本發(fā)明涉及一種高度測量裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及一種包括無液壓力傳感器的高度測量裝置。本發(fā)明還涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的便攜式物品，例如腕表。

背景技術(shù)：

許多海拔高度測量裝置是已知的，包括感測元件為無液測壓儀的跳傘測高計。這種測高計典型地包括表盤，該表盤的時圈從0米高度標(biāo)定刻度至4000米高度。由多個市面上銷售的測高計的申請人完成的實驗分析顯示出了遲滯現(xiàn)象。該線性誤差通過計算這種測高計機構(gòu)中的摩擦力的功來得以證明。由于絕對高度測量誤差隨著高度降低而減小，因此在降落的時候?qū)C構(gòu)進(jìn)行設(shè)置。這些測高計被設(shè)置在0米與3000米高度之間,這是因為觀察到如果高度達(dá)到3000米高以上,則測量誤差會增大。從而，對于測高計中的一個，0米與3000米高度之間的最大誤差達(dá)到了21米；而對于另一個達(dá)到了34米。由此可見，被實驗分析的跳傘測高計具有線性誤差，這種線性誤差導(dǎo)致了大約1％的測量不準(zhǔn)確度。此外，考慮到真空傳感器的特征分布和設(shè)計這種測高計所帶來的制造公差，需要進(jìn)行預(yù)先校準(zhǔn)。就上述類型的測高計而言，該校準(zhǔn)非常繁瑣。這種校準(zhǔn)由受過該任務(wù)的專業(yè)訓(xùn)練的人來手動地執(zhí)行，并且需要由測高計依次讀取在等于海平面氣壓的壓力下，然后例如在等于4000米高度的壓力下，并且然后再次在等于0米的壓力下等等所顯示的值。每次都需要對機構(gòu)進(jìn)行調(diào)整以使得所顯示的高度對應(yīng)于周圍壓力值。執(zhí)行這種逐次反復(fù)來逐步降低測高計測量誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

除了其他目標(biāo)外，本發(fā)明的目標(biāo)還在于通過提供具有最小可能的遲滯現(xiàn)象的精確的高度測量裝置來克服上述問題。

為此，本發(fā)明涉及一種高度測量裝置，其包括布置為根據(jù)增大或減小的待測氣壓而沿著直線方向壓縮或展開的氣壓傳感器，所述氣壓傳感器的變形運動借助傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為致動系統(tǒng)在垂直于氣壓傳感器的直線變形方向的平面中的樞轉(zhuǎn)運動，所述致動系統(tǒng)驅(qū)動指針的樞轉(zhuǎn)，該指針在標(biāo)有刻度的圓形刻度盤上移動，氣壓傳感器布置為能夠相對于高度測量裝置的其他部件沿著氣壓傳感器的直線變形方向在一個方向或相反的方向上移動，其特征在于，氣壓傳感器安裝在固定于支撐件的底座上，所述支撐件與外罩形成表殼。

作為這些特征的結(jié)果，本發(fā)明提供了具有極高測量精度的高度測量裝置。這些顯著的結(jié)果得以實現(xiàn)是由于根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的測量精度不受氣壓傳感器中的任何尺寸變化的影響。實際上，由于能夠精確地調(diào)節(jié)氣壓傳感器相對于高度調(diào)節(jié)裝置的其他部件的位置，因此徹底抵消了氣壓傳感器的制造公差。

作為這些特征的結(jié)果，本發(fā)明提供了校準(zhǔn)操作相當(dāng)簡單并且如果需要的話可以實現(xiàn)自動化的高度測量裝置。這些顯著的結(jié)果得以實現(xiàn)是由于僅利用兩個設(shè)置操作(一個在等同于海平面的氣壓下執(zhí)行，另一個例如在對應(yīng)于4000米高度的壓力下執(zhí)行)就足以對根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。此外，針對兩個所選擇的高度的設(shè)置操作包括：將傳動銷與支架之間的接觸點的連線布置為平行于傳動軸，然后調(diào)節(jié)氣壓傳感器相對于其他高度測量裝置部件的位置，甚至可以由無經(jīng)驗的操作者或者照相機來非常容易地對上述操作進(jìn)行視覺檢驗。執(zhí)行校準(zhǔn)所能達(dá)到的精度使得能夠獲得呈現(xiàn)出低或者零遲滯的高度測量裝置，這使得指針能夠線性地移動，并且由此在必要時使表盤旋轉(zhuǎn)超過一周，從而能夠精確地測量更高的高度。

