本发明涉及一种传感器组件，该传感器组件具有变形体，尤其是膜状和/或盘形变形体，以及从变形体的表面延伸的传感器叶片。此外，本发明涉及一种利用这种传感器组件形成的传感器，并且涉及一种用该传感器形成的测量系统，并且涉及其用于记录流动流体中的压力波动和/或用于测量在管线中流动的流体的至少一个流动参数的应用。
背景技术：
在用于测量在管线中流动(尤其是快速流动)的流体和/或热气体和/或具有高雷诺数(re)或具有相应流速(u)的体积或质量流量的流体流的流速的过程测量和自动化技术中经常使用实施为涡旋流量测量设备的测量系统。这种测量系统的示例主要从us-a2006/0230841、us-a2008/007686、us-a2011/015913、us-a2011/0247430、us-a6,003,384、us-a6,101,885、us-b6,352,000、us-b6,910,387或us-b6,938,496中已知，并且主要还由申请人例如以名称“prowirld200”、“prowirlf200”、“prowirlo200”、“prowirlr200”提供。
这种测量系统涉及钝体，该钝体以例如供热网络或涡轮循环系统的构件的形式突出到管线的管腔中，或者突出到安装在管线的线路中的测量管的管腔中。流体紧靠钝体流动，导致涡流对准以在钝体的正下游流动的流体的体积部分内形成所谓的卡门涡街。众所周知，涡流是在钝体上生成的，该钝体具有根据在主流动方向上流过测量管的流体的流速的脱落率(1/fvtx)。
此外，测量系统具有传感器，该传感器被集成在钝体中，或者与钝体连接或者从钝体的下游突出(即，进入卡门涡街区域中)，进入到流中，从而进入到测量管的管腔中。该传感器用于记录在流动流体中形成的卡门涡街中的压力波动，并且将该压力波动转换成表示压力波动的传感器信号，即传递信号，例如电信号或光信号，该信号与在流体内记录的并且由于在钝体相对感测运动的下游的涡流而经受周期性波动的压力相对应。传感器信号具有与涡流脱落率相对应的信号频率(～fvtx)。
该传感器包括利用变形体和传感器叶片形成的传感器组件，该变形体最常形成为薄且基本平坦的膜，该传感器叶片最常形成为板状或楔形的传感器叶片，该传感器从变形体的基本平坦的表面延伸并且适于记录在与实际主流动方向横向的检测方向上作用的卡门涡街中的压力波动，即，以使得传感器叶片由于压力波动而在检测方向上执行摆状运动的方式将压力波动转换成变形体的与压力波动相对应的运动，该摆状运动使变形体弹性变形，从而使变形体和传感器叶片被激励以关于共享静态静止位置执行受迫振荡。此外，变形体包括常常为环形的外边缘段，该外边缘段适于利用气密密封(例如，通过材料结合连接)与用于将变形体和用其形成的传感器安装到管的壁上的座连接，使得变形体覆盖并气密密封在管的壁中提供的开口，并且承载传感器叶片的变形体的表面面向测量管或管线的流体输送管腔。因此，传感器叶片向内突出到管腔中。由于变形体通常被实施为膜状或盘形，承载传感器叶片的变形体的同样也由外边缘段毗邻的内部段的厚度常常远小于该段的由外边缘段毗邻的表面的最大直径。为了获得足够高的测量灵敏度，即传感器对要记录的压力波动的足够高的灵敏度，所建立的测量系统的变形体通常具有例如以20∶1的数量级的相对应的直径与厚度比。如例如在上面引用的us-b6,352,000中所示，前述类型的传感器组件有时还能够具有平衡体，最常见的是杆形、板形或壳形平衡体，该平衡体从变形体的背离承载传感器叶片的表面的表面延伸。平衡体尤其用于补偿由传感器组件的运动(例如由管线的振动所产生的)所产生的力和力矩，并且以防止由此产生的传感器叶片的不希望的运动。
为了生成传感器信号，传感器因此包括相对应的换能器元件，例如，利用与传感器组件机械联接或集成在其中的电容器形成的换能器元件，或利用用作压电换能器的压电叠堆形成的换能器元件。换能器元件适于记录变形体或在给定情况下存在的平衡体的与压力波动相对应的运动，并且适于相应地调制电或光载波信号。
传感器组件，即用其形成的传感器，在背离流体输送管腔的一侧上还与变送器电子器件连接，该变送器电子器件通常是耐压和耐冲击地封装的，在给定情况下，也是向外气密密封的变送器电子器件。工业级测量系统的变送器电子器件通常具有相对应的数字测量电路，该数字测量电路经由连接线与换能器元件电连接，在给定的情况下具有插置的电屏障和/或电流分离位置，用于处理由换能器元件产生的至少一个传感器信号，并且用于产生用于在每种情况下要记录的测量值的数字测量值，即流速、体积流量和/或质量流量。在工业测量技术中建立的工业上可用的测量系统的变送器电子器件通常容纳在金属和/或抗冲击合成材料的保护壳体中，并且此外，最通常还具有符合工业标准(例如，diniec60381-1)的外部接口，用于与例如利用可编程逻辑控制器(plc)形成的上级测量和/或控制系统通信。这种外部接口例如能够被实施为电流回路的双导体连接和/或与已建立的工业现场总线兼容的一些其它接口。
