CN101008654A - 高性能加速度计的悬挂机构 - Google Patents
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Abstract
一种悬挂隔膜(16)被构造成可将精密传感器(14)支撑在容器(12)内。该悬挂隔膜(16)由下方的柔性压片(152)和沿该容器(12)开口周边布置的环形混合支架(16B)支撑。使用柔性压片(152)和固定通道(120)中的硬环氧树脂将该传感器(14)固定到该悬挂隔膜(16)。该环形混合支架(16B)固定到该容器(12)的外部。
Description
背景技术
通常需要将精密传感器与外部应力相隔离。这种应力可能是由安装该传感器的壳体或其它结构的机械变形所造成的，或者是由该传感器和壳体之间不同的热膨胀或收缩造成的。隔离外部应力原则上可以通过利用柔性安装系统来实现。然而，柔性安装系统一般不会提供传感器相对于其壳体的精确和稳定的定位。对许多传感器来说，这种定位对实现正确的操作是很关键的。当该壳体暴露于振动时，柔性安装系统还会导致不期望的传感器的机械振动。
一类对外部应力特别敏感的精密传感器是加速度计。这部分地是要由于谋求获得极高的精确度。加速度计是不允许仪器相对于其壳体改变位置或振动的仪器的例子。一种现有的加速度计安装技术是通过金属环或者结构粘合剂如环氧树脂将该加速度计连接到壳体。这些现有的非柔性安装技术导致应力传递到加速度计，这是由于该加速度计和安装环以及壳体之间不同的热膨胀。当壳体受到机械变形时，这些现有的技术还会将应力传递到加速度计。将壳体安装到环绕式支架或者由于该壳体和支架之间不同的热膨胀都会导致变形。在环氧连接材料中会出现尺寸的不稳定性，特别是在高温时。所有这些应力会影响精密加速度计的输出结果，并且会造成稳定性降低。这种温度引起的应力还会导致加速度计的输出结果随温度的增长而增加偏差，并且会在该加速度计输出结果中产生热感应误差。这样，改进精密传感器的安装系统将是本领域中的进步，它将非常受欢迎。
发明内容
本实施方式总体上提供一种悬挂隔膜或装置，该悬挂隔膜或装置适于支撑位于支撑壳体或容器内的精密传感器以及电子设备如加速度计。通过柔性压片将该加速度计的机械元件附着于该悬挂隔膜，并且该电子设备通过整体的环形混合支架(hybrid support)附着，该环形混合支架沿该壳体的开口边缘与该隔膜接合。该加速度计还可以通过穿过该柔性压片中通道的硬环氧树脂而固定到该悬挂隔膜。该环形混合支架固定到该容器外部。
附图说明
下面将参照附图详细描述具体实施方式。
图1是根据本发明实施方式形成的安装在壳体中的加速度计的透视图；
图2是根据具体实施方式形成的悬挂隔膜和凸缘的侧视截面图；
图3是示出了压片(preform)的顶视图，其示出了固定通道和相匹配的悬挂隔膜的导管通道；以及
图4是图1的悬挂装置的截面图。
具体实施方式
图1是具有根据具体实施方式形成的安装系统的组件10的透视图。组件10包括总体上是圆柱形的壳体或容器12、传感器14以及悬挂装置或隔膜装置16。壳体12包括圆柱形侧壁18、底座20以及凸缘22。凸缘22包括安装孔24，该安装孔用于将壳体12安装到支撑结构(未示出)上。在一个实施方式中，壳体12由304不锈钢制成。可以通过焊接接头114将凸缘22焊接到侧壁18。
悬挂装置16可以由304不锈钢或者基本相似的材料制成，并且总体上是圆形的。悬挂装置16容纳在圆柱形侧壁18的开口端处。悬挂装置16具有一个或多个第一导管通道110和一个或多个第二导管通道118。导管通道110和118可以具有各种各样的形状，如圆形、长形、正方形、三角形或雪茄烟形。导管通道110和118的形状可以变化以适应不同的布线需要或线束。导管通道的数量不限于三个，而是可以根据传感器14如加速度计的布线需要而变化。导管通道110、118的位置或分布也可以变化以适应传感器14的布线需要。
悬挂装置16的下面是柔性压片152，其总体上是圆形的。该柔性压片具有与悬挂装置16的导管通道110和118相匹配的导管通道。
多个固定通道120以平面布局分布，其在悬挂装置16的表面上以虚线椭圆表示，并且有一个固定通道呈现在压片152的横截面中。固定通道120形成于柔性压片152内，并接触悬挂装置16的下表面。如图1所示，三个固定通道120或多或少地分布成三角形图案。固定通道120的形状可以具有不同的形状，包括圆形、长形、正方形、三角形或雪茄烟形。其它构造如线状也是可以的，这取决于固定通道120的数量和位置排列。固定通道120可以接收铆钉、卡钉或者流体状的粘合剂，包括环氧基粘合剂。