根據(jù)本發(fā)明的補充特征，在支撐件的外周緣上設(shè)置有第一螺紋，所述第一螺紋與設(shè)置在外罩的內(nèi)周緣上的第二螺紋配合。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，氣壓傳感器為無液測壓計。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，致動系統(tǒng)包括支承在氣壓傳感器上并且剛性地緊固至傳動軸的感測元件，所述傳動軸布置為在氣壓傳感器的變形運動的作用下旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，承載感測元件的傳動軸在垂直于氣壓傳感器的直線變形方向的方向上延伸。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，剛性地固定至傳動軸的傳動銷將氣壓傳感器的變形運動傳送至致動系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，致動系統(tǒng)包括支架，所述支架設(shè)置有圓弧形的帶齒區(qū)段，所述帶齒區(qū)段與小齒輪嚙合，所述小齒輪與軸管結(jié)合成一體，指針安裝在軸管上。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，高度測量裝置包括布置為使感測元件保持支承在氣壓傳感器上的彈性裝置。

根據(jù)第一變型，所述彈性裝置包括在支架上施加彈性回程力的螺旋彈簧。

根據(jù)第一變型，所述彈性裝置包括盤簧，所述盤簧的內(nèi)彎部緊固至安裝有指針的主軸。優(yōu)選地，在盤簧與安裝有指針的主軸之間設(shè)置有滾珠軸承。

本發(fā)明還涉及一種內(nèi)部封裝有根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的便攜式物品，例如腕表。

附圖說明

基于根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的實施例的如下詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得更清楚，該示例僅參考附圖而以非限制性說明的方式給出，其中：

-圖1為根據(jù)本發(fā)明的在內(nèi)部封裝有高度測量裝置的腕表表殼的透視圖。

-圖2為根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的透視圖。

-圖3為根據(jù)本發(fā)明的在內(nèi)部封裝有高度測量裝置的由外罩和支撐件形成的表殼的分解透視圖。

-圖4為沿著在內(nèi)部封裝有高度測量裝置的腕表表殼的12點鐘-6點鐘軸線的橫截面圖。

-圖5為根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的透視圖，該高度測量裝置被螺旋彈簧壓縮，以使感測元件與氣壓傳感器保持永久接觸。

-圖6為根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的透視圖，該高度測量裝置被盤簧壓縮，以使感測元件與氣壓傳感器保持永久接觸。

-圖7為在內(nèi)部封裝有氣壓傳感器的圖3的表殼的分解透視圖。

-圖8為用于校準(zhǔn)根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的腔的分解透視圖。

-圖9為在內(nèi)部布置有根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的用于校準(zhǔn)的腔的透視圖。

-圖10為用于調(diào)節(jié)氣壓傳感器的高度的驅(qū)動系統(tǒng)的分解透視圖。

-圖11為用于將本發(fā)明的高度測量裝置固定于密封腔內(nèi)的系統(tǒng)的局部透視圖。

具體實施方式

本發(fā)明著手于提供一種盡可能精確且具有高線性度的高度測量裝置的大體創(chuàng)造性理念。為此，本發(fā)明提供這樣一種高度測量裝置：其可以抵消各個部件的制造誤差，尤其是氣壓傳感器的制造誤差，從而確保高度測量的高線性度。然而，為了確保測量的線性度和精度，還力求盡可能使在本發(fā)明的高度測量裝置工作期間出現(xiàn)的摩擦力最小化。最終，對根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置的校準(zhǔn)僅需要進(jìn)行兩次測量，一次在對應(yīng)于海平面的氣壓下進(jìn)行，另一次在對應(yīng)于所選高度的更低氣壓下進(jìn)行，這能夠顯著地簡化這些校準(zhǔn)操作，如果需要的話甚至能夠使這些校準(zhǔn)操作自動化。

由附圖標(biāo)記1整體地表示的根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置包括氣壓傳感器2，所述氣壓傳感器2布置為在待測氣壓的變化的影響下而沿著直線方向幾何變形。