特别是，由于由测量的原理产生的变形体的相对高的直径与厚度比，在应用高强度镍基合金(诸如inconel718(specialmetalscorp.))作为变形体的材料的情况下，所讨论类型的常规传感器最常可具有压力极限，即最大允许操作压力，超过该压力，传感器尤其是其变形体能够发生不可逆的塑性变形。对于在某些应用中有时实际出现的极高压力，该压力极限可能太低。该情况可能使得即使在仅仅是瞬时的(例如脉冲状)过载的情况下，也不再能保证相应测量系统的完整性和所声称的测量精度。例如，在对于所讨论的测量原理实际上期望的流体温度高于400℃的(热)蒸汽处理中，在这种情况下，例如在传感器区域中的所谓的凝结引起的水锤(ciwh)不仅能够导致高于140巴的极高动态压力，而且有时还会导致待测量流体中非常不均匀、不对称的压力分布，使得在检测方向上测量的随后作用在传感器叶片上的压力波动具有大于20巴的峰值，并且因此导致传感器组件的相对应的不可逆变形程度增加以及测量系统的失效，在这样的应用中也会观察到上述情况。
基于上述情况，本发明的一个目的是改进所讨论类型的传感器组件尤其是用其形成的传感器的构造，使得它们因此具有更高的耐压性，并且耐压性对操作温度的依赖性使能够在蒸汽温度高于400℃并且有时压力峰值高于140巴的脉冲状变化的压力的热蒸汽处理中使用。
技术实现要素：
为了实现该目的，本发明在于一种用于传感器的传感器组件，例如用于记录在流动流体中形成的卡门涡街中的压力波动的传感器的传感器组件，该传感器组件包括：
变形体，例如膜状和/或盘状变形体，该变形体具有第一表面、相对放置的第二表面--例如至少部分地平行于第一表面的第二表面，以及外边缘段--例如环形外边缘段和/或设置有密封表面的外边缘段；
传感器叶片，该传感器叶片从变形体的第一表面延伸到远端，例如板形或楔形传感器叶片，该传感器叶片具有左侧的第一侧表面和右侧的第二侧表面；
以及过载保护装置，该过载保护装置从变形体的边缘段延伸到远端，并且用于保护变形体以防止塑性的(即不可逆的)变形的影响，该过载保护装置具有围绕传感器叶片以横向间隔引导的支撑镫形件以及由支撑镫形件保持的用于限制传感器叶片的运动的两个止动件，其中该第一止动件位于传感器叶片的左侧，该第二止动件位于传感器叶片的右侧。
本发明的传感器组件的止动件附加地被定其尺寸并且被布置，使得在它们之间形成的中间空间仅接纳传感器叶片的部分，例如，传感器叶片的位于边缘的部分。
-本发明的传感器组件的变形体和传感器叶片又适于被激励以围绕共享静态静止位置执行振荡，例如受迫振荡，并且在这种情况下，以传感器叶片执行使变形体弹性变形的摆状运动的方式相对于过载保护装置运动，在摆状运动的情况中，传感器叶片位于中间空间内的部分交替地向左(即在朝第一止动件的方向上)和向右(即在朝第二止动件的方向上)运动。
此外，本发明在于一种用于记录流动流体中的压力波动的传感器，例如用于记录在流动流体中形成的卡门涡街中的压力波动的传感器，该传感器包括这样的传感器组件以及用于生成传感器信号(例如，电或光传感器信号)的换能器元件，该传感器信号表示所述传感器叶片的根据时间变化的运动，例如，传感器叶片的至少有时的周期性运动，和/或该变形体的根据时间变化的变形，例如，变形体的至少有时的周期性变形。
此外，本发明在于一种测量系统，用于测量管线中流动的流体的至少一个流动参数，例如能够根据时间变化的流动参数，例如流速和/或体积流量，该测量系统包括：传感器，该传感器用于记录流动流体中的压力波动，例如用于记录在流动流体中形成的卡门涡街中的压力波动；以及测量电子器件，该测量电子器件适于接收传感器信号并处理该传感器信号，例如以生成表示至少一个流动参数的测量值。
本发明的另一个方面是使用这样的测量系统来测量在管线中流动的流体(例如蒸气或蒸汽)的流动参数，例如流速和/或体积流量和/或质量流量，所述流体例如是具有至少有时大于400℃的温度和/或至少有时以大于140巴的压力作用在传感器的变形体和/或传感器叶片上的流体。
在本发明的传感器组件的第一实施例中，提供过载保护装置在面对变形体的边缘段的一端上具有连接元件，例如环形连接元件。
此外，在开发本发明的该实施例时，提供连接元件以及支撑镫形件是一个且相同的整体成形部件的一体构件。或者，支撑镫形件和连接元件能够例如通过材料结合(例如焊接在一起)而连接或接合在一起。
此外，连接元件、过载保护装置和变形体的边缘段能够例如通过材料结合(例如焊接在一起)而连接或接合在一起。
在本发明的传感器组件的第二实施例中，提供变形体、传感器叶片和过载保护装置被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片与变形体一起位于共享静态静止位置的情况下，传感器叶片既不接触支撑蹬形件，也不接触止动件中的任一个。
在本发明的传感器组件的第三实施例中，提供变形体、传感器叶片和过载保护装置被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片与变形体一起位于共享静态静止位置的情况下，在传感器叶片和两个止动件中的每一个之间形成间隙，例如，使得这些间隙中的每个具有大于0.02mm和/或小于0.2mm的最小间隙宽度，和/或传感器叶片不接触止动件中的任一个。
