專利名稱：組合壓力/溫度的緊湊型傳感器組件的制作方法
組合壓力/溫度的緊湊型傳感器組件
對相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求請求2011年8月18日提交的美國臨時專利申請No. 61/524，989的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過援弓I的方式納入本說明書。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的傳感器設(shè)備一直用于測量壞境狀況。例如，通過傳統(tǒng)的壓力傳感器設(shè)備產(chǎn)生的信號信息，可以監(jiān)測和通過有線連接將壓力狀況電傳遞給遠(yuǎn)程位置。一個壓力傳感器組件的示例在授予Bishop的美國專利4，875，135中示出。在某些情況下，傳統(tǒng)的傳感器設(shè)備同時包括溫度傳感器和壓力傳感器，以測量各自環(huán)境的溫度和壓力。組合壓力/溫度的傳感器組件的示例在美國專利5，974，893、美國專利7，000，478、美國專利7，762，140、美國專利4，716，492、美國專利No. 7，434，470以及美國專利公開文本No. 2010/0002745A1中示出。
一種類型的傳統(tǒng)壓力/溫度傳感器組件包括多個部件。例如，傳統(tǒng)的壓力傳感器組件可包括具有螺紋的金屬基體部件，以便將壓力傳感器組件安裝到主設(shè)備例如發(fā)動機(jī)組上。該壓力傳感器組件的金屬基體元件可包括杯狀或凹陷區(qū)域，在其中容納各自的壓力/ 溫度傳感器電子設(shè)備，溫度傳感器元件，和壓力傳感器元件。
壓力傳感器組件中的傳感器電子設(shè)備可被構(gòu)造為接收來自壓力傳感器元件(例如，電容傳感器元件，電阻傳感器元件，等)和/或溫度傳感器元件(例如，熱敏電阻，熱電偶，等)的信號。傳感器元件檢測環(huán)境狀況，并且將適當(dāng)?shù)碾娦盘杺魉偷絺鞲衅鹘M件中的電子電路。從傳感器元件傳送到壓力傳感器電子設(shè)備的信號根據(jù)感測到的流體環(huán)境狀況而改變。
除了金屬基體元件，典型的傳感器組件可進(jìn)一步包括與壓力傳感器電子設(shè)備電耦合的連接器部件。典型地，連接器部件的至少一部分可安裝在壓力傳感器組件的杯狀區(qū)域中以支撐和進(jìn)一步保護(hù)杯狀區(qū)域中的壓力傳感器電子設(shè)備免受有害環(huán)境因素的影響。連接器部件的與在杯狀區(qū)域中的部分相反的一部分可暴露在杯狀區(qū)域外，以容納電線端頭，在連接器部件的該部分上將壓力信息傳遞給遠(yuǎn)程位置。在某些情況下，基體部件的一部分壓接以將連接器固定到傳感器設(shè)備的基體元件上。壓接到基體元件的連接器的端頭將壓力傳感器元件和各自的處理電路保特在杯狀區(qū)域中。
處理從壓力傳感器元件和溫度傳感器元件接收到的信號之后，電子設(shè)備典型地產(chǎn)性一個或多個輸出信號，該輸出信號通過壓力傳感器組件的連接器被傳送到遠(yuǎn)程位置。
如上所述，傳統(tǒng)的傳感器組件已被構(gòu)造成同時包括感測壓力的壓力傳感器元件和感測流體溫度的溫度傳感器元件。然而，這樣的傳統(tǒng)設(shè)備通常制造起來比較昂貴，尺寸大， 并且容易損壞。
例如，一個傳統(tǒng)的傳感器組件包括圓形陶瓷壓力傳感器元件和溫度傳感器元件。 在該組件中，溫度傳感器元件的各條導(dǎo)線穿過在圓形壓力傳感器元件上開的孔。圓形壓力傳感器元件價格昂貴并且很難制造。由于需要相當(dāng)精確的孔定位，因此在圓形壓力傳感器元件中開孔造價昂貴。
另一個傳統(tǒng)傳感器組件包括通過一個或多個噴射模塑工藝有效涂敷以塑料的溫度傳感器元件和各自的導(dǎo)線。在該實施例中，當(dāng)裝配在壓力/溫度傳感器設(shè)備中時，涂塑的溫度傳感器元件延伸到用于接收監(jiān)測流體的傳感器組件的端口之外。這種設(shè)計的缺點(diǎn)在于溫度傳感器元件上的塑料源層不能對防止損壞提供高度保護(hù)。例如，當(dāng)包括有塑料涂敷的溫度傳感器元件的傳感器組件從I米高掉下時，塑料涂覆的溫度傳感器元件會很容易破裂。如果定后傳感器組件用于預(yù)期應(yīng)用中以監(jiān)測腐蝕性流體的壓力/溫度，溫度傳感器元件將暴露于流體引起損壞。
使傳統(tǒng)傳感器組件更有魯棒性的一個方法是制造一種具有更厚涂層的溫度傳感器元件的注模，這可以提高其強(qiáng)度；然而，傳感器組件的尺寸會非常大。
此外，根據(jù)應(yīng)用，期望改變溫度傳感器元件延伸到用于接收監(jiān)測流體的傳感器組件的端口之外的長度。使用噴射模塑處理器來制造涂層以保護(hù)溫度傳感器元件是不可取的，這是由于任何對長度的調(diào)整將需要一個新的注模。因為注模昂貴，所以這是不可取的。發(fā)明內(nèi)容
本文的實施例關(guān)于傳統(tǒng)傳感器組件是背離的。例如，對比傳統(tǒng)系統(tǒng)，本文的某些實施例目的在于減小壓力/溫度傳感器組件的尺寸，同時提供高魯棒性的組件，能夠通過跌落測試而不被損壞。如下面所討論的，在多項有助于制造尺寸更小，裝配更易以及物理上更穩(wěn)固的傳感器組件的技術(shù)中，本文的實施例可包括使用矩形壓力傳感器元件，金屬探針，坐寸ο