尤其是如圖2中清楚地示出的，氣壓傳感器2優(yōu)選為無液測壓儀。這是一種由通過焊接彼此組裝在一起的兩個薄波紋板(上板4a和下板4b)形成的平的、圓形、通常為金屬制的盒。由于在部分真空下對表殼進(jìn)行了密封，因此這個表殼是不透水的。氣壓傳感器2根據(jù)氣壓變化而被壓縮或展開，這使得上板4a和下板4b相互靠近或者彼此遠(yuǎn)離。氣壓傳感器2的變形運動借助傳動系統(tǒng)6轉(zhuǎn)換為致動系統(tǒng)8(該致動系統(tǒng)8驅(qū)動指針10的樞轉(zhuǎn))在垂直于氣壓傳感器2的直線變形方向的平面上的樞轉(zhuǎn)運動。如圖1中可見，指針10在設(shè)置于凸緣14上并且例如以50米的間隔而在0米與4000米之間標(biāo)定刻度的圓形刻度盤12上移動。凸緣14封裝在腕表18的表殼16中，并且可以由使用者借助旋轉(zhuǎn)表圈20來樞轉(zhuǎn)。值得注意的是，在圖中所示出的示例中，氣壓傳感器2沿著豎直的直線方向變形。

傳動系統(tǒng)6包括由臂24形成的感測元件22，在所述臂24的自由端處優(yōu)選但并非排他地設(shè)置有腳輪26，感測元件22借助該腳輪26與氣壓傳感器2的上板4a接觸。腳輪26所支承于的墊圈28固定至氣壓傳感器2的上板4a。墊圈28和腳輪26的目的在于盡可能使感測元件22與氣壓傳感器2之間的摩擦力最小化，并且由此提高高度測量裝置1的精度。

感測元件22剛性地固定至傳動軸30，所述傳動軸30沿著氣壓傳感器2的直線變形方向的垂直方向延伸。因此，在圖中所示出的示例中，傳動軸30水平地延伸。

端部設(shè)置有寶石軸承32的傳動軸30布置為在氣壓傳感器2的變形運動(這種變形運動經(jīng)由感測元件22傳送至傳動軸30)的作用下旋轉(zhuǎn)。還值得注意的是，傳動軸30安裝為軸向地運動(圖3)，而調(diào)節(jié)螺釘34與彈性帶36之間不存在游隙。通過對調(diào)節(jié)螺釘34的作用，能夠由此調(diào)節(jié)傳動軸30的縱向位置。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，剛性地固定至傳動軸30的傳動銷38將氣壓傳感器2的變形運動傳送至致動系統(tǒng)8。

更特別地，致動系統(tǒng)8包括支架40，傳動銷38抵靠支承在所述支架40的直線接觸點部段42處。如下文可見，該直線部段42充當(dāng)高度測量裝置1的校準(zhǔn)期間的基準(zhǔn)標(biāo)記。實際上，當(dāng)直線接觸點部段42平行于傳動軸30延伸時，將高度測量裝置1適當(dāng)?shù)卦O(shè)置為海平面高度。調(diào)節(jié)傳動軸30的軸向位置以實現(xiàn)上述目的。

支架40安裝為在水平面上關(guān)于豎直的樞轉(zhuǎn)軸44樞轉(zhuǎn)。支架40設(shè)置有弧形的帶齒區(qū)段46，所述帶齒區(qū)段46與小齒輪48嚙合，所述小齒輪48與管狀件50結(jié)合成一體，指針10安裝于所述管狀件50上。管狀件50可以在鐘表機芯的時輪上樞轉(zhuǎn)。然而，在上述情況下，可能出現(xiàn)會使測量失真的摩擦力。這就是為什么優(yōu)選的情況是，在分齒軸與管狀件50之間沒有任何接觸的情況下，使分齒軸穿入至管狀件50的內(nèi)部。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，高度測量裝置1包括布置為使感測元件22與氣壓傳感器2保持永久接觸的彈性裝置。

根據(jù)第一變型(圖5)，彈性裝置包括螺線或螺旋彈簧52，所述螺旋彈簧52的一端固定至螺柱54，而另一端固定至支架40，螺旋彈簧52在所述支架40上施加彈性回程力。該彈性回程力借助傳動銷38和傳動軸30傳送至感測元件22。