在本发明的传感器组件的第四实施例中，提供变形体、传感器叶片和过载保护装置被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片与变形体一起位于共享静态静止位置的情况下，在传感器叶片和支撑蹬形件之间形成间隙，例如，使得间隙具有大于0.02mm的最小间隙宽度，和/或传感器叶片不被支撑蹬形件接触。
在本发明的传感器组件的第五实施例中，提供变形体、传感器叶片和过载保护装置被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片与变形体一起位于不同于共享静态静止位置的共享第一端位置的情况下，传感器叶片接触第一止动件，但例如不接触支撑镫形件。
此外，在开发本发明的该实施例时，提供变形体、传感器叶片和过载保护装置被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片与变形体一起处于不同于共享静态静止位置并且还不同于共享第一端位置的共享第二端位置的情况下，传感器叶片接触第二止动件，但例如不接触支撑镫形件。
此外，变形体、传感器叶片和过载保护装置因此被定其尺寸并且被布置，使得变形体对应于第一端位置的变形以及变形体对应于第二端位置的变形二者仅是弹性的，例如线性弹性的，因此变形体的变形不是塑性的。
在本发明的传感器组件的第六实施例中，提供传感器叶片具有突起，例如端子和/或销形突起，并且变形体、传感器叶片和过载保护装置被定其尺寸并且被布置，使得突起向内突出到在止动件之间形成的中间空间中。此外，在开发本发明的该实施例时，提供止动件由支撑镫形件中的凹部(例如形成为通道或内孔的凹部)的边缘段来提供，并且中间空间由被边缘段包围的凹部的管腔形成。
在本发明的传感器组件的第七实施例中，提供支撑镫形件至少部分地在传感器叶片的左侧上引导。
在本发明的传感器组件的第八实施例中，提供支撑镫形件至少部分地在传感器叶片的右侧上引导。
在本发明的传感器组件的第九实施例中，提供支撑镫形件至少部分地在传感器叶片的前侧上引导。
在本发明的传感器组件的第十实施例中，提供支撑镫形件至少部分地在传感器叶片的后侧上引导。
在本发明的传感器组件的第十一实施例中，提供过载保护装置利用单个整体成形部件而形成。
在本发明的传感器组件的第十二实施例中，提供第一止动件、第二止动件以及支撑镫形件是一个且相同的整体成形部件的一体构件。
在本发明的传感器组件的第十三实施例中，提供止动件至少部分地由在支撑镫形件中提供的凹部的边缘段形成。
在本发明的传感器组件的第十四实施例中，提供中间空间至少部分地由在支撑镫形件中提供的凹部的管腔形成。
在本发明的传感器组件的第十五实施例中，提供过载保护装置至少部分地(例如，主要地或完全地)由金属(例如，不锈钢或镍基合金)构成。
在本发明的传感器组件的第十六实施例中，提供变形体和过载保护装置由相同材料构成。
在本发明的传感器组件的第十七实施例中，提供变形体和过载保护装置构件是一个且相同的整体成形部件，例如铸件或通过3d激光熔融制造。
在本发明的传感器组件的第十八实施例中，提供变形体和过载保护装置通过例如焊接、硬钎焊或软钎焊在一起的材料结合连接在一起。
在本发明的传感器组件的第十九实施例中，提供变形体和传感器叶片通过例如焊接、硬钎焊或软钎焊在一起的材料结合连接在一起。
在本发明的传感器组件的第二十实施例中，提供外边缘段适于例如利用材料结合连接和/或气密地密封到用于将变形体安装在管的壁上的座，例如使得变形体覆盖例如气密地密封在管的壁中提供的开口，和/或使得变形体的第一表面面向管的管腔，使得传感器叶片向内突出到管腔中。
在本发明的传感器组件的第二十一实施例中，提供至少一个密封表面例如圆周的和/或环形的密封表面，被实施在外边缘段中。
在本发明的传感器组件的第二十二实施例中，提供变形体至少部分地(例如，主要地或完全地)由金属(例如，不锈钢或镍基合金)构成。
在本发明的传感器组件的第二十三实施例中，提供传感器叶片至少部分地(例如，主要地或完全地)由金属(例如，不锈钢或镍基合金)构成。
在本发明的传感器组件的第二十四实施例中，提供变形体和传感器叶片由相同的材料构成。
在本发明的传感器组件的第二十五实施例中，提供变形体和传感器叶片是一个且相同的整体成形部件的构件，例如铸件或通过3d激光熔融制造。
在本发明的传感器组件的第二十六实施例中，提供支撑蹬形件是u形的。或者，支撑蹬形件还能够具有例如v形或l形形状。
在本发明的测量系统的第一实施例中，提供开口被实施在管的壁中，例如具有用于将变形体安装在壁上的座的开口，并且传感器被插入到开口中，使得变形体覆盖开口，例如气密地密封开口，并且变形体的第一表面面向管的管腔，使得传感器叶片向内突出到管腔中。
此外，在开发本发明的该实施例时，提供开口具有用于将变形体安装在壁上的座。此外，在座中实现的能够是至少一个密封表面，例如圆周密封表面和/或环形密封表面。此外，在边缘段中另外实现的还能够是至少一个密封表面，例如，圆周密封表面和/或环形密封表面，并且密封表面以及座的密封表面可适于例如还利用至少一个插置的密封件气密地密封开口。
