yuǎn)，產(chǎn)生上述效應(yīng)。在理想情況下，傳感器測(cè)量對(duì)于除磁體運(yùn)動(dòng)得更近或更遠(yuǎn)的效應(yīng)之外的其它一切 都不敏感。實(shí)際上，對(duì)于測(cè)量是外來(lái)的并且使它失真的磁場(chǎng)可能存在。 因此，產(chǎn)生有排除這樣的雜散場(chǎng)的需要，特別是在測(cè)量區(qū)域中。因而，本發(fā)明的目的是提供一種具有霍爾效應(yīng)傳感器的壓力計(jì)，該壓力計(jì)在測(cè)量 區(qū)域中不受雜散場(chǎng)或其它不希望效應(yīng)的干擾，或者在任何情況下限制這樣的影響。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的用一種壓力計(jì)實(shí)現(xiàn)，該壓力計(jì)包括至少一個(gè)霍爾效應(yīng)壓力 傳感器、和相對(duì)于其根據(jù)待被測(cè)量的壓力可運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)磁體，其特征在于，它包括 由鐵磁性材料制成的至少一個(gè)屏蔽裝甲，該屏蔽裝甲包圍傳感器和磁體。由在附圖中作為非限制性例子表明的本發(fā)明實(shí)際實(shí)施例的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明 的這些和其它特征將變得更顯然，在附圖中

圖1表示沿通過(guò)壓力計(jì)裝置軸線的平面的豎直剖視圖；圖2表示模擬的、部分立體的豎直剖視圖；圖3表示沿通過(guò)壓力計(jì)軸線的、并且與圖1的剖面相垂直的平面的另外豎直剖視 圖；圖4表示從壓力計(jì)的上方看到的斜軸測(cè)圖，該壓力計(jì)不帶有其蓋；圖5表示在壓力計(jì)內(nèi)包括的電子卡的功能方塊圖。參照附圖，壓力計(jì)具有設(shè)有螺紋軸柄1的基體102，該螺紋軸柄1用來(lái)將壓力計(jì)連 接到待被監(jiān)視的設(shè)備上。軸柄1包括流體壓力進(jìn)口 100，該流體壓力進(jìn)口 100與腔室110連 通，該腔室Iio在另一個(gè)端部上由不銹鋼隔膜2按與其密封關(guān)系封閉。不銹鋼除保證元件 的建造簡(jiǎn)單性之外，使得可能得到最佳移動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的良好重復(fù)性、及還有對(duì)于化學(xué)物質(zhì)和高 溫的高度耐受性。在隔膜2與基體102之間的防漏密封由插入在專用基座中的墊片3的存 在而保證，該專用基座形成在基體本身上。非鐵磁性材料的銷4通過(guò)電點(diǎn)焊整體地施加到隔膜2的中央上；在銷上配合由硅 酮或另一種隔熱材料制成的支撐件5，該支撐件5具有凹口，該凹口適當(dāng)?shù)爻尚螢槿菁{磁體 6，并且相對(duì)于時(shí)間將它保持在穩(wěn)定位置中。硅酮的選擇允許磁體6相對(duì)于時(shí)間不變地保持 固定，并且也使這兩個(gè)元件的組裝非常簡(jiǎn)單，給定彈性體本身的彈性。支撐件5的形狀允許 硅酮隔板21在磁體6與銷4之間的放置，以中斷由在腔室110中存在的待被監(jiān)視的流體產(chǎn) 生的熱傳遞。這使得有可能對(duì)于磁體6和覆蓋電子部分具有相同的溫度和相同的加熱速率。翅片22提供在支撐磁體6的銷4的下部部分中，以散發(fā)由在腔室110中存在的可 能熱流體產(chǎn)生的熱量。溝槽24存在，以改善磁體6的支撐件5的錨定和穩(wěn)定性。由熱塑性材料制成的帽7成形為，與基體102是可組裝的，以便在沿中心軸線的位 置中，保持隔膜2并因此保持銷4。這三個(gè)元件又借助于鎖合夾片8整體地接合，該鎖合夾 片8也可由鐵磁性材料生產(chǎn)。
直接形成在帽7上的有兩個(gè)銷9，這兩個(gè)銷9在將電子卡10粘結(jié)到帽7上期間用 于電子卡10的對(duì)中。高精度、整體補(bǔ)償霍爾效應(yīng)傳感器11定位在電子卡10的中央處，并且直接焊接到 其上，在與其它電子元件的全部相同的側(cè)上，這些電子元件對(duì)于將磁體6向霍爾效應(yīng)傳感 器11的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是必要的。電子卡10的放大器和校準(zhǔn)電路由單個(gè)模塊構(gòu)成，該單個(gè)模塊具有用于普通-模式 干擾拒絕和只有差動(dòng)信號(hào)的放大的儀器結(jié)構(gòu)具體地說(shuō)，通過(guò)適當(dāng)?shù)靥暨x調(diào)節(jié)值，已經(jīng)使偏 移調(diào)節(jié)裝置18和增益調(diào)節(jié)裝置19盡可能獨(dú)立。