专利名称：用于测量包括双向流的多种被测对象的封装系统和方法
用于测量包括双向流的多种被测对象的封装系统和方法 技术领域实施例总的来说涉及用于制造和封装组合流量传感器的方法和系统。实施 例还涉及用于测量包括双向流在内的多种被测对象的组合流量传感器。
技术背景多种流动系统中采用流量控制机构，作为控制流经该系统的流体、气体或液体的量的装置。例如在大规模处理系统中，流量控制可以fflil确保合适的原 料(比如催化剂和反应剂)以期望的流量iSA处理单元来影响化学反应。此外， 流量控制机构可以用于调节比如通风机和呼吸器等系统中的流量，其中例如期 望将可吸入空体维持在足够的流量，或者为患者提供足够的麻醉气体以备手 术。典型地，通过采用控制电路(该控制电路响应于从精心放置的流量传感器 获得的测量值) 行流量控制。 一个这种流量传感器是具有沿径向穿过流动 通道的导线的热M计，并被称为热线风速计。这些风速计被连接至恒流源， 这使得导线的温度随电流的增大而成比例地增大。在操作中，当流体流过该流 动通道并因此经过该风速计时，导线由于对流效应而冷却。该冷却影响导线的 阻抗，该阻抗被测量，并用于推导流体的流量。热风速计流量传感器的另一种 形式是微结构传感器，其是微桥、微薄膜或微块料，它被设置在流动通道的壁 处。在这种形式中，传感器通过采样沿着流动通道的壁的流体而在表面上测量 流量。在任一应用中，为了测量流量，热风速计流量传感器可被设置在流动通 道中。这些和其他己知的流量传 存在多种缺陷。在流动通道内部设置的流量 限制机构会在便于流体流入传感通道的采样端口上产生压降。该压降或压差取 决于限制器的几何形状和iSA的流量。此外，在流体流量增大时，流动通道中 的流体会有增大的湍流(也就是说，在给定的垂直于流动方向的平面有增大的 不均匀的压力和3Iit)。当流量传感器与其他测定被测对象组合时，关键的是不产生湍流，因为这种流动会降低流量测量的精确度。因此，为了克服前面的缺陷，期望提供用于 观糧包括双向流在内的多种被测对象的合适的封装方法和减系统。 发明内容提供下面的概述，以有助于对公开实施例的独有的一些新颖特征的理解， 并且不试图完整描述。通过作为一个整体考虑整个说明书、权利要求、附图和 摘要可以获得实施例的各个方面的全部评价。因此，本发明的一个方面是提供改进的组合流量传感器系统和方法。本发明的另一个方面是提供用于制备测量包括双向流在内的多种被测对象 的组合流量传感器的方法。前述方面和其他目的以及优点现在可以如这里所描述的那样来实现。公开 了一种用于测量包括双向流在内的多种被观树象的方法。通常，可以在流管中 以对称图案布置被测对象采样端口。这些端口关于流管的X和Y中心线对称 布置。此外，这些端口相对于流量限制机构也是对称布置的，以便将流管中湍 流的量最小化。此外，这些端口相对于流量限制机构对称布置(也就是，如果 使用了流量限制机构)。该外壳可被设置成将这些测量对象传感元件在电路板 上彼此隔离并划分开。
附图中类似的附图标记尉旨遍布各个图的相同或功能上對以的元件，并且 附图可与说明书结合并构成说明书的一部分，附图进一步解释了实施例，与具 体实施方式一起用于解释于此公开的实施例。图1描述了组合传感器系统的三维分解图，其可依据优选实施例实施；图2描述了组合传感器系统的三维分解图，描述了压力传感器、ASIC、 湿度传感器和气流传感器在旁路流管上的布置，其可依据优选实施例实施；图3描述了组合传感器系统的横截面图，示出了压力传感器、ASIC、湿 度传感器的布置，其可依据优选实施例实施；图4描述了组合传感器系统的横截面图，示出了气流传感器的布置，其可依据优选实施例实施；图5描述了组合传感器系统的横截面图，示出了压力传感器、ASIC、湿 度传感器和气流传感器的布置，其可依据优选实施例实施；图6描述了一种概要操作流程图，依据优选实施例，描述了用于制备具有流量限制机构的组合传感器的方法；以及图7描述了一种概要操作流程图，依据不具有流量限制机构的优选实施 例，描述了用于制备不具有流量限制机构的组合传感器的方法。
具体实施方式
在这些非限制性的例子中讨论的具体值和结构可以是改变的，并且仅仅是 引用其来描述至少一个实施例，并且不试图限制其范围。图i描述了一种组合传感器系统ioo的三维分解图，其可被依据ifc选实施例实施。盖子102可抵靠电路板108的背面设置。盖子102保护压力传感器106、 ASIC 112、湿度传感器110和气流传繊114不受周围环境的影响，并且将压 力传感器106、 ASIC 112、湿度传感器110、气流传感器114和流管130夹紧 在外壳118上。压力传感器罩104进一步保护压力传自106不受外界影响。 压力传感器106和湿度传感器110分别布置在压力传感器隔间117和湿度传感 器隔间116上。外壳118被设置劍每压力传感器106、 ASIC 112、湿度传感器 110和气流传自114在电路板108上彼此隔离并划分开。利用粘结结合可以实现夹紧。