[發明專利]振動傳感器和用于制造振動傳感器的方法

有效

• 申請號: 201710560356.4
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107631794B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 福爾克·奧爾蓋耶;多米尼克·費倫巴赫
• 申請（專利權）人: VEGA格里沙貝兩合公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 曹正建;陳桂香

本發明涉及一種振動傳感器(1)，該振動傳感器具有能通過驅動裝置激勵出振動的薄膜(5)和布置在薄膜(5)上的機械振動器(7)，其中，該機械振動器包括具有至少一個封閉的內部空間的外罩(9)。

技術領域

本發明涉及一種振動傳感器以及一種用于制造振動傳感器的方法。

背景技術

根據現有技術，已知的是，振動傳感器例如被用作振動限位開關，其中，振動傳感器具有能夠通過驅動裝置激勵出振動的薄膜，通過該薄膜能夠激勵布置在薄膜上的機械振動器以進行振動。取決于填料對機械振動器的覆蓋程度并取決于該填料的粘度和密度，機械振動器以特征頻率進行振動，該特征頻率能夠由振動傳感器檢測并且被轉換成測量信號。

這種振動傳感器的機械振動器例如通過金屬注射成型、澆注或者真空澆注工藝來制造，并且根據現有技術，機械振動器的區域是實心的(也就是完全填充的)形狀。

取決于機械振動器的重量和形狀，機械振動器在空氣中及在相應的測量介質中其頻率和/或振幅以及激勵之后的衰變具有特征振動特性。通常，需要對在空氣中的振動頻率(所謂的空氣頻率)和浸入到測量介質中的振動頻率(所謂的介質頻率)之間的頻率變化進行測定，以測定測量信號。

經發現，現有技術已知振動傳感器的缺陷在于，空氣頻率與介質頻率之間的頻率變化在部分情況下不夠大，從而不足于防止由于由壓力和/或溫度引起的頻率波動而出現的誤檢測。

發明內容

本發明的目的是優化空氣頻率和介質頻率之間的頻率變化，也就是說尤其使頻率變化盡可能大。

根據本發明的振動傳感器具有能被驅動裝置激勵以進行振動的薄膜和布置在薄膜上的機械振動器，其特征在于，該機械振動器具有外罩，外罩具有至少一個封閉的內部空間。在基礎實施例中，根據本發明的機械振動器因此被中空地設計。由此，相對于實心的、也就是完全填充的機械振動器降低了重量，提高了機械振動器的空氣頻率，并在測量介質覆蓋機械振動器時產生了更大的頻率變化。通過更大的頻率變化，防止了誤檢測，從而總體上能夠實現更好的測量結果。

為了在進一步降低機械振動器的壁厚的同時，能夠確保機械振動器的高穩定性，在本發明的改進實施例中，在機械振動器的內部空間中布置有填充物，尤其該填充物具有相對外罩降低的密度。

通過在機械振動器的內部空間中布置填充物，防止了機械振動器在機械負荷時很容易被損壞以及外罩的例如破裂或者變形。

為了穩定機械振動器，填充物被設計成具有多個空腔和布置在空腔之間的連接片的支承結構。通過相應的支承結構，例如通過被規則地設計的構造(例如，其在橫截面上為蜂窩狀)，明顯提高了機械振動器的穩定性和剛性，從而通過薄膜傳導的振動被可靠地傳遞到機械振動器。

除了被規則地設計的構造之外，內部空間也能夠利用發泡材料(優選地為發泡金屬)填充。發泡材料(尤其是發泡金屬)具有高的剛性，同時具有降低的重量。

外罩和/或支承結構的壁厚在50μm和500μm之間，優選地在100μm和400μm之間，更優選地為300μm。

根據本發明，用于制造振動傳感器的機械振動器的方法的特征在于，通過生成制造工藝形成機械振動器的至少一個具有至少一個封閉的內部空間的外罩。與已知的制造工藝相比，通過生成制造工藝、尤其通過3D打印工藝能夠特別簡單地制造出中空結構。例如，外罩能夠利用金屬泡沫發泡而成，或者在3D打印工藝中利用外罩轉印金屬泡沫結構。

可替換的是，外罩以及布置在外罩中的支承結構被一同在3D打印工藝中打印，其中，3D絲網印刷工藝尤其適合于中空結構的形成，這是因為使用3D絲網印刷工藝沒有在空腔中殘留物，而在3D打印工藝中典型地使用的顆粒材料會殘留在空腔中。

附圖說明

接下來根據實施例并且參考附圖進一步說明本發明。圖中示出：