在本发明的测量系统的第一进一步发展中，该测量系统还包括管，该管可插入到管线的路线中并且具有管腔，该管腔适于输送在管线中流动的流体，其中传感器被插入到管中，使得变形体的第一表面面向管的管腔并且传感器叶片向内突出到管腔中。
此外，在测量系统的第一进一步发展的第一实施例中，提供传感器叶片具有长度，该长度被测量为传感器叶片的近端(即与变形体毗邻的端部)和传感器叶片的远端(即远离变形体(即变形体的表面)的端部)之间的最小距离，其中，该长度小于管的口径的95％和/或大于口径的一半。
此外，在测量系统的第一进一步发展的第二实施例中，提供过载保护装置具有长度，该长度被测量为过载保护装置的近端(即与变形体毗邻的端部)和过载保护装置的远端(即远离变形体(即变形体的表面)的端部)之间的最小距离，该长度小于管的口径的95％和/或大于口径的一半。
在本发明的测量系统的第二进一步发展中，该测量系统还包括管，该管能够插入到管线的路线中并且具有适于输送在管线中流动的流体的管腔，其中开口被实施在管的壁中，尤其是具有用于将变形体安装在壁上的座的开口，并且其中传感器被插入到开口中，使得变形体覆盖开口，尤其是气密地密封开口，并且变形体的第一表面面向管的管腔，使得传感器叶片向内突出到管腔中。
此外，在测量系统的第二进一步发展的第一实施例中，提供传感器叶片具有长度，该长度被测量为传感器叶片的近端(即与变形体毗邻的端部)和传感器叶片的远端(即远离变形体(即变形体的表面)的端部)之间的最小距离，其中，该长度小于管的口径的95％和/或大于口径的一半。
此外，在测量系统的第二进一步发展的第二实施例中，提供过载保护装置具有长度，该长度被测量为过载保护装置的近端(即与变形体毗邻的端部)和过载保护装置的远端(即远离变形体(即变形体的表面)的端部)之间的最小距离，该长度小于管的口径的95％和/或大于口径的一半。
在本发明的测量系统的第三进一步发展中，该测量系统还包括钝体，该钝体被布置在管的管腔中并且适于在流动流体中形成卡门涡街。
本发明的基本思想是：在传感器叶片的高度不对称压力负载的情况下，利用至少部分地围绕传感器叶片的附加过载保护装置限制传感器叶片至少在检测方向上的最大可能偏转，而为本发明的传感器组件提供期望的高标称压力阻力，尤其是这样的不对称压力负载，其中作用在传感器叶片上且在检测方向上测量的压力波动具有大于20巴的峰值，即在传感器叶片的左侧第一侧表面上大于20巴的正压力，或者在传感器叶片的右侧第二侧表面上具有大于20巴的正压力。本发明尤其还基于令人惊讶的发现，即虽然与常规传感器组件相比，补充布置的过载设备确实表现出附加的流动阻塞，但其对测量的精度的影响实际上可忽略不计，即使在过载设备的设计用于先前指示的高负载的情况下，尤其是在凝结引起的水锤的情况下。
本发明的优点在于，它不仅以非常简单、同样也非常有效的方式提供了所讨论类型的传感器的标称压力阻力的显著改善，而且能够实现这一点，而不因此显著降低测量灵敏度，即传感器对要实际记录的压力波动的灵敏度，或者将通常需要的(尤其是在工业应用中)高测量精度降低到不可容忍的程度。本发明的另一个优点还在于，本发明的传感器组件原则上可以以与用于常规传感器和用其形成的测量系统的已知传感器组件相同的方式构造。此外，原则上，本发明的传感器组件的变形体和传感器叶片还能够具有与常规膜和传感器叶片相同的构造并且由相同的材料制造。
附图说明
现在将基于在附图的图中示出的实施例的示例更详细地解释本发明及其有利的实施例。在所有附图中包括相同作用或相同功能的相同部件提供以相同附图标记；当简明性要求或以其它方式看起来显而易见时，在随后的附图中省略已经提到的附图标记。此外，从附图和/或权利要求中，首先仅单独解释本发明的方面的其它有利实施例或进一步的发展，尤其还是首先仅单独解释本发明的方面的组合，将变得显而易见。附图显示如下：
图1、图2以不同视图示意性地示出了在此被实施为涡旋流量测量设备的测量系统，该系统具有传感器和用于测量在管线中流动的流体的至少一个流动参数的测量电子器件；
图3a、3b、3c、3d示出了用于传感器的传感器组件的(第一变型)的示意图，也是部分剖视图，该传感器组件尤其适合于根据图1或图2的测量系统中的应用；
图4a、4b、4c、4d以两个不同的、剖视的、侧视图示意性地示出了用于传感器的传感器组件的第二变型，该传感器组件尤其适合于根据图1或图2的测量系统中的应用；
图5a、5b、5c、5d以两个不同的、剖视的、侧视图示意性地示出了用于传感器的传感器组件的第三变型，该传感器组件特别适合于根据图1或图2的测量系统中的应用；
图6a、6b、6c、6d以两个不同的、剖视的、侧视图示意性地示出了用于传感器的传感器组件的第四变型，该传感器组件特别适合于根据图1或图2的测量系统中的应用；以及
图7a、7b、7c、7d以两个不同的、剖视的、侧视图示意性地示出了用于传感器的传感器组件的第五变型，该传感器组件特别适合于根据图1或图2的测量系统中的应用。
具体实施方式