传感器14总体上是圆柱形的，并且包括腰带28。在一个实施方式中，传感器14是加速度计，其适于响应沿轴向布置的敏感轴线S上的加速度，该响应是通过产生表示这种加速度的方向和大小的电信号来实现的。传感器14由悬挂装置16悬挂或保持。如下所述，悬挂装置16提供了对传感器14的精确和稳定定位，使得该传感器不能免受相对于壳体12的平移或旋转运动。而且，悬挂装置16通过在传感器的周边和壳体12的内壁之间插入间隙19来限制传感器14与壳体12的侧壁18和底座20之间的接触或者使它们隔离。间隙19和悬挂装置16用于将传感器14与应力相隔离，只要是未将壳体12安装在平面上或将其暴露于不同的热膨胀力或温度下，则壳体12的变形就会产生该应力。空隙19内填充有惰性气体。
悬挂装置16包括环形混合支架16A。混合支架16A通过焊接接头114焊接到凸缘接头22。将环形混合支架16A沿悬挂装置16的周边布置，并且用于提高或加强悬挂装置16的结构稳定性。
图2是悬挂装置16、混合支架16A和凸缘22的侧视截面图。通道110将电线或导线传送至加速度计14并且从该加速度计传送回来。该截面图进一步说明了环形混合支架16A相对于悬挂装置16的周边位置。悬挂装置16和混合支架16A位于凸缘22的开口内。将混合支架16A通过粘合剂固定到悬挂装置16或者通过焊接熔合至悬挂装置16。将混合支架16A通过焊接接头114焊接到凸缘22。焊接接头114可以具有将凸缘22焊接到混合支架16A所得到的焊珠形式。可选择地，凸缘22和混合支架16A可以通过铜焊法相连接。
图3是压片152的顶视图。压片152总体上是圆形的并且具有导管通道，该导管通道基本上与悬挂装置16的导管通道110和118的数量、形状和位置相匹配。压片152具有一个或多个第一导管通道210和一个或多个第二导管通道218。导管通道210和218可以具有各种各样的形状，如圆形、长形、正方形、三角形或雪茄烟形。导管通道210和218的形状可以变化以适应不同的布线需要或线束。导管通道的数量不限于三个，而是可以根据传感器14的布线需要而在数量和位置上有所变化。散布在导管通道210和218中间的是固定通道120。固定通道120总体上是圆形形状，但是其形状、数量、位置和分布可以变化。沿压片152周边的是加强环240。
压片152是柔性的、基于玻璃纤维的低应力环氧粘合膜，其是电绝缘的，基本上类似于可从Ablestik公司(20021 Susana Road，Rancho Donmingues，CA)获得的Ablefilm 561。可以使用基本上类似于Ablefilm 561的其它粘合膜，只要确定该膜是不导电的。加强环240通常是由304不锈钢制成。
图4是根据悬挂装置16的一个可选实施方式形成的组件200的截面图，该悬挂装置16保持着传感器14并且被装配到了容器12中。该可选实施方式是与环形混合支架16A集成整体的悬挂装置216。悬挂装置216被紧压装配在凸缘222当中，并且固定到位于悬挂装置216之下的压片152。压片152横跨过容器12的开口。
在截面图中，示出了压片152的第二导管通道210以及穿过通道210的导管140A和140B。导管140A和140B同样穿过悬挂装置216的通道110。以网状线表示的环氧塞232表示占用了一个固定通道120。环氧塞232接触通道120的侧壁以及悬挂装置216的至少一部分表面。占用了固定通道120的粘合剂塞232将悬挂装置216与压片152固定，以更牢固地保持传感器14。
当多于一个的粘合剂通道120填充有固化的环氧树脂时，则在悬挂装置216和压片152之间会建立更加坚固和成一体的接合。优选实施方式所利用的环氧树脂的热膨胀系数与制成压片152和悬挂隔膜16的材料的热膨胀系数相当。
电子箱140位于悬挂装置216的上方，通过导管通道220和228将导管140A和140B从电子箱140穿送到传感器14。所示的间隔19将传感器14与容器12的内表面分隔开。
虽然已经举例说明和描述了本发明的优选实施方式，但是如上所述，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多改变。根据上面的教导，对本实施方式的几种修改和变形也是可以的。例如，该柔性压片的其他组成物是导热体但是不导电。从Ablestik公司可得到Ablefilm 561K。Ablefilm 561K是一种玻璃纤维低应力环氧粘合膜，其同时是导热体和电绝缘体。另一个例子是固定通道120可以以线性布局构造在柔性压片152内。
因此，优选实施方式的公开并不是为了限制本发明的范围。而本发明应当完全通过参考权利要求来确定。
Claims (33)
1、一种设备，包括：
具有开口和凸缘的容器；