可以在盖子102上提供凹槽122，并且可将 该凹槽122设置^E外壳謂的销132上卡合就位。盖子102可在销132上卡 合就位，并且可以禾,粘结结合 接这些元件。盖子102可采用与构造其它 传感器元件所用的树脂相类似的树脂来构成。此外，盖子102还具有上连接部 分140，其与外壳118的下连接部分129 —起形成电插座，当盖子102被卡合 就位在合适的位置被咬合时，上连接部分和下连接部分容纳引线124，以便形 鹏于将引线124连接至外部电路的电插座。图2描述了一种组合传感器系统的三维分解图，描述了在旁路流管上压力 传感器、ASIC、湿度传感器和气流传感器的布置，其可依据优选实施例实施。 注意到，在图l-2中，用相同的参考数字表示相同或相似的部件或元件。例如， 盖子102，上连接部分140，下连接部分129、凹槽122、引线124、电路板108、 压力传感器罩104、压力传感器106、湿度传感器110、 ASIC 112和气流传感 器114、旁路流管130、外壳118、压力传 隔间117、湿度传感器隔间116， 销132，，这些在图1中示出的部分也出现在在图2中描述的系统100结构 中。如图l中描述的压力传感器106、湿度传感器IIO、 ASIC 112和气流传感 器114布置在旁路流管130上。图3描述了一种组合传麟系统歸的横截面视图，示出了压力传繊、 ASIC、湿度传感器的布置，其可依据优选实施例实施。注意到，在图1和图3 中，用相同的参考数字表示相同或相似的部件或元件。例如，在图1中示出的 电路板108、盖子102、压力传感器罩104、压力传感器106、 ASIC 112、流管 130、湿度传感器110以及传感通道301也出现在图3中。采样端口 302和304关于流管130的X和Y中心线对称布置。此外，端 口 302和304相对于流量限制机构306也，称布置的，以便将流管130中湍 流的量最小化。该横截面视图示出了如图1中描述的压力传感器106、 ASIC 112 和湿度传感器110在传感通道301中的布置，并且也示出了流量限制机构306 在流动通道305中的布置。注意到，该流量限制机构可以例如是比如限流器的 装置或比如用于接进并检测流动的文氏管或皮托管的其它装置，正如于此所指 出的那样。因此，于此描述的该流量限制机构不局限于限流器的结构，而是可 以取决于设计考虑而实施为文氏管或皮托管或其它类型的装置。图4描述了一种组合传感器系统100的横截面图，示出了气流传感器的布 置，其可依据1雄实施例实施。注意到，在图14中，用相同的参考数字表示 相同或相似的部件或元件。例如，在图1-3中描述的电路板108、盖子102、气 流传感器114、流动通道305、传感通道301以及流量限制机构306也出现在 图4中。图5描述了一种组合传感器系统100的横截面图，示出了压力传感器、 ASIC、湿度传感器和气流传感器的布置，其可依据优选实施例实施。注意到， 在图1和图5中，用相同的参考数字表示相同或相似的部件或元件。例如在图 1中描述的外壳U8、凹槽122、压力传感器106、 ASIC 112、销132、压力传 感器罩104、电路板108以及气流传感器114也出现在图5中。图6描述了一种概要操作流程图600，其描述了依据优选实施例封装具有 在图3中所描述的流量限制机构306的组合传感器系统100的方法。如在方块 610处所示的，将图1中描述的压力传麟106、湿度传繊110、 ASIC 112 和气流传感器114彼此分开地布置在图1所示的电路板108上。在图1中描述 的外壳118可被设置成使期各图1中所示的压力传感器106、湿度传感器110、 ASIC 112和气流传感器114在图1中所示的电路板108上彼此隔离并划分开。在方块620处，如图3所示，将流量限制机构306布置在流动通道305中，以用于在流M道305中产生压降。图1中所示的具有压力传感器106、湿度 传感器110、 ASIC 112和气流传感器114的组合传,系统100可以布置在图 3中所示的传感通道301中，如在方块630处描述的那样。如在方块640处所 述的，图3中所示的采样端口 302和304关于图1中所示的流管130的X和Y 中心线对称布置。此外，在方块650处，图3中所示的端口 302和304相对于 图3中所示的流量限制机构306也是对称布置的。最后，如在方块660处所述 的，图1所示的外壳118可被紧固至如图1中所示的压力传感器106、湿度传 感器110、 ASIC 112和气流传感器114以及如图3所示的流动通道305和传感 通道301。
