模块式传感器组件的制作方法
【专利说明】模块式传感器组件
[0001]本申请为2010年11月I日进入中国国家阶段的PCT专利申请“模块式传感器组件”(申请号:200980116553.0，申请人:通用电气公司)的分案申请。
[0002]发明背景
本发明一般涉及模块式传感器组件，并且更具体而言，涉及将可拆卸的检测模块(sensing module)机械连接和电连接到基部模块上。
[0003]压力、温度、电流等的传感器用于宽范围的工业和用户应用中，包括构件和仪器的测量和校准。针对各种测量或校准任务而使用一种测量或校准系统的柔性可通过提供可与相同的基部模块一起使用的可拆卸的检测模块来实现。取决于特定的应用，测量或校准系统应当能够在苛刻的环境、振动、冲击及其它操作条件下操作。对于涉及压力测量或校准的应用而言，检测模块和基部模块之间的连接应当能够经受高压。
[0004]已知的解决方案，例如可从康涅狄格州新城镇的Dresser Inc.公司获得的Heise PTE-1手持式压力校准仪、可从华盛顿州塔科马市的Hotek Technologies公司获得的BETAGAUGE II压力记录校准仪、可从俄亥俄州克利夫兰市的Meriam ProcessTechnologies公司获得的MFT 4000多功能模块式校准仪、可从华盛顿州埃弗雷特市的Transmat1n Inc.公司获得的Quickcal 190自动压力校准仪，大部分采用可安装在基部模块内部的检测模块。例如在手持式应用(在其中，基部单元的大小极为重要)中，将检测模块安装在基部模块内部可为不期望的。相反，将检测模块安装在基部模块外部造成了与提供可靠的机械连接和电连接有关的挑战。
[0005]因此，存在对提供将可拆卸的检测模块可靠地机械连接(包括耐压)和电连接到基部模块上的机构和方法的需要。存在确保各个模块(即发送模块和基部模块)经受环境、处理、存储及其它操作条件的能力不依赖于匹配在一起的模块的另外的需要。
[0006]发曰月简沐
公开了一种用于执行测量或校准的模块式传感器组件，包括:检测模块，其包括带螺纹接头(spigot)、第一滑环导电轨(slip ring conductive track)以及第二滑环导电轨；基部模块，其包括带螺纹管座、第一导体以及第二导体；其中，通过将带螺纹接头旋入带螺纹管座中来将检测模块可拆卸地安装到基部模块上，从而形成在第一滑环导电轨和第一导体之间的第一电连接，以及在第二滑环导电轨和第二导体之间的第二电连接。
[0007]附图简沐图1示出了测量或校准装置的检测模块和基部模块之间的接口的一个实施例的分解图。
[0008]图2示出了测量或校准装置的检测模块和基部模块之间的接口的一个实施例的截面图。
[0009]图3示出了适于容纳两个检测模块的测量或校准装置的基部模块的一个实施例。
[0010]图4示出了测量或校准装置的检测模块和基部模块之间的接口的一个实施例的截面图。
[0011]图5示出了测量或校准装置的检测模块和基部模块之间的数据接口的物理层的采样实现的一个实施例的电气图。
[0012]附图未必按比例绘制，相反，重点大体而言放在说明本发明的原理上。在附图中，相同的标号用来指示各个图中的相同的部件。
[0013]发明详述
提供了一种模块式传感器组件，其包括测量或校准装置的基部模块，以及可在外部安装到基部模块上的一个或多个可互换的检测模块。图1显示了检测模块和基部模块的接口的一个实施例的分解图，并且图2显示了其截面。在一方面，可提供检测模块100，取决于例如压力传感器、电压传感器、温度传感器、湿度传感器、流量传感器、压力校准模块、电压校准模块、电流校准模块等的应用要求。本领域技术人员将理解这样的事实，即，可以检测模块的备选类型和构造来实践本发明，因此本文阐明的描述不意在将本发明的实践约束或限制于任何特定类型的检测模块。
[0014]检测模块100可在外部安装到基部模块202上，如图3中最佳地看到的那样。图3示出了适于容纳两个检测模块100和101的基部模块202。在备选实施例中，基部模块202可适于容纳一个或多个检测模块100。
[0015]再次参看图1和2，在一方面，检测模块100的构件可结合在壳体102中。在一方面，检测模块100可具有基本圆柱形形状因素(form factor)。在另一方面，检测模块100可包括带螺纹接头104。带螺纹接头104可提供将检测模块100以机械的方式附连到基部模块202的接口部件120上。带螺纹接头104可以可旋拧的方式(threadably)附连到具有带内螺纹部分的基部模块容座122上。可通过操作员将接头104置于基部模块容座122中并且相对于基部模块202旋转检测模块100来迫使检测模块100与基部模块202接合。因此，带螺纹接口可允许仅使用操作员的手动作力来建立可靠地将检测模块100机械连接到基部模块202上。
[0016]在另一方面，接头104的直径106可为检测模块100和基部模块202之间的接口的仅受控的尺寸，从而允许检测模块100以多种形状因素且以连续的尺寸成形，以满足备选应用需要，以及适于有利于通过操作员的手稳固地握持检测模块100。
[0017]在另一方面，接头104可为中空的，即可具有开口 132，该开口 132可与基部模块容座122中的开口 134 —起允许气体或液体在检测模块100和基部模块202的内部容积之间自由运动，这对于某些应用(例如气动或液力压力测量或校准)而言可为必要的。
[0018]在一个实施例中，可密封检测模块100和基部模块202之间的机械连接部，以经受高的压力值，这例如对于涉及气动或液力压力测量或校准的应用而言可为必要的。例如，在一个实施例中，检测模块100和基部模块202之间的机械连接部可经受达1000 bar的压力值。在一个实施例中，连接部的环境密封可由一个或多个O形环302，303提供，如在图4中最佳地看到的那样。
[0019]在另一方面，检测模块100和基部模块202两者可在彼此断开连接时保持密封。图4示出了配备有隔离阀304的基部模块接口部件120，当无检测模块100连接到基部模块202上时，隔离阀304在正常关闭状态中由加载弹簧306支承，因此关闭到基部模块202的开口。当检测模块100可旋转地上紧并且连接到基部模块202上时，隔离阀304可由接头104推到打开状态。相反，当检测模块100正在可旋转地松开并且与基部模块202断开连接时，隔离阀304返回到其正常关闭状态，从而防止气体或液体从基部模块202中排出。本领域技术人员将理解这样的事实，即，隔离阀304的其它设计处于本发明的精神和范围内。
[0020]在另一方面，检测模块100可包括一个或多个滑环导电轨110，111，从而在检测模块100和基部模块202的构件之间提供电联接。在一个实施例中，如在图2中最佳地看到的那样，滑环导电轨110在