更具體地，在一個實施例中，傳感器組件包括矩形壓力傳感器元件(例如，陶瓷壓力傳感器元件)以及耦合以從矩形壓力傳感器元件接收信號的電子電路。壓力傳感器元件感測流體的壓力。傳感器組件可包括開口式液密通道，其中從傳感器組件的入口開口部傳送流體到感測壓力的矩形壓力傳感器元件的表面。傳感器可進(jìn)一步包括封閉式的液密通道，其至少一部分由如金屬的材料制造。與開口式液密通道相比，該封閉式液密通道防止物理暴露在被監(jiān)測流體中。封閉式液密通道至少從傳感器組件的入口開口部延伸至在與矩形壓力傳感器元件相鄰路徑的至少一部分上的電子電路處。傳感器組件進(jìn)一步包括溫度傳感器元件，其被設(shè)置在封閉式液密通道與入口開口部較近的一端內(nèi)。被設(shè)置在封閉式液密通道中的至少一個導(dǎo)電連接可將溫度傳感器元件電連接到電子電路上。
根據(jù)另外的實施例，為了提供更好的熱響應(yīng)，傳感器組件可包括被設(shè)置在封閉式液密通道的至少一部分內(nèi)的導(dǎo)熱填充物。該導(dǎo)熱填充物提供了在溫度傳感器元件和溫度傳感器元件駐留其中的封閉式液密通道的端部之間的一條導(dǎo)熱路徑。封閉式液密通道的端部可包括溫度傳感器元件駐留其中的空心金屬探針或管子。由于是封閉和液密的，中空金屬探針防止管子內(nèi)部的溫度傳感器元件暴露于流體。根據(jù)被測流體的類型，中空的金屬探針可由任何合適的材料制成，諸如不銹鋼，黃銅等。
與前述傳統(tǒng)應(yīng)用中所使用的注模相比，根據(jù)此處所述實施例，中空金屬探針可制成任何合適的長度，無需制造昂貴的注模。
傳感器組件中，封閉式液密通道端部(例如，包括有溫度傳感器元件的中空探針部分)的外表面可暴露于流體。封閉式液密通道防止電子電路，一個或多個導(dǎo)電連接，電子電路等暴露于流體。與此相反，開口式液密通道提供了一個導(dǎo)管，其中將流體從傳感器組件的入口開口部傳送到壓力傳感器元件的表面。
根據(jù)又一實施例，溫度傳感器元件駐留其中的中空金屬探針的一端(在封閉式液密通道的端部)延伸到傳感器組件的入口開口部之外，使得中空金屬探針中的溫度傳感器元件在開口式液密通道外部的位置來檢測流體樣品溫度。
傳感器組件可包括帶外螺紋的基體元件。帶外螺紋的基體元件的第一端可包括入口開口部和在其中接收流體并將其傳遞到矩形壓力傳感器元件的環(huán)形孔腔。帶外螺紋的基體元件的第一端處的環(huán)形孔腔可形成開口式液密通道的至少一部分。帶外螺紋的基體元件的第二端包括環(huán)形開孔的中空容積部，其中至少容納電子電路和矩形陶瓷壓力傳感器元件。如上所述，傳感器組件中空金屬探針的至少一部分可駐留在并延伸穿過帶外螺紋的基體元件第一端處的環(huán)形孔腔。
矩形壓力傳感器元件是從多個壓力傳感器元件的晶片上切割下來的。
本文討論的其他實施例包括所謂的中板組件。中板組件包括至少一個盤形元件和管狀元件的組合，管狀元件放置位置基本上與中板組件中的盤形元件的表面垂直。中板組件的盤形元件于被設(shè)置在矩形壓力傳感器元件和傳感器組件的入口開口部端部之間的傳感器組件中。
溫度傳感器元件可位于中板組件的管狀元件的端部。諸如絕緣電線，走線等的導(dǎo)電連接，從溫度傳感器元件延伸，穿過管狀元件和盤形元件，到靠近盤形元件的圓周邊緣的位置。導(dǎo)電連接可進(jìn)一步環(huán)繞矩形壓力傳感器元件，從盤形元件的圓周邊緣延伸到電子電路。
如進(jìn)一步描述的，中間板組件可包括穿過盤形元件的第一中空容積部。在這種情況下，第一中空容積部形成在入口開口部和矩形壓力傳感器元件的表面之間的開口式液密通道的一部分。
中板組件可包括穿過盤形元件的第二中空容積部。第二中空容積部形成入口開口部和電子電路之間的封閉式液密通道的一部分。在一個實施例中，第二中空容積部的至少一部分是孔腔，該孔腔的軸通常與管狀元件的縱軸垂直。
盤形元件可包括在圓周邊緣上的凹口，第二中空容積部的端部在該凹口中終止。 溫度傳感器元件位于中板組件中的管狀元件的一端。導(dǎo)電連接從溫度傳感器元件延伸，穿過管狀元件和在盤形元件中的第二中空容積部，穿過凹口，并在與矩形壓力傳感器元件鄰近的路徑上到達(dá)電子電路。
根據(jù)其他實施例，傳感器組件可包括中板組件，該中間板組件包括第一盤形元件和第二盤形元件。第一盤形元件可包括穿過其中的孔。第二盤形元件可包括孔，以及被設(shè)置在與第一盤形元件的表面基本垂直的探針。中板組件的盤形元件可被設(shè)置在矩形壓力傳感器元件和傳感器組件的入口開口部端部之間的傳感器組件中。
第一盤形元件和第二盤形元件可以是沖壓金屬。直角探針可從第二盤形元件中提取出。也就是說，可基于重塑或拉伸盤形元件中的部分金屬形成第二盤形元件中的探針。
中板組件可進(jìn)一步包括在第一盤形元件和第二盤形元件之間的間隔。第一盤形元件和第二盤形元件中的每一個包括一個形成開口式液密通道一部分的孔。如前所述，溫度傳感器元件可放置在探針中——探針和盤形元件之間的間隔可形成如前所述的封閉式液密通道的至少一部分。