图1和图2示出了应用测量系统的一个实施例的示例，所述测量系统用于在给定情况下测量在管线中流动的流体(例如热气体)的至少一个流动参数，也是作为时间的函数可变化的流动参数，例如流动速度v和/或体积流量v′，所述流体尤其至少有时具有大于400℃的温度和/或至少有时具有尤其大于140巴的高压。管线例如能够被实施为供热网络或涡轮机循环系统的构件，使得流体例如能够是蒸汽，尤其是饱和蒸汽或过热蒸汽，或者例如还能够是从蒸汽管线排出的凝结物。然而，流体例如还能够是(压缩的)天然气或沼气，使得管线例如还能够是天然气或沼气工厂或者气体供应栅格的构件。
测量系统包括传感器1，传感器1被设置和被实施为记录在主流动方向上流动的、通过传感器的流体中的压力波动，并且将该压力波动转换成与压力波动相对应的传感器信号s1，例如电或光的传感器信号s1。作为从图1和图2的组合可以明显看出的是，测量系统还包括测量电子器件2，例如在耐压和/或耐冲击保护壳体20中容纳的测量电子器件2。将测量电子器件2连接到传感器1并且在测量系统的操作期间与传感器1通信。例如，测量电子器件2尤其适于接收传感器信号s1，并且适于处理该传感器信号s1，以生成表示至少一个流动参数的测量值xm，例如流速v或体积流量v’。例如，测量值xm能够被现场显示和/或经由连接的现场总线有线地和/或通过无线电无线地发送到电子数据处理系统，例如可编程逻辑控制单元(plc)和/或过程控制站。用于测量电子器件2的保护壳体20能够例如由金属(例如不锈钢或铝)和/或利用铸造方法(例如熔模铸造法或压力铸造法(hpdc))来制造；然而，它还能够例如利用在注塑成型方法中制造的塑料成形部件来形成。
传感器1包括以及分别从图2和图3a、图3b、图3c、图3d中可以直接明显看出的是，或者从这些图的组合中可以明显看出的是，传感器组件11以及传感器叶片112，该传感器组件11利用尤其是膜状或盘形的变形体111而形成，该传感器叶片112具有左侧的第一侧面112+和右侧的第二侧面112#。传感器叶片112从变形体111的第一表面111+延伸到远(自由)端，即，远离变形体111及其表面111+的端部。此外，变形体111包括第二表面111#以及外边缘段111a，该第二表面111#相对第一表面111+设置并且例如至少部分平行于第一表面111+，该外边缘段111a例如环形的、外边缘段111a和/或装备有密封表面的环形外边缘段111a。外边缘段111a具有显著大于由边缘段111a包围的内部段111b(这里即，承载传感器叶片112的内部段111b)的最小厚度的厚度(诸如图2或图3a、3b、3c、3d中指示的)。
尤其地是，本发明的传感器组件11的变形体111和传感器叶片112适于被激励以执行关于共享静态静止位置的振荡，典型地是受迫振荡，以使得传感器叶片112在基本横向于上述主流动方向延伸的检测方向上执行使变形体111弹性变形的摆状运动。因此，传感器叶片112具有宽度b(测量为在主流动方向上的最大范围)，其显著大于传感器叶片112的厚度d，该厚度d被测量为在检测方向的方向上的最大横向范围。在图3a、图3b、图3c、图3d中图示的实施例的示例中，传感器叶片112附加地被实施为基本楔形；然而，其还能够例如被实施为相对薄的平板，该平板诸如在这种传感器组件以及用其形成的传感器的情况中很常见。
此外，变形体111和传感器叶片112能够是例如一个且相同整体成形部件的构件，该部件例如通过铸造或通过生成方法例如3d激光熔融而制成；然而，变形体和传感器叶片还能够被实施为单独的部件，该单独的部分首先彼此分离，并且仅随后通过材料结合(例如焊接、硬钎焊或软钎焊焊接在一起)连接在一起，以及因此由可通过材料结合相对应地连接在一起的材料而制成。诸如在这种传感器组件的情况下非常常见地是，变形体111能够是至少部分地例如主要地或完全地属于金属(例如，不锈钢、或镍基合金)。同样，传感器叶片还能够至少部分地由金属(例如，不锈钢、或镍基合金)制成；尤其地，变形体111和传感器叶片112还能够是属于相同的材料。
除了传感器组件11之外，传感器此外包括换能器元件12，例如，实施为压电换能器的换能器元件12、实施为电容器的构件的电容换能器元件12、或实施为光电检测器的构件的光学换能器元件12，用于生成根据时间变化的(典型地即，至少有时是周期性的)并且表示传感器叶片的运动的信号，以及同样地根据时间变化的并且表示变形体111的变形的信号，这里还用于生成例如以可变电压或通过前述运动调制的相对应地调制的激光的形式作为传感器信号的信号。
在本发明的附加实施例中，测量系统还包括管3，该管3可插入到前述管线的路线中并且具有由管的例如金属壁3*包围的管腔3’。管3从入口端3+延伸到出口端3#，并且适于输送在管线中流动的流体。另外，传感器1被插入在管中，使得变形体111的第一表面面向管的管腔3’，并且因此使得传感器叶片向内突出到管腔中。在此处示出的实施例的示例中，此外在每个情况下，在入口端3+、以及出口端3+上还分别设置有法兰，该法兰用于在每个情况下与管线的入口侧和出口侧线段上的相对应法兰建立无泄漏法兰连接。此外，管3能够诸如在图1或2中被实施为是基本上直的，例如被实施为具有圆形横截面的中空圆柱体，使得管3具有假想的、直的、纵向轴线l，该轴线l假想地连接入口端3+和出口端3#。在图1和图2示出的实施例的示例中，传感器1从外部通过在壁中形成的开口3”插入到管的管腔中，以及在壁3*的外部例如也可拆卸地被固定在该开口的区域中，并且实际上使得变形体111的表面111+面向管3的管腔3’，使得传感器叶片112向内突出到管腔中。尤其地，传感器1因此被插入到开口3″中，使得变形体111覆盖开口3″，并且将其气密地密封。例如，开口能够因此被实施，使得其例如在所讨论类型的测量系统的情况下非常常见地具有位于10mm和约50mm之间的范围内的(内)径。
