测量换能器和测量装置的制作方法

本发明涉及一种测量装置的测量换能器，以记录流经测量换能器的至少一个测量管的介质的质量流量或密度，其中，激励器适于激励至少一个测量管以便振荡，并且其中，至少两个传感器适于记录测量管的振荡。此外，本发明涉及一种包括这种测量换能器的测量装置。

背景技术：

上述激励器和/或传感器通常每个都包括具有线圈的线圈装置，线圈装置被布置在电路板上或内部；例如参见de102015120087a1。激励器和/或传感器的线圈装置本身经由支架安装在测量管或测量换能器的支撑主体上。在高温应用的情况下，电路板与电路板的支架之间的必要机械接触会在反复的温度交替之后发生变化，在高温情况下甚至导致电路板损坏。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种在高温下稳定的测量换能器，以及一种包括这样的测量换能器的测量装置。

通过根据权利要求1所述的测量换能器以及根据权利要求11所述的测量装置实现该目的。

本发明的一种用于记录流经测量换能器的至少一个测量管的介质的质量流量或密度的，用于测量装置的测量换能器包括：

至少一个测量管，其具有进口和出口，并适于在进口和出口之间输送介质；

至少一个激励器，其适于激励至少一个测量管以执行振荡；

至少两个传感器，其适于记录至少一个测量管的振荡偏转；

其中，至少一个激励器以及传感器在每种情况下都具有线圈装置，并且在每种情况下都具有磁体设备，线圈装置在每种情况下都具有至少一个线圈，其中，磁体设备相对于其线圈装置可移动，并且

其中，激励器或传感器的磁体设备和线圈装置通过磁场相互作用，

其中，线圈装置具有包括至少一个电路板层的电路板，其中，线圈被布置在至少一个电路板层上和/或至少一个电路板层中，其中，电路板具有第一热膨胀系数，

其中，测量换能器包括支撑主体，支撑主体适于保持测量管，

其特征在于，传感器的至少一个线圈装置和/或激励器的线圈装置通过支架设备固定至支撑主体或测量管，

其中，支架设备适于夹紧电路板，以便通过横向摩擦互锁而保持电路板，其中，电路板通过支架设备的至少一个支架元件被支架设备机械地接触，

其中，支架元件具有第二热膨胀系数，

其中，第一热膨胀系数和第二热膨胀系数彼此相差小于3*10^-6/开尔文，尤其是小于2*10^-6/开尔文，优选地小于1.5*10^-6/开尔文。

在实施例中，电路板通过烧结过程产生，其中，电路板包括例如陶瓷材料，

其中，陶瓷材料尤其是低温共烧陶瓷。

低温共烧陶瓷(ltcc)由于其良好的性能而特别适合于产生线圈装置，因为它们对线圈性能的干扰小并且对可用于形成线圈的导电迹线的适用性强。然而，这种陶瓷的缺点在于，与金属相比，它们是脆性的，因而对机械载荷的敏感性增加。然而，通过根据本发明选择第一热膨胀系数和第二热膨胀系数，可以避免这种缺点。

在实施例中，支架元件包括以下材料中的至少一种：锆，钛，钽。

热膨胀系数之间的差异小尤其是由于使用了低温共烧陶瓷作为电路板。

在实施例中，第一热膨胀系数小于9*10^-6/开尔文，尤其是小于8*10^-6/开尔文，优选地小于7*10^-6/开尔文。

电路板的高热膨胀系数可能不利地影响线圈的磁性能，因为例如线圈的电感尤其取决于其几何尺寸等，因此其电感将随温度变化而变化。例如，这在测量信号评估方面是不利的。

在实施例中，电路板通过螺钉、夹具或通过至少一个铆钉或至少一个螺栓而被保持。

在实施例中，支架元件被固定到支架设备主体。

在这种情况下，支架设备主体可以被布置在测量管上或支撑主体上。

在实施例中，电路板包括孔，在孔中布置有螺钉，螺钉接合在支架设备的孔的螺纹中，其中，借助于螺钉将压迫施加在电路板上。

在实施例中，支架设备被固定至支撑主体。这是有利的，因为此时支撑主体在很大程度上与测量管声学地分离，并且线圈装置实际上不受测量管移动的影响。这提高了线圈装置的可保持性。