本文的其他實施例包括盤形元件和中空探針元件。該盤形元件包括第一表平面和第二表平面。中空探針元件連接到盤形元件的第一表面平面上并且放置位置相對于該第二表面平面基本垂直。盤形元件包括第一中空容積部，其從第一表面平面延伸到第二表面平面，從而使得流體流通到傳感器組件中的壓力傳感器元件。盤形元件進(jìn)一步包括第二中空容積部，其從探針元件處徑向向外延伸到盤形元件的圓周位置，中空探針元件與第二中空容積部的組合為本文討論的封閉式液密通道的一部分。
本文討論的傳感器組件的另一個實施例包括帶螺紋的基體元件，其中將傳感器組件連接到諸如發(fā)動機(jī)組的資源。帶螺紋的基體元件包括第一中空容積部和如孔腔的第二中空容積部。第一中空容積部形成至少部分開口式液密通道；第二中空容積部形成至少部分的封閉式液密通道。
根據(jù)最后一個實施例，第一中空容積部可以是從傳感器組件的入口開口部向矩形壓力傳感器元件的表面延伸的基本為直線的路徑。第一中空容積部可將流體從入口開口部傳送到矩形壓力傳感器元件。第二中空容積部可以是多段路徑，其包括與直線路徑基本平行的第一段，以及使第二中空容積部沿徑向向外轉(zhuǎn)向的第二段。
本文討論的傳感器組件的另一個實施例包括帶螺紋的基體元件，其中將傳感器組件連接到資源。帶螺紋的基體元件包括第一中空容積部和第二中空容積部。第一中空容積部形成開口式液密通道的一部分。第二中空容積部形成封閉式的液密通道的一部分。
根據(jù)該實施例，第一中空容積部可以是從壓力傳感器組件的入口開口部向矩形壓力傳感器元件表面延伸的直線路徑。第一中空容積部將流體從入口開口部傳送到矩形壓力傳感器元件。第二中空容積部可為多段路徑，其包括與直線路徑基本平行的第一段，以及使第二中空容積部沿徑向向外轉(zhuǎn)向的第二段。探針部分連接到與入口開口部最近的第二中空容積部的端部。在一個實施例中，探針部分將封閉式液密通道延伸到第一中空容積部之外。
這些和其他實施例的變化在下面更詳細(xì)地討論。
如上所述，注意本文的實施例可包括一個或多個計算機(jī)化設(shè)備，硬件處理器設(shè)備， 匯編器，或其他類似設(shè)備的配置，來執(zhí)行和/或支撐本文公開的任何或所有方法的操作。換句話說，一個或多個計算機(jī)化設(shè)備、處理器、數(shù)字信號處理器、匯編器等可被編程或配置為執(zhí)行本文所討論的方法。
此外，盡管本文的每個不同特征、技術(shù)、結(jié)構(gòu)等可在本發(fā)明的不同地方進(jìn)行討論， 其意圖是每一個概念可相互獨(dú)立地或相互結(jié)合地被實施。相應(yīng)地，本文描述的一個或多個本發(fā)明，實施例等可以采用多種不同方式來體現(xiàn)和看待。
并且，注意本文初步討論的實施例設(shè)有具體說明每一個實施例和/或本發(fā)明或逐步要求保護(hù)的發(fā)明的新穎性方面。反而，這個簡要的描述僅提出了通用實施例和與傳統(tǒng)技術(shù)相比相應(yīng)的新穎性點(diǎn)。對于更多細(xì)節(jié)和/或發(fā)明可能的觀點(diǎn)(變換)，將讀者指引到以下進(jìn)一步討論的本發(fā)明的具體實施方式
部分和相應(yīng)附圖。


圖I為根據(jù)本文的實施例的包括有壓力傳感器元件和溫度傳感器元件的傳感器組件的示例剖面透視圖。
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如的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在不同的附圖中表示相同的部件。附圖不一定是按照比例的，而是重點(diǎn)示出實施例、原理、概念等等。
具體實施方式
如上所述，本文的實施例相對傳統(tǒng)傳感器組件有偏離。例如,對比傳統(tǒng)系統(tǒng),本文的某些實施例目的在于減小壓力/溫度傳感器組件的尺寸，同時提供高魯棒性的組件，其能夠通過跌落測試而不被損壞。
更具體地，圖I為根據(jù)本文實施例的包括有壓力傳感器元件和溫度傳感器元件的傳感器組件的示例剖面透視圖。
如圖所示，傳感器組件100包括矩形壓力傳感器元件130(以感測流體的壓力)和被耦合以接收來自壓力傳感器元件130信號的電子電路120。
盡管本文的實施例討論矩形壓力傳感器元件的使用，其他合適類型的壓力傳感器元件邊可用在傳感器組件中。矩形壓力傳感器元件的使用允許使傳感器組件比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備更小，從而節(jié)省錢和空間。優(yōu)選的矩形壓力傳感器元件尺寸是15毫米X 13毫米或更小。 在一個實施例中，壓力傳感器元件130是電容壓力傳感器元件。然而，任何合適類型壓力傳感器元件可用在壓力傳感器組件100中。
傳感器組件100包括開口式液密通道，在其中從傳感器組件100的入口開口部175 傳送流體到感測壓力的壓力傳感器元件130的表面(例如，示例圖中的底面)。顧名思義， 開口式液密通道的一端開口來接收流體并將其傳送到壓力傳感器元件130的感測表面。通道是液密的以防止流體泄漏和將流體暴露到傳感器組件100的其他元件。