在本发明的附加实施例中，用于将变形体安装在壁3*上的座3a被被实施在开口3″中。在这种情况下，传感器1能够例如通过变形体111和壁3*的材料结合连接，尤其是通过焊接、软钎焊或硬钎焊，固定到管3；然而，其还能够例如通过螺纹附接与管3可拆卸地连接。此外，在座3a中实施的能够是至少一个密封表面，例如也是围绕的、或环形的、密封表面，该密封表面通过与变形体111相互作用而适合，并且在给定的情况下，例如在座3a中实施的能够被设置环形或垫圈形的密封元件，以相对应地密封开口3″。特别是在其中传感器组件要被插入座3a中并与管3可拆卸地连接的情况下，变形体111的边缘段111a还能够以有利地方式被设置有密封表面，例如，与在给定情况下在开口3″中设置的密封表面相对应的密封表面和/或环形密封表面。
在此处示出的实施例的示例中，测量系统特别地被实施为涡旋流量测量设备，该涡旋流量测量设备具有在管3的管腔中布置(此处即，位于传感器1的上游)的钝体4，并且用于在流动流体中实现卡门涡街。在这种情况下，尤其地，传感器和钝体因此被定其尺寸和被布置使得传感器叶片112向内突出到管的管腔3*中的这种区域中，并且被突出到其中传送的流体中，该流体在测量系统的操作期间被(稳态)卡门涡街定期占据，使得利用传感器1记录的压力波动是由以脱落率(～1/fvtx)从钝体4脱落的相反感测的涡流引起的周期性压力波动，并且传感器信号s1具有与涡流的脱落率相对应的信号频率(～fvtx)。在这里示出的实施例的示例中，涡旋流量测量设备另外被实施为紧凑构造中的测量系统，在这种情况下，测量电子器件2被容纳在保护壳体20中，保护壳体20例如利用颈部形状的连接喷嘴30保持在管上。
此外，在本发明的附加实施例中，传感器1和管3被定其尺寸，使得传感器叶片112的长度l大于管3的口径dn的一半并且小于口径dn的95％，所述长度l被测量为传感器叶片112的近端(即，与变形体111毗邻的端部)与传感器叶片112的远端之间的最小距离。长度l还能够例如(诸如在小于50mm的相对较小的口径的情况下非常常见的)被选择，使得传感器叶片112的远端与管3的壁3*仅有非常小的最小距离。在具有50mm或更大的相对较大口径的管的情况下，传感器叶片112还能够(诸如在正在讨论类型的测量系统的情况下非常常见的并且也从图2中明显看出的)例如被显著实施为短于管3的口径的一半。
如已经提到的是，传感器组件、用其形成的传感器、以及用其形成的测量系统尤其地被设置为测量点被应用，在该测量点处，例如由于凝结引起的水锤(ciwh)而可能在要测量流体中出现瞬时极高的动态压力，使得伴随着传感器叶片和变形体的相对应地地高的不对称负载，在检测方向上、在传感器1上作用的压力波动具有大于20巴的峰值，即，在传感器叶片的左侧的、第一侧表面上的正压力大于20巴，或者在传感器叶片的右侧的、第二侧表面上的正压大于20巴。为了防止由于在传感器叶片上不对称地作用的压力波动，尤其是峰值大于20巴的压力波动而导致的变形体的过载，或与此相关联的传感器组件(尤其是变形体)的塑性变形或其它不可逆变形，本发明的传感器组件1包括并且此外在这种情况下还分别在图2、图3c、图3d中示意性地示出了过载保护装置113，该装置从边缘段111a延伸到远端，即远离边缘段111a和变形体的端部。过载保护装置的其它变型也在图4a-d、图5a-d、图6a-d和图7a-d中示出。过载保护装置113利用关于传感器叶片112以横向间隔引导的支撑镫形件113a以及利用用于传感器叶片112的两个止动件113b、113c形成。止动件113b、113c由支撑蹬形件保持。在这些止动件中，第一止动件113b被放置在传感器叶片112的左侧上，第二止动件113c被放置在传感器叶片112的右侧上。止动件113b、113c附加地被定其尺寸和被布置，使得在它们之间形成的中间空间113’仅接纳传感器叶片112的选定的例如边缘、端子和/或销或插塞形状的第一部分112a，同样也不接纳(即，保持自由)传感器叶片112的在部分112a和变形体111的第一表面111+之间延伸的第二部分112b。此外，变形体111和传感器叶片112适于在围绕共享静态静止位置执行先前指示的振荡时相对于过载保护装置113运动，使得随着在这种情况下执行的传感器叶片112的摆状运动，传感器叶片112位于中间空间113’内的部分112a交替地向左(即，在朝着第一止动件113b的方向上)和向右(即，在朝着第二止动件113c的方向上)运动。过载保护装置113能够例如至少部分地但也尤其是主要地或完全地由诸如不锈钢或镍基合金的金属制成。另外，有利地，变形体111和过载保护装置113以及(在给定的情况下)传感器叶片还能够由相同的材料制造。此外，两个止动件以及支撑镫形件例如还能够是一个且相同的整体成形部件的一体构件，例如还使得整个过载保护装置通过单个整体成形部件而形成。整体成形部件能够是例如尤其是金属的铸件或成形部件，这通过诸如例如3d激光熔融的生成方法而制造。