传感器；以及
悬挂组件，其具有隔膜和沿该开口的周边设置的环形混合支架，
其中，该环形混合支架固定到该凸缘，该隔膜横跨该开口并且以距该容器的内表面一定间隔地保持该传感器。
2、如权利要求1所述的设备，其中，该悬挂组件还包括固定到该隔膜的柔性压片。
3、如权利要求2所述的设备，其中，该组件构造成可在该传感器和该容器的外部之间传送导管。
4、如权利要求3所述的设备，其中，该悬挂组件具有至少一个穿过该隔膜和该压片的导管通道，以传送该导管。
5、如权利要求4所述的设备，其中，该压片是不导电的。
6、如权利要求5所述的设备，其中，该压片是导热的。
7、如权利要求2所述的设备，其中，该隔膜通过至少一个设置在该压片中的固定通道而固定到该压片。
8、如权利要求7所述的设备，其中，该固定通道还包括以平面布局设置的多个固定通道。
9、如权利要求8所述的设备，其中，该固定通道还包括以线性布局设置的多个固定通道。
10、如权利要求9所述的设备，其中，该固定通道填充有粘合剂，使得该粘合剂接触该通道的侧壁以及至少一部分隔膜。
11、如权利要求1所述的设备，其中，该环形混合支架通过焊接固定到该凸缘。
12、如权利要求1所述的设备，其中，该环形混合支架通过铜焊固定到该凸缘。
13、如权利要求1所述的设备，其中，该间隔填充有惰性气体。
14、一种加速度计，包括：
具有开口和凸缘的容器；
传感器；以及
悬挂组件，其具有隔膜和沿该开口的周边设置的环形混合支架，
其中，该环形混合支架固定到该凸缘，该隔膜横跨该开口并且以距该容器的内表面一定间隔地保持该传感器。
15、如权利要求14所述的加速度计，其中，该悬挂组件还包括固定到该隔膜的柔性压片。
16、如权利要求14所述的加速度计，其中，该组件构造成可在该传感器和该容器的外部之间传送导管。
17、如权利要求16所述的加速度计，其中，该悬挂组件具有至少一个穿过该隔膜和该压片的导管通道，以传送该导管。
18、如权利要求17所述的加速度计，其中，该压片是不导电的。
19、如权利要求18所述的加速度计，其中，该压片是导热的。
20、如权利要求14所述的加速度计，其中，该隔膜通过至少一个设置在该压片中的固定通道而固定到该压片。
21、如权利要求14所述的加速度计，其中，该固定通道还包括以平面布局设置的多个固定通道。
22、如权利要求14所述的加速度计，其中，该固定通道还包括以线性布局设置的多个固定通道。
23、如权利要求22所述的加速度计，其中，该固定通道填充有粘合剂，使得该粘合剂接触该通道的侧壁以及至少一部分隔膜。
24、如权利要求14所述的加速度计，其中，该环形混合支架通过焊接固定到该凸缘。
25、如权利要求14所述的加速度计，其中，该环形混合支架通过铜焊固定到该凸缘。
26、如权利要求14所述的加速度计，其中，该间隔填充有惰性气体。
27、一种制造加速度计的方法，包括：
准备具有开口的容器；
将传感器布置在该容器内部以及该开口之下，该传感器具有安装部分；
将具有通道和第一多个孔的柔性压片与该容器的开口和该安装部分接合；
将具有隔膜和环形支架的悬挂装置与该压片接合，并且该悬挂装置具有第二多个孔，使得该第二多个孔与该第一多个孔对准；
通过该通道将该隔膜固定到该压片；
使该悬挂装置横跨该开口；
将该传感器固定到该横跨的悬挂装置；
通过该对准的多个第一和第二孔将导管传送至该传感器；
将该导管联接到该传感器；以及
通过将该环形支架固定到该容器从而固定该横跨的悬挂装置，
其中，该传感器保持在该容器内，并且被插在该传感器和该容器的内表面之间的间隔环绕。
28、如权利要求27所述的方法，其中，该压片是不导电的。
29、如权利要求28所述的方法，其中，该压片是导热的。
30、如权利要求27所述的方法，其中，通过将粘合剂施加到设置在该压片内的通道而将该隔膜固定到该压片。
31、如权利要求27所述的方法，其中，通过焊接将该环形支架固定到该容器的外部。
32、如权利要求27所述的方法，其中，通过铜焊将该环形支架固定到该容器的外部。
33、如权利要求27所述的方法，其中，该间隔填充有惰性气体。
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| CN 200610008943 CN101008654A (zh) | 2006-01-27 | 2006-01-27 | 高性能加速度计的悬挂机构 |
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|---|---|---|---|---|
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