在实施例中，测量换能器包括两个歧管，其中，第一歧管适于在测量换能器的上游侧上接收从管道流入测量换能器的介质，并将介质输送到至少一个测量管的进口，

其中，第二歧管适于接收来自至少一个测量管的出口的介质，并将介质输送回管道中。

在实施例中，测量换能器包括两个过程连接件，特别是法兰，其适于将测量换能器连接到管道中。

本发明的测量装置包括：

上述实施例之一的测量换能器；

电子测量/操作电路，其中，电子测量/操作电路适于操作传感器和激励器，并通过电连接线与之连接，

其中，至少一个电连接通过电缆引导件被引入电子测量/操作电路，

其中，电子测量/操作电路进一步适于确定质量流量测量值和/或密度测量值，并且

其中，测量装置尤其具有用于容纳电子测量/操作电路的电子设备壳体。

附图说明

现在将基于附图中呈现的实施例的示例描述本发明，附图示出如下：

图1是具有本发明的测量换能器的测量装置。

图2是线圈装置。

图3是用于线圈装置的本发明的两个支架设备。

图4是测量换能器的振荡传感器相对于测量管的布置。

具体实施方式

图1示出了具有测量换能器100的测量装置200，其中，测量换能器具有被测量换能器的支撑主体120保持的两个测量管110。测量管在进口侧与第一歧管141连通，并在出口侧与第二歧管142连通，其中，第一歧管141适于接收从管道(未示出)流入测量换能器的介质，并将介质均匀地分配到测量管中。相应地，第二歧管142适于接收流出测量管的介质，并将介质输送回管道中。在这种情况下，测量换能器经由过程连接件150，尤其是法兰151，与管道连接。测量换能器包括振荡激励器11，振荡激励器11适于激励测量管以便振荡。作为补充，测量换能器包括两个振荡传感器10，振荡传感器10适于记录测量管的振荡。

本领域技术人员不限于本文讨论的测量管、振荡激励器和振荡传感器的数量。在这方面，本文示出的实施例是作为示例的。

测量装置包括电子测量/操作电路210，其适于操作振荡激励器以及振荡传感器，并且计算和输出介质的质量流量和/或密度测量值。在这种情况下，电子测量/操作电路通过电连接230与振荡传感器以及振荡激励器连接。测量装置包括电子设备壳体220，在其中布置有电子测量/操作电路。为了确定质量流量，测量装置利用科里奥利效应，科里奥利效应由于测量管的振荡而作用于流动介质上，其中，测量管的流量会特性地影响振荡。

图2示出了具有包括第一面3.1和第二面(未示出)的电路板2的线圈装置1的平面图。诸如本文所示，具有第一线圈端部4.1和第二线圈端部4.2的线圈4以导电迹线4.3的形式施加在第一面3.1上。线圈装置包括接触元件5，接触元件5包括第一接触元件5.1和第二接触元件5.2。在这种情况下，第一接触元件连接第一线圈端部4.1，第二接触元件连接第二线圈端部4.2。接触元件适于接触电连接线230，线圈装置可通过电连接线230连接电子测量/操作电路。电路板可以是多层电路板，并且在多个电路板层上具有线圈，其中，相邻的线圈例如可以通过通孔连接。本领域技术人员可以根据他们的特定要求来设计线圈装置。图2中所示的线圈装置仅作为示例，不应将其理解为限制。诸如本文所示，电路板可以具有孔6，以接收螺钉、螺栓或铆钉。

图3a)和图3b)示出了本发明的用于线圈装置的电路板2的示例支架设备131。每个支架设备都包括支架设备主体136，支架设备主体136例如与测量管或与支撑主体连接。支架设备的几何形状实施例可以由本领域技术人员选择，以满足特定要求。