然而，变形体111和过载保护装置113能够例如接合在一起，即，通过材料结合连接在一起，尤其是焊接或软钎焊在一起。在本发明的特别有助于将变形体111和过载保护装置113接合在一起的附加实施例中，过载保护装置113在面向变形体111的边缘段111a的端部上具有连接元件113d。连接元件113d能够例如主要是环形的，这还能够从图3a-d的组合中直接明显的看出。另外，连接元件113d和边缘段111a能够被布置使得它们同轴。在本发明的附加实施例中，连接元件113d和边缘段111a附加地利用材料结合连接在一起，尤其是焊接在一起。同样，支撑蹬形件113a和连接元件113d还能够通过材料结合连接在一起，尤其是焊接在一起；然而，连接元件113d和支撑镫形件113a例如还能够是一个且相同的整体成形部件的一体构件。
此外，变形体111、传感器叶片112和过载保护装置113被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片与变形体一起位于它们的共享静态静止位置的情况下，它们既不接触支撑蹬形件，也不接触任何止动件。为了一方面确保位于静态静止位置的传感器叶片(连同变形体)实际上不接触止动件中的任一个，以及另一方面确保使变形体111弹性变形的传感器叶片112的摆状运动仍然能够具有足以记录压力波动的最大偏转(即，用于确定引起周期性压力波动的涡流的脱落率)，根据本发明的附加实施例，变形体111、传感器叶片112和过载保护装置113还被定其尺寸并且被布置，使得至少在传感器叶片位于静态静止位置的情况下在传感器叶片与两个止动件中的每个之间形成足够大的间隙，尤其是使得这些间隙中的每个在每个情况下具有大于0.02mm的最小间隙宽度。此外，变形体、传感器叶片和过载保护装置还被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片位于静态静止位置的情况下，在传感器叶片和支撑镫形件之间形成足够大的间隙，尤其是使得这些间隙具有大于0.02mm，尤其是大于0.05mm的最小间隙宽度。
为了实现防止变形体的例如由于不对称地作用在传感器叶片上的压力波动而产生的塑性即不可逆的、变形的保护，或者防止利用变形体形成的传感器组件的由于这种压力波动而损坏的保护，根据本发明的附加实施例的变形体111、传感器叶片112和过载保护装置113因此被定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片与变形体111一起位于不同于共享静态静止位置的共享第一端位置的情况下，传感器叶片接触第一止动件113b，然而，尤其是不接触支撑蹬形件113a。此外，根据本发明的附加实施例的变形体111、传感器叶片112和过载保护装置113还被附加地定其尺寸并且被布置，使得在传感器叶片112与变形体一起位于不同于共享静态静止位置的并且还不同于共享第一端位置的共享第二端位置的情况下，传感器叶片接触第二止动件113c，然而，尤其是不接触支撑镫形件113a。尤其地，变形体、传感器叶片和过载保护装置因此被定其尺寸并且被布置，使得变形体的与第一端位置相对应的变形以及变形体的与第二端位置相对应的变形都是弹性的，尤其是线性弹性的，使得由传感器叶片的摆状运动影响的变形是完全可逆的。对于在传感器叶片和变形体的情况下具有典型尺寸的传感器组件，这能够例如通过选择在传感器叶片位于静态静止位置的情况下在传感器叶片和支撑蹬形件之间形成的如至少在检测方向上测量的小于0.2mm的上述间隙来直接确保。特别是为了形成足够大的中间空间113′(即，使能够形成上述间隙的中间空间)，根据本发明的附加实施例的支撑镫形件113因此被实施，使得其具有测量为在检测方向上的最大横向范围的厚度d2，该厚度d2不小于传感器叶片112的上述厚度d。可替选地或补充地，支撑镫形件113还可以被实施，使得支撑镫形件113的承载止动件113b、113c的两个子部段中的至少一个具有厚度d2和/或支撑镫形件113的该子部段具有测量为在检测方向上的最大横向范围的厚度，该厚度小于传感器叶片112的厚度d，并且也同样地大于由中间空间容纳的传感器叶片112的部分112a的厚度，该厚度被测量为其在检测方向上的横向范围。此外，支撑蹬形件113a能够具有例如正方形的横截面，使得支撑镫形件113a的宽度b2例如与它的厚度d2一样大，或者例如也处于传感器叶片112的厚度d的数量级；然而，横截面还能够是例如矩形的，使得支撑镫形件113a的宽度b2还能够被选择为稍微大于或稍微小于其厚度d2，或者传感器叶片112的厚度d。