在一個實施例中，矩形壓力傳感器元件是從多個壓力傳感器元件的晶片上切割下來的。然而，如前所述，注意任何合適類型的壓力傳感器元件可以用在這里。
傳感器組件100可進(jìn)一步包括封閉式的液密通道，最好是其至少一部分用金屬制造。與從入口開口部175傳送流體的開口式液密通道對比，該封閉式液密通道防止將流體暴露在封閉式液密通道中的任何物品(例如，溫度傳感器元件170，一個或多個導(dǎo)電連接 160，等)中。因此，該封閉式液密通道作為屏蔽來防止將流體暴露在傳感器組件100的元件中。
在一個實施例中，溫度傳感器元件170是表面貼裝器件。導(dǎo)線160可以是柔性電路板。
在一個實施例中，封閉式液密通道至少從傳感器組件100的入口開口部175延伸至在鄰近壓力傳感器元件130的路徑的至少一部分上的電子電路120。
如前所述以及如圖所示，傳感器組件100可進(jìn)一步包括設(shè)置在封閉式液密通道與入口開口部175較近的一端(例如，管狀元件165)中的溫度傳感器元件170。這允許從流體介質(zhì)到溫度傳感器的改進(jìn)的快速傳熱。
設(shè)置在封閉式液密通道中的一個或多個導(dǎo)電連接160(例如，多個絕緣電線，柔性電路板的電路走線，等)將溫度傳感器元件170電耦合到電子電路120。
注意，一個實施例中，傳感器組件100包括導(dǎo)熱材料172。該導(dǎo)熱材料172設(shè)置在封閉式液密通道的至少一部分諸如管狀元件165中。根據(jù)該實施例，導(dǎo)熱材料172 (例如， 填充物)填充管狀元件165，提供了在溫度傳感器元件170和溫度傳感器元件170駐留其中的封閉式液密通道(例如，管狀元件165) —端之間的一條導(dǎo)熱路徑(以及潛在的電絕緣路徑)。
管狀元件165可用諸如不銹鋼、黃銅、銅等的任何合適類型的金屬材料制成，這取決于被測流體的腐蝕性能。相應(yīng)地，在一個實施例中，封閉式液密通道可包括溫度傳感器元件170駐留其中的空心金屬探針(例如，管狀元件165)。如上所述，中空金屬探針防止溫度傳感器元件170暴露在被監(jiān)測流體中。溫度傳感器元件170暴露于流體可引起損壞。
如圖所示，封閉式液密通道端部(例如，包括有溫度傳感器元件170的中空探針部分)的外表面暴露于流體。流體的溫度經(jīng)過管狀元件165和導(dǎo)熱材料172到達(dá)溫度傳感器元件170。
在一個實施例中，僅由非限制性實例方式表示，注意管狀元件165(例如，溫度傳感器元件170駐留其中的中空金屬探針)的一端延伸到傳感器組件100的入口開口部175 之外，從而中空金屬探針中的溫度傳感器元件在傳感器組件100的開口式液密通道外部的位置來檢測流體樣品溫度。這使得從流體介質(zhì)到溫度傳感器的快速傳熱的最大化。根據(jù)另外的實施例，管狀元件165可終止在入口開口部175的內(nèi)部。
如圖所示，傳感器組件100可包括帶外螺紋的基體元件150。然而，任何其他合適的連接機(jī)構(gòu)(例如，除了螺紋)可以用來將傳感器組件100連接到各自主機(jī)上。
基體元件150 (例如，由金屬或其他合適材料制成)的第一端(例如,在入口開口部175處)可包括至少部分通過在基體元件150中的環(huán)形孔腔形成的入口開口部175?；w元件150中的環(huán)形或圓柱形孔腔接收和傳遞流體到壓力傳感器元件130。
在一個實施例中，基體元件150端部處的環(huán)形孔腔形成通過傳感器組件100的至少一部分的開口式液密通道。注意基體元件150的第二端包括中空容積部(例如，環(huán)形孔腔)，在其中至少容納電子電路120和壓力傳感器元件130。如上所述，傳感器組件100的管狀元件165的至少一部分駐留在基體元件150的環(huán)形孔腔，并通過探針穿過基體元件150 的環(huán)形孔腔。
本文討論的另外的實施例可包括所謂的中板組件140 (正如接下來附圖中進(jìn)一步討論的)。一個實施例中，中板組件140包括至少一個盤形元件和管狀元件165的組合。管狀元件165被設(shè)置為基本與中板組件140中的盤形元件的表面垂直。如圖所示，中板組件 140的盤形元件的至少一部分可設(shè)置在壓力傳感器元件130和傳感器組件100的入口開口部175端部之間的傳感器組件100中。
注意，傳感器組件100中開口式液密通道的一部分(例如，基體元件150螺紋部分內(nèi)的圓柱形孔腔)可包括從傳感器組件100中的入口開口部175延伸的管狀元件165。因此，管狀元件165 (例如，封閉式液密通道的一部分)駐留在基體元件的圓柱形孔腔內(nèi)，并延伸穿過開口式液密通道的至少一部分。
圖2為根據(jù)本文的實施例的說明傳感器組件中元件分解圖的示例圖。
如圖所示，傳感器組件100可包括若干包括基體元件150的部件?；w元件150包括在入口開口部175處的中空容積部，以沿著軸280向壓力傳感器元件130傳送流體。密封環(huán)210提供基體元件150和中板組件140的底面之間的液密密封?；w元件包括中空容積部208或杯狀區(qū)域，其中至少駐留有中板組件140、保持器220 (例如，由塑料、金屬等制成)、壓力傳感器元件130、電子電路120以及連接器110較低的部分。