依据可选的实施例，图7描述了一种概要操作流程图700，描述了用于封 装不具有如在图3中描述的流量限制机构306的组合传感器系统100的方法。 如在方块710处描述的，将图1中描述的压力传感器106、湿度传感器110、ASIC 112和气流传感器114彼此分开地布置在图1所示电路板108上。在图1中描 述的外壳118可被设置成使期每图1中所示的压力传感器106、湿度传感器110、 ASIC 112和气流传感器114在图1中所示的电路板108上彼此隔离并划分开。 在图1中描述的流量传感器模块100包括在图1中描述的压力传感器106、湿 度传感器UO、 ASIC U2和气流传感器114，并且如在方块720处所示的，流 量传 模块100被设置在图3中描述的传感通道301中。如在方块730处所 述的，图3中所示的采样端口 302和304关于图1中所示的流管130的X和Y 中心线对称布置。最后，如在方块740处所述的，在图l中描述的外壳118可 被分别紧固至图2中所述的流动通道305、以及图1中描述的压力传感器106、 湿度传感器110、 ASIC 112和气流传感器114、以及图3中描述的传感通道301。
可以理解，上面公开的变体以及其他特征和功能，或其替代可被期望地组 合成多种其他不同的系统或应用。此外，本领域的熟练技术人员随后可以进行 其中各种目前无法预料或不曾预料到的替代、修改、变形或改进，其也试图通 过下面的权利要求而被包括。
权利要求
1、一种用于制备传感器模块的封装方法，该传感器模块用于测量包括双向流在内的多种被测对象的，该方法包括在具有流管、流动通道和传感通道的传感器的电路板上彼此分开地布置多个传感元件；在所述流动通道中布置流量限制机构，其中，所述流量限制机构在所述流动通道中产生压降；将所述传感器布置在所述传感通道中；以及关于所述流管的X和Y中心线对称布置多个采样端口，从而使得所述传感器具有测量包括双向流在内的多种被测对象的能力。
2、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括 相对于所述流量限制机构对称布置所述多个采样端口 ； 将外壳紧固至所述流动通道、所述传 和所述传感通道；以及 将所述外壳构造成将所述多个传感元件在所述电路板上彼此隔离和划分开。
3、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述多个采样端口构造成 包括布置在所述流管上游的一对端口 。
4、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述多个采样端口构造成 包括布置在所述流管下游的一对端口 。
5、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述多个采样端口构造成 包括布置在所述流管下游和上游的多个端口 。
6、 一种用于制备传感器模块的封装方法，该传感:^模块用于测量包括双 向流在内的多种被测对象，该方 跑括-在具有流管、流动通道和传感通道的传感器的电路板上彼此分开地布置多 个传感元件；在所述流动M中布置流量限制机构，其中，所述流量限制机构在所述流 动通道中产生压降；将所述传 布置在所述传感通道中；以及 关于所述流管的X和Y中心线对称布置多个采样端口 ，以及相对于所述流量限制机构对称布置所述多个采样端口 ，从而使得所述传感 器具有测量包括双向流在内的多种被测对象的能力。
7、 一种用于制备传感器模块的系统，该传感器模块用于测量包括双向流 在内的多种被测对象，该系统包括多个传感器元件，所述多个传感器元件在具有流管、流动通道和传感通道 的传感器的电路板上彼此分开地布置;流量限制机构，所述流量限制机构布置在所述流动通道中，其中，所述流 量限制机构在所述流动通道中产生压降，其中，所述传感器位于所述传感通道 中；以及多个采样端口，所述多个采样端口关于所述流管的X和Y中心线对称布 置，从而使得所述传感器具有用于测量包括双向流在内的多种被测对象的能 力。
8、 根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个采样端口相对于所述流 量限制机构对称地布置，并且一外壳被紧固至所述流动通道、所述传 和所 述传感通道，并且其中所述外壳将所述多个传感元件在所述电路板上彼此隔离 和划分开。
9、 根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个采样端口包括布置在所 述流管上游和/或布置在所述流管下游的一对端口 。
10、 根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个采样端口包括布置在所 述流管下游和上游的多个端口 ，并且其中所述多个传感元件包括压力传感器、 ASIC、湿度传感器和气流传感器。
全文摘要
用于测量包括双向流在内的多种被测对象的封装方法和系统包括以对称形式布置在流管中的采样端口。关于流管的X和Y中心线对称布置端口。此外，这些端口相对于限流器也对称布置，以便将流管中湍流的量最小化。
文档编号G01D11/00GK101216331SQ20071014942
公开日2008年7月9日 申请日期2007年5月16日 优先权日2007年1月4日
发明者C·S·贝克, J·W·斯佩尔德里奇, L·F·里克斯 申请人:霍尼韦尔国际公司