在本发明的一个实施例中，支撑镫形件113a至少部分地在传感器叶片下游的后侧上引导，这里即是在主流动方向上。可替代地或补充地，支撑镫形件还能够至少部分地在传感器叶片的上游的前侧上引导，这里即是在主流动方向上。在本发明的另一实施例中，过载保护装置113被实施和被布置，使得支撑镫形件113a至少部分地在传感器叶片112的左侧上引导和/或支撑镫形件113a至少部分地在传感器叶片112的右侧上引导。因此，支撑镫形件113a和用其形成的过载保护装置113例如能够被实施，使得支撑镫形件113a具有基本上u形的轮廓，诸如分别在图3a-d、图4a-d或图5a-d中或从图3a-d、图4a-d和图5a-d的组合中直接明显看出的。特别是在其中支撑镫形件113a在传感器叶片112的左侧上并且在传感器叶片112的右侧上引导的情况下，支撑镫形件113a例如还能够具有v形轮廓，如在图6a-d和它们的组合中明显看出的。对于在其中支撑镫形件113a在传感器叶片的后侧上部分地引导或在传感器叶片的前侧上部分地引导的其它情况下，支撑镫形件诸如例如在图7a-d中还能够具有l形轮廓。
为了形成由过载保护装置113的中间空间113’容纳的传感器叶片112的部分112a，根据本发明的附加实施例，传感器叶片112包括突起，尤其是圆柱形或长方体形突起，即，部分112a是由突起形成的。另外，变形体、传感器叶片和过载保护装置以及还从图3a-d、图5a-d或图6a-d的组合中明显看出，被定其尺寸并且被布置，使得突起(112a)向内突出到形成在止动件之间的中间空间113’中。突起的最大直径能够例如被选择以及还从图3a-d、图5a-d或图6a-d的组合中明显看出，使得其与厚度d相对应。然而，该直径还能够例如被选择为小于传感器叶片112的前述厚度d，例如还使得在给定情况下，支撑镫形件113a的前述厚度d2甚至可以等于或小于传感器叶片的厚度。
在本发明的该实施例的情况下，两个止动件113b、113c还能够由在支撑镫形件113a中设置的凹部的边缘段形成，并且中间空间113‘由边缘段围绕的凹部的管腔形成，使得凹部实际上用作座，并且突起用作具有足够的游隙的占据座的插塞，即，使传感器叶片能够进行前述摆状运动的游隙，凹部和突起分别具有松配合，例如相对于装配系统“标准内孔”(dineniso286-2:2010)具有明显充足的游隙。凹部例如能够是在支撑镫形件113a中设置的通道或孔口；然而，凹部例如还能够被实施为支撑镫形件中的细长孔，或者被实施为支撑镫形件中的盲孔。在盲孔的情况下，开口端相应地面向传感器叶片112，用于容纳突起。在本发明的另一个实施例中，其被设置的是，例如还在图4a-d和图7a-d中指示的，形成中间空间113’的凹部是基本上是凹槽形的、基本上分别是槽形的。此外，在这种情况下，如能够从图4a-d和图7a-d中明显看出的，变形体、传感器叶片和过载保护装置还能够因此被定其尺寸并且被布置，使得在支撑镫形件113a中设置的凹部、以及与支撑镫形件113a一起形成的止动件113b、113c和与支撑镫形件113a一起形成的中间空间113’分别基本上在传感器叶片112的整个宽度b上延伸，并且由中间空间113’容纳的传感器叶片的部分112a具有与其宽度b相对应的宽度。
为了补偿由传感器组件的可能运动(例如，由于连接到管的上述管线的振动)引起的力和/或力矩，并且为了防止由此引起的传感器叶片或变形体111的不希望的运动(即，破坏传感器信号s1的运动)，根据本发明的附加实施例，传感器组件11还包括平衡体114，例如，杆状、板状或套筒状的平衡体114，其从变形体111的第二表面111#延伸。平衡体114还能够附加地用作换能器元件12的保持器，或者还可以用作换能器元件12的构件，例如用作形成(电容性)换能器元件的电容器的可移动电极。平衡体114例如能够属于由与变形体和/或与传感器叶片相同的材料，例如金属。例如，平衡体114还能够由不锈钢或镍基合金制成。在本发明的附加实施例中，变形体111和平衡体114通过材料结合(例如焊接、硬钎焊或软钎焊)连接在一起。因此，平衡体114和变形体111能够由通过材料结合可连接在一起的材料制造。可替代地，变形体111和平衡体114还能够是一个且相同整体成形部件的构件，例如，还能够使得传感器叶片111、变形体112和平衡体114是成形部件的构件。此外，从图3c和3d中还可以明显看出，传感器叶片112和平衡体114能够被布置彼此对齐，使得传感器叶片112的惯性主轴线与平衡体114的惯性的延长主轴线重合。可替选地或补充地，平衡体114和变形体111能够附加地相对于彼此定位和定向，使得变形体111的惯性的延长主轴线与平衡体114的惯性的主轴线重合。此外，传感器叶片112、平衡体114和变形体111还能够相对于彼此定位和定向，使得例如还能够从图2、图3a、图3b、图3c和图3d的组合中明显看出的，传感器组件11的惯性的主轴线平行于传感器叶片112的惯性的主轴线和平衡体114的惯性的主轴线二者延伸，以及还平行于变形体111的惯性主轴线延伸，或者与传感器叶片的惯性的主轴线和平衡体的惯性的主轴线二者重合，以及还与变形体的惯性的主轴线重合。