图3a)示出了具有支架设备主体136、两个支架元件132以及螺钉133的支架设备131，其中，电路板通过螺钉而被夹在螺钉头和支架设备主体之间。视情况而定，被布置在电路板2与螺钉头或者支架设备主体136之间的在每种情况下都可以是支架元件132，支架元件132机械接触电路板。在这种情况下，螺钉通过支架元件以及电路板的开口，例如孔延伸，并且接合在支架设备主体136的孔的螺纹135中。在这样的情况下，电路板的孔6以及支架元件的开口在每种情况下都具有可以适应螺钉的与温度波动相关的直径变化的直径。在这种情况下，通过已知的安装材料的热膨胀系数指导本领域技术人员。因而，通过拧入支架设备主体136中来固定电路板。

图3b)示出了具有包括支架元件132的支架设备主体136的支架设备131，支架元件132接触电路板2的一部分并通过夹紧动作固位。本领域技术人员可以根据特定要求来设计夹具。

图3a)和3b)中所示的支架设备主体是用于说明本发明。支架设备主体可以具有一个或多个主体元件，并且本领域技术人员可以根据特定要求提供支架设备。

根据本发明，电路板具有第一热膨胀系数，至少一个支架元件具有第二热膨胀系数，其中，第一热膨胀系数和第二热膨胀系数彼此相差小于3*10^-6/开尔文，尤其是小于2*10^-6/开尔文，优选地小于1.5*10^-6/开尔文。以这种方式，确保一方面通过横向摩擦互锁来固位电路板2，而与温度变化相关的横向应力保持很小，使得电路板保持完好无损。在脆性电路板材料，诸如陶瓷的情况下，这是特别有利的。

优选地，电路板通过烧结过程产生，其中，电路板包括例如陶瓷材料，其中，陶瓷材料尤其是低温共烧陶瓷。低温共烧陶瓷(ltcc)由于其良好的性能而特别适于作为产生线圈装置的基础，因为它们对线圈性能的干扰小并且对可用于形成线圈的导电迹线的适用性强。然而，这种陶瓷的缺点在于，与金属相比，它们是脆性的，因而对机械载荷的敏感性增加。然而，通过根据本发明选择第一热膨胀系数和第二热膨胀系数，可以避免这种缺点。

图4示意性地示出了在图2中以附图标记sa指示的，在每种情况下都包括本发明的线圈装置1的，具有两个振荡传感器10的测量装置的测量管110的侧视图，其中，一个振荡传感器通过本发明的支架设备131连接测量管110(参见左侧振荡传感器)并适于跟随其振荡移动，另一个振荡传感器通过本发明的支架设备131与支撑主体120机械地连接(参见右侧线圈装置)。诸如本文所示的磁体装置7安装在被所示测量管所覆盖的第二测量管上，并适于跟随第二测量管的振荡移动，在测量操作中经由电磁场与线圈装置相互作用。因而，在相反的测量管振荡的情况下，可通过在线圈中感应的电压记录振荡。

在线圈装置固定至测量管的情况下，诸如在左侧线圈装置的情况下示出的，电连接线230可以沿测量管被引入。在线圈装置固定至支撑主体的情况下，诸如在右侧线圈装置的情况下示出的，电连接线可以沿支撑主体在测量管处被引入。

可替代地，测量换能器例如可以仅具有一个测量管，其中，特定传感器的磁体设备例如固定至测量管，并且其线圈装置固定至支撑主体，反之亦然。

在线圈被固定至支撑主体的情况下，每个测量管对于每个振荡传感器都包括磁体设备，在每种情况下，磁体设备都具有至少一个磁体。

图4中所示的线圈装置的不同固定仅是作为示例。本领域技术人员将优选地将不同的线圈装置相对于测量管固定在测量管上或固定在支撑主体上，以便使得能够实现测量管的对称振荡行为。

附图标记列表

1线圈装置

2电路板

3电路板层

4线圈

4.1第一线圈端部

4.2第二线圈端部

4.3导电迹线

5接触元件

5.1第一接触元件

5.2第二接触元件

6孔

7磁体设备

10激励器

11传感器

100测量换能器

110测量管

111进口

112出口

120支撑主体

131支架设备

132支架元件

133螺钉

134支架设备的孔

135支架设备的孔的螺纹

136支架设备主体

140歧管

141第一歧管

142第二歧管

150过程连接件

151法兰

200测量装置

210电子测量/操作电路

220电子设备壳体

230电连接线