根據(jù)第二變型(圖6)，彈性裝置包括具有內(nèi)彎部58和外彎部60的盤簧56，所述內(nèi)彎部58固定至指針10所安裝于的管狀件50；所述外彎部60固定至與腕表18的表殼16結(jié)合成一體的螺柱62。安裝有指針10的管狀件50優(yōu)選但并非一定固定至滾珠軸承64的內(nèi)部，所述滾珠軸承64固定至腕表18的表盤65。

這些彈性裝置(也就是螺旋彈簧52或盤簧56)能夠使感測元件22與氣壓傳感器2保持接觸，并且抵消支架40的帶齒區(qū)段46的鋸齒與小齒輪48的輪齒之間的所有游隙。

根據(jù)本發(fā)明的另一個特征(圖7)，氣壓傳感器2安裝在底座66上，所述底座66例如隨著凸緣70的插入而按壓且結(jié)合至支撐件68中，以消除氣壓傳感器2與支撐件68之間的游隙(圖3和圖4)。在該支撐件68的外周緣上設(shè)置有第一螺紋72，所述第一螺紋72與設(shè)置在外罩78(該外罩78與支撐件68形成表殼80)的內(nèi)周緣上的第二螺紋74配合。支撐件68可以由此擰入或擰出，這使得能夠精確地調(diào)節(jié)氣壓傳感器2相對于高度調(diào)節(jié)裝置的其他部件的高度，并且由此抵消由于制造公差所帶來的氣壓傳感器2的所有尺寸偏差。

為了校準(zhǔn)(圖8和圖9)，將高度測量裝置1放置在密封裝置82的內(nèi)部，例如放置在通過插入密封防水圈88而由玻璃86封閉的密封腔84的內(nèi)部。該密封腔84包括能夠根據(jù)需要來調(diào)節(jié)腔84內(nèi)部的壓力的進(jìn)氣口90。

密封腔84還包括用于對高度測量裝置1進(jìn)行設(shè)置的第一按鈕92和第二按鈕94。為了被更好地抓取，這些按鈕92和94可以是帶滾花的。第一按鈕92通過在寶石軸承98a上樞轉(zhuǎn)的螺絲刀刀片96而延伸向密封腔84的內(nèi)部，調(diào)節(jié)螺釘34可以借助所述螺絲刀刀片96而活動以調(diào)節(jié)傳動軸30的軸向位置。在螺絲刀刀片96上設(shè)置有密封墊100a以便密封第一按鈕92的通道。第二按鈕94包括繞著寶石軸承98b樞轉(zhuǎn)的軸102，在該軸102上接合有密封墊100b以便密封第二按鈕94的通道。在軸102的自由端承載小齒輪104，小齒輪104與水平延伸的齒輪106配合。該齒輪106的平板攜帶有兩個沿直徑彼此對置的銷108，所述銷108容納在設(shè)置于支撐件68中的兩個對應(yīng)孔110中。通過沿著一個或另一個方向轉(zhuǎn)動第二按鈕94，由此可以使支撐件68擰緊或松開，并且從而向上或向下移動氣壓傳感器2。

更特別地，并且如圖10中所示，高度測量裝置1經(jīng)由固定件76而容納于密封腔84內(nèi)部，所述固定件76設(shè)置有兩個孔112，突出至腔84的底部的兩個銷114接合至所述兩個孔112中。還設(shè)置有由兩個螺釘118固定的夾持托板116(圖11)。該夾持托板116穿通有孔120，螺絲刀刀片96穿過所述孔120并且支承在布置于外罩78中并且由直線平壁124界定的平肩122上，夾持托板116抵靠支承在所述直線平壁124上。因此，外罩78軸向且樞轉(zhuǎn)地鎖定于腔84的內(nèi)部，這意味著可以根據(jù)需要來擰緊或松開支撐件68，并且由此使得在對高度測量裝置1進(jìn)行校準(zhǔn)的操作期間，氣壓傳感器2能夠相對于高度測量裝置1的其他部件向上或向下移動。為了密封地封閉腔84，玻璃86設(shè)置有與固定至腔84的框架130的兩個螺栓128配合的兩個掛鉤126。

對根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置1的校準(zhǔn)按照下列方式來執(zhí)行。

