制造感应式电导率传感器的方法和感应式电导率传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制造感应式电导率传感器的方法和一种根据这种方法制造 的感应式电导率传感器。
【背景技术】
[0002] 感应式电导率传感器大量应用在实验室中以及用于检测液态介质的电导率的过 程测量技术中。这些感应式电导率传感器优选用于出现很大的测量范围和很高的化学或热 负荷的地方。这例如在大量工业上的化学过程的情况中，但也可以在热蒸汽灭菌法的情况 下，该热蒸汽灭菌法通常由于在食品技术领域中的严格的卫生要求而使用。
[0003] 基于提到的要求，往往使用高性能塑料。例如将聚醚醚酮（缩写PEEK)作为耐高 温热塑性塑料，其属于聚芳醚酮的原料组。聚醚醚酮（缩写PEEK)是具有高抗拉和抗弯强 度、高冲击韧性、高疲劳强度、高化学稳定性的半结晶热塑性塑料，并且是不易燃的。
[0004] 感应式电导率传感器包括发送线圈和接收线圈，它们通常设计为环形线圈，也被 称为环状线圈（Toroidspule)。这种电导率传感器按照双变压器的方式起作用，其中，将发 送和接收线圈以如下程度导入到介质中，即，使得可以构造出延伸穿过介质的、穿过发送和 接收线圈的、闭合的电流路径。当发送线圈被作为输入信号的交变电压信号激励时，发送线 圈产生磁场，该磁场在穿过线圈的、本身闭合的介质路径中感应出电流，该电流的强度依赖 于介质的电导率。因为该交变电流在介质中再次引起围住介质的变化的磁场，所以在接收 线圈中感应出交变电流作为输出信号。该由接收线圈作为输出信号提供的交变电流或相应 的交变电压是对介质的电导率的度量。
[0005] 为了给发送线圈供应交变电压，感应式电导率传感器包括与发送线圈连接的驱动 电路。此外，为了检测接收线圈的输出信号，电导率传感器还包括与接收线圈电连接的接收 电路，该接收电路设计用于将检测到的且必要时由接收电路处理过的测量信号向传感器电 子器件发出，该传感器电子器件用于对测量信号进一步处理并且必要时数字化。电导率传 感器通常设计为能至少以区段形式沉入到介质中的测量探头。这种测量探头具有壳体，在 该壳体中安装有发送和接收线圈，必要时还有驱动电路和接收电路以及其他与发送和接收 电路整合在传感器电路中的电路部件。在这种设计方案中，测量探头与外部的上级单元，例 如显示单元、测量变换器或计算机连接。上级单元不仅可以设计用于向测量探头供能，而且 可以设计用于与测量探头进行数据通讯。可选地维持在测量探头中的传感器电路可以设计 用于将经进一步处理的、必要时经数字化的测量信号向上级单元传递。相应的测量值可以 通过上级单元借助显示装置显示出或者通过数据接口发出。
[0006] 感应式电导率传感器的线圈可以以不同的类型和方式配设有壳体。在已知的方法 中，构成如下的线圈组合件，在其中，首先以耗费的方法将线圈置入到独立的线圈壳体中， 并且紧接着在该线圈壳体中利用塑料来注塑包封。这样产生的组合件随后被导入到传感器 壳体中。需要完成独立的线圈壳体，以便在注塑包封时保护线圈以防在喷注过程期间的高 喷注压力和非常高的温度。由于线圈对压力和温度非常敏感，所以除了线圈组合件有很高 的准备和装配耗费之外，在该准备期间还存在很高的废品风险。