顧名思義，保持器220使得中板組件140上表面上的密封環(huán)230，壓力傳感器元件 130，以及電子電路120的組合排齊。
連接器110耦合到電子電路120上，并允許壓力/溫度信息向遠(yuǎn)程位置的傳送。
當(dāng)裝配時，傳感器組件100中的部件形成開口式液密通道。例如，開口式液密通道通過基體元件150中入口開口部175處的孔腔、密封環(huán)210的內(nèi)部部分、穿過中板組件的中空容積部245、密封環(huán)230的內(nèi)部部分以及壓力傳感器元件130的底面的組合而形成。
此外，當(dāng)裝配時，傳感器組件100的元件形成封閉式液密通道。例如，封閉式液密通道通過管狀元件165、穿過中板組件140到凹口 420的中空容積部以及傳感器組件100中的其他中空空間(例如，保持器220中的凹口 298)的組合而形成，該其他中空空間使得管狀元件165中的溫度傳感器元件170和電子電路120之間的導(dǎo)電連接得以通過。在一個實施例中，導(dǎo)電連接160連接到在管狀元件165端部的溫度傳感器元件170并穿過中板組件 140的盤形元件到達(dá)電子電路120的端子288。凹口 420和凹口 298提供一個間隔以容納導(dǎo)電連接160的通過。使用矩形壓力傳感器元件使得在保持器220中制造凹口 298從而容納導(dǎo)電連接160的通過成為可能。
圖3為根據(jù)本文的實施例說明的電子電路和矩形壓力傳感器元件的示例透視圖。
如圖所示，在第一表面上，壓力傳感器元件130包括壓力感測表面325，在其中感測與被監(jiān)測流體相關(guān)聯(lián)的壓力。在壓力感測表面325(例如，在開口式液密通道的一端)的對立面具有電子電路120以處理壓力傳感器元件130和溫度傳感器元件170所接收到的信號。
圖4為根據(jù)本文的實施例的中板組件的示例透視圖。
如前面所討論的，溫度傳感器元件170可位于中板組件140中的管狀元件165的一端。當(dāng)裝配時，傳感器組件100中諸如絕緣電線、走線等的導(dǎo)電連接160，從溫度傳感器元件170延伸，穿過管狀元件165和盤形元件400，到達(dá)靠近盤形元件400的圓周邊緣505 (例如，靠近或圍繞凹口 420)的位置。由在前附圖所提到的，導(dǎo)電連接160可進(jìn)一步從環(huán)繞或者鄰進(jìn)相對于壓力傳感器元件130的路徑上的盤形元件400的圓周邊緣延伸，到達(dá)電子電路 120。
在一個實施例中，由于壓力傳感器元件130為矩形，因此在壓力傳感器元件130和基體元件150的內(nèi)壁之間具有空間(例如，凹口 298)。該空間提供了一個路徑，其中導(dǎo)電連接160圍繞壓力傳感器元件130而不是穿過壓力傳感器元件130布線。使用該空間使得制造尺寸更小的傳感器組件100成為可能。CN 102980714 A書明說8/10 頁
如本文進(jìn)一步描述的，中板組件140可包括穿過盤形元件400的中空容積部245， 在其中從盤形元件400的底面向盤形元件400的頂面?zhèn)魉土黧w。在這種情況下，中空容積部24 5形成在入口開口部175和矩形陶瓷壓力傳感器元件130的壓力感測表面325之間的開口式液密通道的一部分。在盤形元件400底面上的環(huán)210內(nèi)部，以及在盤形元件400頂面上的環(huán)230的內(nèi)部還形成了開口式液密通道的一部分。
中板組件140可包括穿過盤形元件400的中空容積部430 (例如，一段或多段)。 中空容積部430形成在管狀元件165中的溫度傳感器元件170和電子電路120之間的封閉式液密通道的一部分。在一個實施例中，中空容積部的至少一部分是孔腔，該孔腔的軸通常與管狀元件的縱軸垂直。
如圖所示，和如先前討論的，盤形元件400可包括圓周邊緣上的凹口 420，中空容積部430的端部在該凹口中終止。溫度傳感器元件170位于管狀元件165的一端。導(dǎo)電連接160從溫度傳感器元件170延伸，穿過管狀元件165和盤形元件400的中空容積部430， 穿過凹口 420，并在與矩形陶瓷壓力傳感器元件130鄰近的路徑上到達(dá)電子電路120。
圖5為根據(jù)本文的實施例的中板組件的示例橫截面圖。
如先前討論的，中板組件140包括盤形元件400和中空探針元件(例如，管狀元件 165)。盤形元件400包括彼此基本平行放置的頂面和底面平面。管狀元件165 (例如，中空探針元件)連接到盤形元件400并設(shè)置在相對于盤形元件400的底面平面基本垂直的位置。
盤形元件400可由堅固的金屬材料片形成，其中，一個或多個中空容積部245 (例如，孔)從頂面平面延伸穿過盤形元件400到底面平面，以使得流體通過并穿過盤形元件 400到達(dá)傳感器組件100內(nèi)的壓力傳感器元件130。
根據(jù)進(jìn)一步的實施例，盤形元件400進(jìn)一步包括獨(dú)立于中空容積部245的中空容積部430。中空容積部430的至少一部分從管狀元件165連接到盤形元件400上的區(qū)域，徑向向外延伸到盤形元件400的圓周位置，諸如凹口 420。
管狀元件165 (例如，中空探針元件)與穿過盤形元件400的中空容積部430的組合形成封閉式液密通道的一部分。