首先，將根據(jù)本發(fā)明的高度測量裝置1插入腔84中。通過擰緊螺釘118鎖定的夾持托板116將高度測量裝置1固定于腔84的內(nèi)部。事先確保銷108適當(dāng)?shù)夭迦胫猎O(shè)置于支撐件68中的對應(yīng)孔110內(nèi)。為了執(zhí)行這個步驟，僅僅使齒輪106旋轉(zhuǎn)直至銷108穿透孔110就足夠了。腔84通過與掛鉤126接合的螺栓128而以密封的方式被封閉。確保密封墊88處于適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

然后，使腔72內(nèi)部的氣壓變?yōu)?013.25hPa的值，該值對應(yīng)于0米高度下的海平面的普遍平均氣壓，觀察直線接觸點部段42相對于傳動軸30的位置。如果有必要，使第二按鈕94沿著一個或另一個方向旋轉(zhuǎn)，以擰緊或松開支撐件64，并且由此使氣壓傳感器2向上或向下移動。氣壓傳感器2的平移運動借助感測元件22和傳動銷38而傳送至支架40。當(dāng)直線接觸點部段42平行于傳動軸30延伸時，將高度測量裝置1適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在海平面高度。

最后，使腔84內(nèi)部的氣壓下降至例如對應(yīng)于4000米高度的值。如果指針10未指向粘附至凸緣14的圓形刻度盤上的刻度4000，則通過利用第一按鈕92擰緊或松開調(diào)節(jié)螺釘34來軸向地移動傳動軸30。

當(dāng)已執(zhí)行上述兩個操作時，完成了對本發(fā)明的高度測量裝置1的校準(zhǔn)。為了進(jìn)行檢驗，只需要例如使腔84內(nèi)部的氣壓重新增大至對應(yīng)于海平面的值，則可以觀察到指針10指向圓形刻度盤上的刻度0。

不言而喻，本發(fā)明并不限于剛剛已描述的實施例，在不脫離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想進(jìn)行各種簡單的修改與變型。尤其可以理解的是，對本發(fā)明的高度測量裝置1的校準(zhǔn)的操作可以容易地實現(xiàn)自動化。實際上，這僅需要設(shè)置一個能夠定位出直線接觸點部段42相對于傳動軸30的位置并且定位出指針10相對于標(biāo)記在凸緣14上的圓形刻度盤12的位置的照相機。還可以理解的是，這些校準(zhǔn)操作在工廠中執(zhí)行，本發(fā)明的高度測量裝置在交付給其使用者時已經(jīng)完美地設(shè)置好了。如果在旅游期間，使用者觀察到由他的高度測量裝置指示的高度不對應(yīng)于他所處的位置高度，則他可以簡單地旋轉(zhuǎn)凸緣以移動對應(yīng)于他所處的高度的刻度指示。還應(yīng)當(dāng)注意的是，校準(zhǔn)操作在室溫(典型地為23℃)下執(zhí)行。一旦高度測量裝置1已經(jīng)適當(dāng)?shù)匦?zhǔn)，則可以例如借助蠟式結(jié)合或粘結(jié)而將支撐件68的螺紋以及外罩78和調(diào)節(jié)螺釘34的螺紋夾緊在一起，從而防止對高度測量裝置1的調(diào)節(jié)失效。

附圖標(biāo)記列表

高度測量裝置1

氣壓傳感器2

上板4a和下板4b

傳動系統(tǒng)6

致動系統(tǒng)8

指針6

圓形刻度盤12

凸緣14

表殼16

腕表18

旋轉(zhuǎn)表圈20

感測元件22

臂24

腳輪26

墊圈28

傳動軸30

寶石軸承32

調(diào)節(jié)螺釘34

彈性帶36

傳動銷38

支架40

直線接觸點部段42

豎直樞轉(zhuǎn)軸44

帶齒區(qū)段46

小齒輪48

管狀件50

螺旋彈簧52

螺柱54

盤簧56

內(nèi)彎部58

外彎部60

螺柱62

滾珠軸承64

表盤65

底座66

支撐件68

游隙消除凸緣70

第一螺紋72

第二螺紋74

固定件76

外罩78

表殼80

密封裝置82

腔84

晶片86

密封墊88

進(jìn)氣口90

第一按鈕92

第二按鈕94

螺絲刀刀片96

寶石軸承98a、98b

密封墊100a、100b

軸102

小齒輪104

齒輪106

銷108

孔110

孔112

銷114

夾持托板116

螺釘118

孔120

平肩122

直線平壁124

掛鉤126

螺栓128

框架130