[發(fā)明專利]探針單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580067621.4
• 申請日: 2015-11-09
• 公開（公告）號: CN107003172B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 羅伯特·施密特;安德烈亞斯·克魯姆布霍爾茨;阿爾明·韋內特;卡伊·烏彭坎普
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾歐洲兩合公司
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26;G01D5/24
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

至少分段地具有同軸結構的探針單元(1)，包括探針電極(5)、附加電極(6)和布置在探針電極的一段上的接觸模塊(8)，該接觸模塊(8)包括至少一個絕緣套筒(13)、具有用于電接觸探針電極(5)的至少一個第一導電路徑(17)和用于電接觸附加電極(6)的第二導電路徑(18)的柔性電路板(16)以及模塊殼體(20)，其中提供與第一導電路徑(17)電接觸的第一接觸板(19)，并且其中模塊殼體(20)包括電接觸第二導電路徑(18)的第二接觸板(24)，其中模塊殼體(20)具有帶圓筒形壁(25)的鍋形幾何形狀，該壁基本上包圍、保護和/或電磁屏蔽至少在布置有接觸模塊的區(qū)域中的探針電極、絕緣套筒(13)的至少一部分以及柔性電路板(16)的至少多個段。

發(fā)明內容

本發(fā)明涉及一種具有至少分段的同軸結構的探針單元。具體地，本發(fā)明涉及一種用于電容性和/或導電性地確定容器中的介質的至少一個過程變量的設備的探針單元。例如，過程變量是介質的料位和/或導電率和/或介電常數。

背景技術

基于電容性或導電性原理的現場設備通常具有大致圓筒形探針單元，該探針單元具有可引入容器中的至少一個探針電極。對于液位測量，垂直伸展到容器中的棒狀探針單元已知用于連續(xù)測量，并且在另一方面，可引入容器的壁中的探針單元也已知用于測量液位。

此外，附加電極(別是，所謂的保護電極)通常用于避免在探針電極上的沉積物形成。同軸包圍探針電極的電極通過絕緣裝置與探針電極隔離開，并且處于與探針電極相同的電位，如例如DE 32 12 434C2所述。具體地，點位測量的探針單元通常設計成使得探針在過程連接的節(jié)段中至少部分被保護電極同軸包圍。

電容性和導電性液位測量的基本測量原理從大量公開物得知。

在導電性測量方法中，通過檢測電接觸是否經由導電介質存在于探針電極與導電容器的壁或第二電極之間來監(jiān)測料位。例如，對應現場設備由申請人以名稱Liquipoint來制造和銷售。然而，因為介質的導電率相對于空氣的導電率的變化太小而不能通過測量電子器件可靠地檢測到，所以導電性測量原理達到其導電率的極限≤0.5μS/cm。難以使用導電性測量方法監(jiān)測的介質例如包括蒸餾水、糖漿或醇。具有小于1μS/cm的電學導電率和小于20的介電常數的介質也是有問題的。具體地，油和氣體均落入這個領域。

電容性測量原理在這里是合適的。容器中的介質料位在此從由探針電極與容器的壁或第二電極形成的電容器的電容確定。根據介質的導電率，介質本身或者探針電極的絕緣形成電容器的電介質。基于電容性測量原理的現場設備也由申請人以很多不同構型(例如以名稱Liquicap或Solicap)制造和銷售。雖然借助于電容性測量方法的料位測量原理上可以用于導電介質和非導電介質，但測量探針的絕緣對于具有電學導電率>50μS/cm的介質是必需的，這可能導致很多測量缺點。

因為電容性和導電性測量方法的優(yōu)點和缺點沖突，所以所謂的多傳感器是有利的，多傳感器可以在導電性和電容性兩種操作模式下確定料位。通過使用這種傳感器，液位測量不依賴于介質的電特性。然而，當設計這種多傳感器時不同點必須被考慮到。

例如，在電容性操作模式下可獲得的測量分辨率通過探針單元的幾何形狀設計來確定。例如，如果探針單元被設計成使得其在安裝到容器的壁之后基本上用該容器的壁封閉，如在由申請人以名稱FTW33銷售的現場設備的情況下，則所測得的電容可以位于Femtofarad范圍內。如果在另一方面測量探針至少部分突入到容器中，則電容的測量值大于該Femtofarad范圍達到幾個數量級。不言而喻，測得的電容也依賴于介質特性，但這些依賴性被認為是特定于應用的，且因此對于合適探針單元的構造問題是次要的。

進一步的點涉及連接到探針單元并且用于信號的檢測、供電和/或評估的電子單元。用于該電子單元的組件必須適于期望的相應測量范圍。這尤其適用于電容性操作模式，在該電容性操作模式下，在Femtofarad范圍內的電容必須被檢測到，這對所使用的電子單元提出最高要求。