[發(fā)明專利]傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080023154.2
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN102439409A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·金內(nèi)爾
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣基礎(chǔ)設(shè)施傳感公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器，特別是可被設(shè)置來測量流體壓力的諧振傳感器。

背景技術(shù)

諧振傳感器具有暴露于流體的膜片，其典型地由硅制造，該流體的壓力是要測量的。硅典型地用于膜片，因?yàn)樗哂型耆芍貜?fù)的彈性行為。暴露于膜片的流體的壓力變化使膜片根據(jù)流體的壓力彎曲或變形。諧振傳感器例如在美國5?101?664、美國5?969?257和美國6?504?864中描述。

圖1和2圖示包括諧振器2的諧振式壓力傳感器1，在該示例中其包括懸置在兩個(gè)底座或臺面4(其是要暴露于流體的膜片5的組成部分)之間的兩個(gè)梁(beam)3。該諧振器2被激發(fā)以使其振動(dòng)。該膜片5由流體施加的壓力引起的撓曲使該諧振器拉伸，如由圖3為了清楚采用放大的形式示出的，其改變該諧振器振動(dòng)的頻率。通過測量拉伸的諧振器的合成頻率，可推斷對膜片作用的流體壓力。

圖4是為了清楚再次采用放大形式以虛線示出梁3的振動(dòng)的諧振器的頂視圖。梁3可由合適的致動(dòng)器6典型地經(jīng)由AC驅(qū)動(dòng)信號來驅(qū)動(dòng)，在圖4中示意地示出。諧振器2典型地具有兩個(gè)梁3來使系統(tǒng)對稱。然而，如在圖4中示出的，臺面4的頂部經(jīng)受由于梁3的移動(dòng)引起的力矩7，其將臺面4置于壓力下，由于凈反作用力導(dǎo)致它們被推到一起(如在圖5中由虛線示出的)。臺面4朝對方的移動(dòng)使膜片5彎曲并且使能量進(jìn)入要測量的流體，這降低測量的精確度。此外，由力矩7引起膜片5的扭曲(臺面4經(jīng)受力矩7)還使梁3扭曲，這使梁位置的測量降級，進(jìn)一步降低測量精確度。該測量精確度的降低對于低壓力傳感器要特別關(guān)注，因?yàn)橛闪?引起膜片5的扭曲導(dǎo)致能量從諧振器到正測量的流體的顯著轉(zhuǎn)移，這導(dǎo)致低的諧振器品質(zhì)因數(shù)，其導(dǎo)致傳感器準(zhǔn)確性降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例的目的是緩解上文論述的問題中的至少一些。

根據(jù)本發(fā)明，提供有諧振傳感器，其包括：可暴露于流體的膜片；在該膜片上提供的兩個(gè)支架和具有至少兩個(gè)梁的諧振器，每個(gè)梁懸置在這兩個(gè)支架之間，其中每個(gè)梁的每端在超過一個(gè)點(diǎn)處附連到支架。

通過將梁的每端在超過一個(gè)點(diǎn)(例如兩個(gè)點(diǎn))處附連到支架，支架經(jīng)受的力矩和反作用力可被平衡使得支架和膜片由于諧振器梁的振動(dòng)引起的扭曲減小。因此，諧振傳感器能夠提供更精確的測量。

每個(gè)梁可通過安裝部分在超過一個(gè)點(diǎn)的每個(gè)處附連到支架并且與每個(gè)梁端關(guān)聯(lián)的多個(gè)安裝部分優(yōu)選地具有不同的彈性水平。可調(diào)整每個(gè)安裝構(gòu)件的彈性來提高平衡每個(gè)臺面經(jīng)受的反作用力，特別地來解決更接近支架的側(cè)面邊緣比更接近支架的側(cè)面中間所遇到的更大的力。

與每個(gè)梁的端關(guān)聯(lián)的兩個(gè)或以上的安裝部分可例如是不對稱的并且可具有例如不同的厚度、長度、配置和附連數(shù)量中的一個(gè)或多個(gè)并且可由不同類型的材料制成。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過示例參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1至5圖示諧振傳感器遇到的問題；

圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的諧振傳感器的實(shí)施例的頂視圖；

圖7、8、9和10圖示將每個(gè)梁的端附連到支架的備選方法；以及

圖11示意地圖示包括本發(fā)明的實(shí)施例的傳感器外殼。

具體實(shí)施方式

圖6圖示本發(fā)明的諧振傳感器10的第一實(shí)施例。提供暴露于流體的膜片11(由虛線示出)，一般來確定該流體的壓力。該膜片11優(yōu)選地包括硅。該膜片11提供有兩個(gè)支架或臺面12。這些臺面12優(yōu)選地在該膜片11上一體式形成。諧振器13懸置在這兩個(gè)臺面12之間。在該示例中，該諧振器13壓縮兩個(gè)梁14，其中每個(gè)梁的端部分在超過一點(diǎn)處附連到臺面12，在該示例中是在兩個(gè)點(diǎn)15處。如可以從圖6(其圖示由梁14的移動(dòng)產(chǎn)生的力矩)的左手邊上的弧形箭頭16看到的，每個(gè)臺面12經(jīng)受的總反作用力17被平衡。因此，臺面12的頂部沒有扭曲，或至少比由如果每個(gè)梁的端僅在單個(gè)點(diǎn)處安裝到臺面12引起的扭曲程度要遠(yuǎn)小得多。因此，臺面12承受由于梁14在使用中的振動(dòng)引起的遠(yuǎn)更小的力矩，這導(dǎo)致膜片11由于諧振器的梁的移動(dòng)引起遠(yuǎn)小得多的扭曲程度。因此，可做出遠(yuǎn)更精確的測量，其對于低壓力傳感器(其中膜片11可能是最柔韌的并且因此最明顯地受到不平衡的反作用力影響)是特別重要的。

在圖6中示出的實(shí)施例中，每個(gè)梁14的端部分具有兩個(gè)安裝部分20。每個(gè)安裝部分20具有附連到梁14的第一部分21(其垂直于梁的長度延伸)和第二部分22(其具有與在該第一部分21和臺面12之間提供的梁14的長度相同的方向上的長度)。