況且，為了補(bǔ)償由磁體6產(chǎn)生的磁通的減 小現(xiàn)象_該磁通的強(qiáng)度隨溫度升高而下降，已經(jīng)提供溫度補(bǔ)償(NTC)，該溫度補(bǔ)償在偏移讀 數(shù)范圍上適當(dāng)?shù)仄?。所有這些電子元件，如以上提到那樣，都位于電子卡10的上部部分上，并且相對(duì) 于磁體6在相反側(cè)上。帽7成形成，允許鐵磁性材料的裝甲13借助于壓力銷和/或螺釘12固定到帽7 上。裝甲必須適當(dāng)?shù)囟ǔ叽绯刹粫?huì)由磁體6產(chǎn)生的磁通或磁場(chǎng)飽和，并且具有屏蔽傳感器 11和磁體6免受雜散磁場(chǎng)的作用。兩個(gè)上部支撐件23和下部支撐件20使裝甲13相對(duì)于時(shí)間能夠穩(wěn)定地保持到位， 因而防止在裝甲13與霍爾效應(yīng)傳感器11和磁體6之間的距離的任何變化。裝甲13形成為，使上部側(cè)13'水平地定位在霍爾效應(yīng)傳感器11的上方和使下部 側(cè)13"水平地定位在磁體6的下面，從而傳感器11和磁體6被包圍在它的內(nèi)部。籠罩或裝甲的這兩個(gè)部分由一個(gè)或多個(gè)豎直隔板13〃 ‘相互連接，這些豎直隔板 13〃 ‘用來(lái)允許由磁體6的上部部分產(chǎn)生的磁通的通過(guò)，并且在它們已經(jīng)通過(guò)霍爾效應(yīng)傳 感器11之后將它們引導(dǎo)到磁體6的下部部分中。為了增加由磁體6產(chǎn)生的磁通的強(qiáng)度，下 凹部分17已經(jīng)形成在裝甲13的上部部分中，該下凹部分17向傳感器11挖空，并且適當(dāng)?shù)?構(gòu)造成覆蓋霍爾效應(yīng)傳感器11的全部表面，如下面將更清楚解釋的那樣。定位在壓力傳感器的上部部分中的有適當(dāng)形狀的塑料罩蓋14，該塑料罩蓋14設(shè) 有聯(lián)接器14'，該聯(lián)接器14'在壓力下通過(guò)與鎖合夾片8的干涉鉤住。況且，窗口 14〃提供在蓋14上，以允許外部連接器15連接到電子卡10上，以便由 壓力傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)可經(jīng)導(dǎo)體30傳輸?shù)饺魏芜h(yuǎn)程譯碼裝置。以上描述的壓力計(jì)按如下方式工作。在被監(jiān)視的系統(tǒng)中的流體的壓力通過(guò)進(jìn)口 100傳送到腔室110中，在該處它作用 在隔膜2的表面上，它與該表面相接觸，并且使它變形。當(dāng)壓力增大時(shí)，連接到隔膜2上和 磁體6上的銷4被推向電子卡10，在該電子卡10上安裝霍爾效應(yīng)傳感器11。傳感器11產(chǎn)生電信號(hào)，該電信號(hào)將取決于傳感器離磁體6的距離，并因此取決于在腔室110中的流體壓 力。裝甲13具有屏蔽測(cè)量免受雜散磁場(chǎng)的作用，并且包圍磁體6和電子卡10，該電子卡10 具有安裝在其上的霍爾效應(yīng)傳感器11。在霍爾效應(yīng)傳感器11上方定位的下凹部分17作用 在磁通上，從而增大其強(qiáng)度。由磁體6產(chǎn)生的磁通強(qiáng)度的這種增大簡(jiǎn)化校準(zhǔn)操作，使偏移調(diào)節(jié)裝置18和增益調(diào)節(jié)裝置19更獨(dú)立，并且通過(guò)就在磁體6與霍爾效應(yīng)傳感器11之間的距離而論增大公差裕 量，簡(jiǎn)化磁體6相對(duì)于霍爾效應(yīng)傳感器11的定位。如此成形的裝甲13使得有可能使通過(guò)傳感器11的磁通對(duì)于通過(guò)外部實(shí)體，如在 壓力傳感器的附近可能存在的鐵磁體，的干擾、和由電磁閥或泵產(chǎn)生的電磁干擾，較不敏 感；這就輸出信號(hào)而論將較大穩(wěn)定性提供給壓力傳感器。電子卡10的功能圖表明在圖5中。經(jīng)輸入30，電源電壓傳輸?shù)竭^(guò)電壓保護(hù)器31和電源電壓調(diào)節(jié)器32。如此調(diào)節(jié)的 電壓向霍爾傳感器11、溫度補(bǔ)償裝置33 (它從熱敏電阻器34接收輸入信號(hào))及放大器裝置 35供給電力。傳感器11又將電氣壓力測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)窖a(bǔ)償裝置33，該補(bǔ)償裝置33又將溫 度補(bǔ)償信號(hào)傳輸?shù)椒糯笃餮b置35。由放大器裝置35輸出的信號(hào)傳輸?shù)狡普{(diào)節(jié)裝置18和 增益調(diào)節(jié)裝置19，后兩者將反饋到放大器裝置35。憑借偏移調(diào)節(jié)18和增益調(diào)節(jié)19影響的 校準(zhǔn)導(dǎo)致輸出電壓36。