[0007] 在已知的传感器中，两个线圈布置在电路板的各一侧上，并且紧接着将预装配的 电路板置入到传感器壳体中。在此，电路板具有开口，构造为环形线圈的线圈定位在该开口 周围。在电路板置入到传感器壳体中之后，壳体通过套管封闭，该套管穿过壳体的壁导入到 壳体中，并且引导穿过电路板的开口。在此，套管的两个端部在与壳体的分离部位上与该壳 体粘接。随后，传感器壳体的内部空间以灌封材料来填充。除了粘合部位（其在粘合过程 之前必须被清洁）的准备耗费以外，还需要在粘合的过渡部位上进行修整。在套管与壳体 之间构造出的粘合间隙具有不同于壳体的热膨胀系数，其中，在使用感应式传感器时的温 度变化过程期间粘合间隙可能被去除。此外，粘合剂具有比塑料更差的化学稳定性。为了 制造两个独立的粘合部位，需要耗费的操作，其需要更多的时间耗费。
[0008] 由DE102010042832已知了一种借助超声波熔焊的过程。
[0009] 由JoachimNehr于 2011 年在UniversitjitStuttgart(斯图加特大学）发表的题 目为"Neuro-Fuzzy-ModellierungzurumfassendenProzessilberwachungamBeispiel desUltraschallschweiPensvonKunststoffteilen"（例如超声波恪焊塑料部件的用于 全面的过程监控的神经模糊建模）的博士论文说明了如下的超声波熔焊过程：
[0010] 由转换器、升压器和超声焊头构成的能振荡的系统通过借助转换器中的压电元件 的激励处于超声波的范围内的纵向振荡下。在此，典型的振荡频率是20kHz、30kHZ、35kHz 或40kHz(取决于机器的制造商和要熔焊的工件的大小）。在约6μm至13μm的范围内的 原始的振荡振幅（依赖于振荡频率）通过升压器（也被称为振幅转换件）和超声焊头视具 体应用和材料而定地以系数1至5增强。通过超声焊头的机械联接，将振荡导引到工件中。 通过内摩擦和界面摩擦吸收振荡能量，在这里，形成的热量导致在接合区域中的局部熔融， 并且由此导致两个接合配对的连接。
[0011] 在超声波熔焊时的流程划分为三个阶段：1)启动，其中，超声焊头移动到要连接 的构件上，并且在可调整的力的情况下进行机械联接。2)实际的熔焊阶段，在该熔焊阶段期 间，在施予力的情况下通过转换器产生的振荡被导入到构件中，并且促成构件的熔融以及 连接。3)保持阶段，其用于冷却在熔焊时形成的熔化物直到构造出结实的焊缝。
[0012] 根据通过超声焊头的振荡导引与熔焊区域之间的间距来区分近场和远场，其中， 界限约6_。最好利用坚固的热塑性塑料执行远场熔焊，因为由于熔焊力引起的部件弯曲应 保持得尽可能小或应完全避免。由于抗剪模数和机械的损耗系数，往往在远场中仅焊接非 结晶塑料。半结晶性塑料仅应在近场中焊接，半结晶性塑料往往在明显低于熔点时已具有 明显的衰减增加。
【发明内容】
[0013] 本发明的任务在于，给出一种用于制造感应式电导率传感器的方法，在该方法中， 使得在套管与壳体的连接过程期间的操作变得简单，并且在避免很高的准备耗费的情况下 实现了套管与壳体之间的稳定连接。
[0014] 该任务通过如下方法来解决，在该方法中，在电路板两侧安设包围电路板的开口 的线圈，并且将电路板连同线圈一起导入到壳体中，其中，将套管穿过壳体的第二凹部并穿 过电路板的开口直至第一凹部地导入到壳体中，其中，第一凹部、第二凹部和电路板的开口 对齐，其中，套管包括第一端部区段和第二端部区段，并且套管以第一端部区段首先导入到 壳体中，并且其中，套管借助超声焊头通过超声波熔焊与壳体焊接。该方法的特征在于，套 管的第一端部区段与导入到第一凹部中的配对块焊接并且与壳体焊接。因此，部件可以分 别在近场进行焊接。
[0015] 在有利的实施方式中，在将第一端部区段与壳体和配对块焊接之前，套管在第二 凹部中或者说第二端部区段中焊接。
[0016] 在优选的设计方案中，为了构造第一焊缝