在一個實施例中，管狀元件165裝在盤形元件400的凸出部分(其中挖出中空容積部430)。該凸出部分延伸到所示的盤形元件400的底面之外。
圖6為根據(jù)本文的實施例的中板組件的示例透視圖。
根據(jù)這個實施例，傳感器組件100包括中板組件140，其包括第一盤形元件630-1 和第二盤形元件630-2。盤形元件630的組合形成中板組件140。
第一盤形元件630-1可包括穿過其中的孔610。第二盤形元件630_2也可包括孔 610以及設(shè)置為與所示出的第一盤形元件630-1的表面基本垂直的探針640。
以如前所討論的類似的方式，中板組件的盤形元件630可設(shè)置在矩形陶瓷壓力傳感器元件130和傳感器組件100的入口開口部175端部之間的傳感器組件100中。
在一個實施例中，第一盤形元件630-1和第二盤形元件630-2通過諸如不銹鋼、 鋁、黃銅、銅等的沖壓材料形成。
第二盤形元件630-2中的探針640可基于對盤形元件630_1內(nèi)的一部分材料進(jìn)行重塑、拉伸、沖壓、牽引等而形成。這樣就提供了第二盤形元件630-2和探針640的單件制12CN 102980714 A書明說9/10 頁造。
圖7為根據(jù)本文的實施例的中板組件的示例橫截面圖。
中板組件140可通過將盤形元件630-1連接到盤形元件630_2上而形成。在該實施例中，由于盤形元件630-1是凹的，中板組件140包括在第一盤形元件630-1和第二盤形元件630-2之間的間隔710 (例如，中空容積部)。如前所述，第一盤形元件630-1和第二盤形元件630-2中的每一個可包括形成開口式液密通道的一部分的孔610。
如前所述，溫度傳感器元件170可設(shè)置在探針640中。在一個實施例中，探針640 和在盤形元件630之間的間隔710形成了上面討論的封閉式液密通道的至少一部分。
圖8為根據(jù)本文的實施例的說明傳感器組件和各自部件的示例橫截面圖。
如圖所示，傳感器組件800包括帶有螺紋的基體元件650-2，其中將傳感器組件 800連接到諸如發(fā)動機(jī)組的資源。傳感器組件800進(jìn)一步包括基體元件650-1，其包括中空容積部，在該中空容積部中容納諸如電子電路120、壓力傳感器元件130、0型圈892等的傳感器組件的部件。
中空容積部850-1和中空容積部850-2在基體元件650_2中形成?；w元件650_2 可被焊接到基體元件650-1上以形成一個單一的基體元件650。
基體元件650-1可由諸如鋁、不銹鋼等的任何合適材料制造?；w元件650-2可由諸如鋁、不銹鋼等的任何合適材料制造。
如圖所示，帶有螺紋的基體元件650-2至少包括第一中空容積部850-1和第二中空容積部850-2?；w元件650-2中的第一中空容積部850-1形成部分的開口式液密通道， 該開口式液密通道將流體從入口開口部875傳送到壓力傳感器元件130的感測表面?；w元件650-2中的第二中空容積部850-2形成封閉式液密通道的一部分。
在一個實施例中，第一中空容積部850-1為從傳感器組件800的入口開口部875 向矩形壓力傳感器元件130的表面延伸的直的圓柱形孔腔或路徑。因此，第一中空容積部 850-1將流體從入口開口部875傳送到矩形壓力傳感器元件130。
第二中空容積部850-2為多段路徑，其包括與中空容積部850-1基本平行的第一段。也就是說，中空容積部850-2的至少一部分平行于中空容積部850-1。中空容積部 850-2進(jìn)一步包括至少第二段，該第二段使中空容積部850-2從基體元件650-2的中心徑向地向外部轉(zhuǎn)向，如圖8所示。探針部分865連接到與入口開口部875最近的第二中空容積部850-2的端部。在一個實施例中，探針部分865將封閉式液密通道延伸到第一中空容積部850-1或入口開口部875之外。
圖9為根據(jù)本文的實施例的傳感器組件的示例剖面透視圖。
如圖所示，傳感器組件900包括帶有外螺紋的基體元件950-2。帶有外螺紋的基體元件950-2的第一端包括入口開口部975和環(huán)形圓柱形孔腔。傳感器組件900進(jìn)一步包括存在于圓柱形孔腔中的管狀部分910(例如，由金屬或其他合適材料制成的管子)。管狀部分的外徑基本上比基體元件950-2的圓柱形孔腔的內(nèi)徑要小。
在帶有外螺紋的基體元件950-2的第一端處的環(huán)形或圓柱形孔腔的表面與管狀部分910的外表面的組合，形成該示例性實施例中的封閉式液密通道920的至少一部分。
例如，在一個實施例中，封閉式液密通道包括在管狀部分910的外表面和基體元件950-2的圓柱形孔腔內(nèi)表面之間形成的中空容積部。溫度傳感器元件170位于在這些壁13之間形成的中空容積部中。
可將管狀部分910焊接在基體元件950-2的適當(dāng)?shù)慕佑|點(diǎn)上，來形成液密密封并防止在入口開口部975接收到的流體接觸位于中空容積部的溫度傳感器元件170。以如前所討論的類似方式，導(dǎo)電連接160提供溫度傳感器元件170和電子電路120之間的電氣連接。然而，在該示例性實施例中，導(dǎo)電連接160位于并沿著管狀部分910外表面和基體元件 950-2的圓柱形孔腔內(nèi)表面之間的空間延伸，并且不會暴露在入口開口部975接收到的流體中。