權(quán)利要求
壓力計(jì)，包括至少一個(gè)霍爾效應(yīng)壓力傳感器(11)、和相對(duì)于其根據(jù)待被測(cè)量的壓力可運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)磁體(6)，其特征在于，它包括由鐵磁性材料制成的至少一個(gè)屏蔽裝甲(13)，該屏蔽裝甲(13)包圍傳感器(11)和磁體(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力計(jì)，其特征在于，裝甲(13)使一側(cè)(13')靠近傳感器 (11)，在該側(cè)(13')中，向傳感器(11)已經(jīng)形成凹部(17)，以便強(qiáng)化磁通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓力計(jì)，其特征在于，它包括電子卡(10)，在該電子卡 (10)上安裝霍爾效應(yīng)傳感器(11)。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的壓力計(jì)，其特征在于，它包括基體(102)，設(shè) 有用于流體的進(jìn)口(100)和與進(jìn)口(100)連通的腔室(110)；隔膜(2)，支撐磁體(6)，該隔 膜⑵緊密地密封腔室(110)；及帽(7)，繞所述隔膜⑵放置，以支撐所述裝甲(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓力計(jì)，其特征在于，隔膜(2)具有安置在它上的非鐵磁性材 料的至少一個(gè)銷(4)，該銷(4)與用于磁體(6)的支撐件(5)相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力計(jì)，其特征在于，支撐件(5)由硅酮或另一種隔熱材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的壓力計(jì)，其特征在于，銷(4)包括至少一個(gè)冷卻翅片 (22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任一項(xiàng)所述的壓力計(jì)，其特征在于，它包括鉤住到夾片(8)上的 罩蓋(14)，用來(lái)將所述帽(7)固定到所述基體(102)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓力計(jì)，其特征在于，蓋(14)包括窗口(14')，以允許外部 連接器(15)連接到電子卡(10)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9所述的壓力計(jì)，其特征在于，所述電子卡(10)包括溫度測(cè)量裝 置(33)，該溫度測(cè)量裝置(33)打算從霍爾效應(yīng)傳感器(11)接收指示壓力的電信號(hào)，并且將 它傳輸?shù)接脕?lái)放大補(bǔ)償信號(hào)的放大器裝置(35)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓力計(jì)，其特征在于，所述放大器裝置(35)經(jīng)偏移調(diào)節(jié)裝 置(18)和增益調(diào)節(jié)裝置(19)將放大信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)輸出(36)，該偏移調(diào)節(jié)裝置(18)和增 益調(diào)節(jié)裝置(19)反饋到所述放大器裝置(35)。
全文摘要
所描述的是一種壓力計(jì)，它包括至少一個(gè)霍爾效應(yīng)壓力傳感器(11)、和相對(duì)于其根據(jù)待被測(cè)量的壓力可運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)關(guān)聯(lián)磁體(6)。鐵磁性材料的屏蔽裝甲(13)包圍傳感器(11)和磁體(6)。屏蔽裝甲(13)優(yōu)選地在傳感器(11)的附近包括下凹部分(17)，以便增大磁通的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G01L19/14GK101849171SQ200880121070
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者E·奧馬蒂, M·G·奧馬蒂 申請(qǐng)人:馬特爾公司