相應(yīng)地，管狀部分910的內(nèi)表面形成開口式液密通道的至少一部分。
帶有外螺紋的基體元件950-1的第二部分或端部包括中空容積部或杯狀區(qū)域(例如，環(huán)形孔中空容積部)，其中至少容納電子電路120、矩形壓力傳感器元件130等。
再次注意，此處的技術(shù)適于任何類型傳感器應(yīng)用的使用，諸如在此討論的壓力傳感器組件。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，本文的實施例不限于在該應(yīng)用中使用，以及本文討論的技術(shù)地可以很好適用于其他應(yīng)用。
雖然本發(fā)明已經(jīng)依據(jù)其中的優(yōu)選實施例被特別體現(xiàn)承描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解各種形式的變化和細(xì)節(jié)可被在此做出而不背離如所附權(quán)利要求所限定的本申請的精神和范圍。這樣的變化目的在于被本申請的范圍所涵蓋。正因如此，本申請實施例的前述描述不是意圖限制。更確切地說，任何對發(fā)明的限制體明在如下權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種傳感器組件，包括 矩形壓力傳感器元件，用于感測流體壓力； 電子電路，被耦合以從矩形壓力傳感器元件接收信號； 開口式液密通道，其中從傳感器組件的入口開口部傳送流體到感測壓力的矩形壓力傳感器元件的表面； 封閉式的液密通道，該封閉式的液密通道的至少一部分用金屬制造且部分封閉式的液密通道大體平行于開口式液密通道，封閉式液密通道至少從傳感器組件的入口開口部延伸至在鄰近矩形壓力傳感器元件的路徑的至少一部分上的電子電路處；以及 溫度傳感器元件，被設(shè)置在封閉式液密通道與入口開口部較近的一端，至少一個導(dǎo)電連接被設(shè)置在封閉式液密通道中，該導(dǎo)電連接將溫度傳感器元件電氣連接到電子電路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括 導(dǎo)熱填充物，其被設(shè)置在封閉式液密通道的至少一部分中，該導(dǎo)熱填充物提供溫度傳感器元件和溫度傳感器元件駐留其中的封閉式液密通道端部之間的導(dǎo)熱路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，其中封閉式液密通道端部的外表面暴露于流體；以及， 其中，封閉式液密通道防止電子電路、至少一個導(dǎo)電連接和電子電路暴露于流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，其中封閉式液密通道包括溫度傳感器元件駐留其中的中空金屬探針，該中空金屬探針防止在管內(nèi)的溫度傳感器元件暴露于流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器組件，其中溫度傳感器元件駐留其中的中空金屬探針的一端延伸到傳感器組件的入口開口部之外，使得中空金屬探針中的溫度傳感器元件在開口式液密通道外部的位置來檢測流體樣品的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括 帶螺紋的基體元件，該帶螺紋的基體元件的第一端包括入口開口部和在其中接收流體并將其傳遞到矩形壓力傳感器元件的環(huán)形孔腔，該帶螺紋的基體元件的第一端處的環(huán)形孔腔形成開口式液密通道的至少一部分，該帶螺紋的基體元件的第二端包括環(huán)形開孔的中空容積部，其中至少容納電子電路和矩形壓力傳感器元件；以及 其中，該中空金屬探針的至少一部分駐留在并延伸穿過帶螺紋的基體元件第一端處的環(huán)形孔腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，其中矩形壓力傳感器元件尺寸小于15毫米X 13毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括 中板組件，其包括至少一個盤形元件和管狀元件的組合，該管狀元件被設(shè)置為基本上與中板組件中的盤形元件的表面平面垂直；以及 其中，中板組件的盤形元件被設(shè)置在矩形壓力傳感器元件和傳感器組件的入口開口部端部之間的傳感器組件中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器組件，其中，溫度傳感器元件位于中板組件的管狀元件的一端，所述至少一個導(dǎo)電連接從溫度傳感器元件延伸，穿過管狀元件和盤形元件，至靠近盤形元件的圓周邊緣的位置，所述至少一個導(dǎo)電連接進(jìn)一步從環(huán)繞矩形壓力傳感器元件的盤形元件的圓周邊緣延伸，至電子電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器組件，其中，中板組件包括穿過盤形元件的第一中空容積部，該第一中空容積部形成在入口開口部和矩形壓力傳感器元件的表面之間的開口式液密通道的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器組件，其中，中板組件包括穿過盤形元件的第二中空容積部，該第二中空容積部形成環(huán)繞壓力傳感器元件至電子電路的封閉式液密通道的一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器組件，其中，第二中空容積部的至少一部分是孔腔，該孔腔的軸大體與管狀元件的縱軸垂直。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器組件，其中，盤形元件包括在圓周邊緣上的凹口，第二中空容積部的端部在該凹口中終止；以及 其中，溫度傳感器元件位于中板組件中的管狀元件的一端，所述至少一個導(dǎo)電連接從溫度傳感器元件延伸，穿過管狀元件和在盤形元件中的第二中空容積部，穿過凹口，在與矩形陶瓷壓力傳感器元件鄰近的路徑上至電子電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括 中板組件，包括第一盤形元件和第二盤形元件，第一盤形元件包括孔，第二盤形元件包括與第一盤形元件的孔對準(zhǔn)的孔，以及被設(shè)置為與第一盤形元件的表面基本垂直的探針；以及 其中，中板組件的盤形元件被設(shè)置在矩形壓力傳感器元件和傳感器組件的入口開口部端部之間的傳感器組件中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器組件，其中，第一盤形元件和第二盤形元件為沖壓金屬；以及 其中，基于重塑第二盤形元件中的金屬而形成第二盤形元件中的探針。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器組件，其中，中極組件包括在第一盤形元件和第二盤形元件之間的間隔； 其中，第一盤形元件和第二盤形元件中的每一個包括形成開口式液密通道的一部分的孔；以及 其中，溫度傳感器元件可設(shè)置在探針中，該探針和所述間隔形成封閉式液密通道的至少一部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括 帶螺紋的基體元件，其中將傳感器組件連接到資源，該帶螺紋的基體元件包括第一中空容積部和第二中空容積部，第一中空容積部形成部分的開口式液密通道，第二中空容積部形成部分的封閉式液密通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的傳感器組件，其中，第一中空容積部為從壓力傳感器組件的入口開口部向矩形陶瓷壓力傳感器元件的表面延伸的直線路徑，第一中空容積部將流體從入口開口部傳送到矩形陶瓷壓力傳感器元件；以及 其中，第二中空容積部為多段路徑，其包括與直線路徑基本平行的第一段，以及使第二中空容積部徑向向外轉(zhuǎn)向的第二段。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括 探針部分，其連接到與入口開口部最近的第二中空容積部的端部，探針部分將封閉式液密通道延伸到第一中空容積部之外。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括 帶螺紋的基體元件，該帶螺紋基體元件的第一端包括入口開口部和環(huán)形孔腔，該帶外螺紋的基體元件的第一端處的環(huán)形孔腔的表面與管狀部分的外表面的組合形成封閉式液密通道的至少一部分，管狀部分的內(nèi)表面形成開口式液密通道的至少一部分，該帶螺紋的基體元件的第二端包括環(huán)形開孔的中空容積部，其中至少容納電子電路和矩形壓力傳感器元件。
21.一種裝置，包括 盤形元件，其包括第一表面平面和第二表面平面； 中空探針元件，該中空探針元件連接到盤形元件并被設(shè)置為相對于盤形元件的第一表面平面基本垂直；以及 盤形元件包括第一中空容積部，該第一中空容積部從第一表面平面延伸到第二表面平面，以允許流體流通到傳感器組件中的壓力傳感器元件，該盤形元件進(jìn)一步包括第二中空容積部，該第二中空容積部從探針元件處徑向向外延伸到盤形元件的圓周位置，中空探針元件與第二中空容積部的組合為液密通道。
全文摘要
一種傳感器組件包括矩形壓力傳感器元件和被耦合以從壓力傳感器元件接收信號的電子電路。傳感器組件的開口式液密通道從傳感器組件的入口開口部傳送流體到矩形壓力傳感器元件的表面。傳感器組件進(jìn)一步包括封閉式的液密通道，其至少一部分用金屬制造。封閉式液密通道至少從傳感器組件的入口開口部延伸至在鄰近矩形陶瓷壓力傳感器元件的路徑的至少一部分上的電子電路處。傳感器組件包括溫度傳感器元件，其被設(shè)置在封閉式液密通道的端部中。設(shè)置在封閉式液密通道中的導(dǎo)電連接，將溫度傳感器元件電氣連接到電子電路上。
文檔編號G01L9/12GK102980714SQ201210395339
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者N·G·帕帕迪斯, J·P·斯瓦瑞塔, O·R·格哈尼, J·E·吉拉爾, A·F·茲維耶澤, P·T·J·杰尼森, E·諾伯格 申請人:森薩塔科技公司