CN105829881A - 用于顺磁式氧测量的磁力传感器 - Google Patents

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CN105829881A CN201480069195.3A CN201480069195A CN105829881A CN 105829881 A CN105829881 A CN 105829881A CN 201480069195 A CN201480069195 A CN 201480069195A CN 105829881 A CN105829881 A CN 105829881A
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Abstract

本发明涉及一种用于顺磁式气体分析的磁力传感器，其中通过至少一根张力线(5)可旋转地保持具有导体回路(2)的测试体，为了以少的手动成本的方式制造与至少一根张力线(5)电连接设置的导体回线(2)以及实现传感器的小的尺寸和小得重量，提出了导体回路的部分通过金属喷镀涂在测试体的上表面上。

Description

用于顺磁式氧测量的磁力传感器
技术领域
本发明涉及一种用于顺磁式气体分析的磁力传感器，具有用于可旋转地悬挂在非均匀的磁场中的哑铃形的测试体、至少一根导电的张力线，为了可旋转地悬挂该测试体该张力线同轴地安装在其旋转轴上，安装在测试体上的导体回路，以在通电时结合均匀的磁场的作用生成用于稳定该测试体的转矩以及布置在该测试体上作为光学水平仪的组成部分的镜子，以测量该测试体的偏移。
背景技术
本发明的应用领域涉及顺磁式气体分析，尤其是氧测量。在该类型的测量利用气体下的氧的稀有的特征，即其具有高的顺磁的磁导率。如果在气体混合物中施加非均匀的磁场，那么氧分子沿着升高的场梯度运动并且由此聚集在更高的场强的区域中。为了使得氧的该行为可视，使用哑铃形的测试体，该测试体可旋转地悬挂在气体中，合适的非均匀的磁场处于其中。通过局部压缩顺磁的氧分子，在哑铃形的测试体上施加转矩，该测试体因此以旋转的形式围绕由该至少一根张力线限定的轴，优选地穿过该测试体的重心运动。为了精确地测量该运动使用镜子作为光水平仪的部件，其消除光控传感器上镜子的光反射的偏移。为了补偿测试体的运动由导体回路传导电流，该电流与磁场交互且再次将该测试体引回静止位置。于是电流的强度是氧浓度的量度。
由DE102006021308B4已知，导体回路被气相喷镀在顺磁的氧分析仪的测试体的表面上。在现有技术中通过布置多个弹簧来保持该测试体，这些弹簧以平面的方式处于具有测试体的旋转平面的平面中。因此可能的是，导体回路仅安装在测试体的端面，通常为上侧上，并且在此与这些弹簧电连接，这些弹簧传导电流以生成转矩。
在如本发明的上位概念的结构中，其中通过至少一根张力线可旋转地保持测试体，该构造肯定是不可能的，因为该张力线不是以平面的方式处于具有该测试体的旋转平面的平面中，而是尽可能地垂直于该平面。因此其必须是电导线，其也能够是导体回路的部件，存在于从测试体的上侧到下端面，因为在此进一步传导该电流，以闭合电流回路。该技术上无疑邻近的电导线的气相喷镀通过棱边和通过薄的外表面而结束，这会是必须的，以将连续的导体回路在测试体的多个侧面上引导，自然显得不合适。
将通过金属喷镀代替例如通过焊接多根线来应用电导线算作优点，即能够简单自动地、不需要或者包含少量手动地、人为操作地进行对上表面的金属喷镀，例如通过PVD(物理气相沉积)或CVD(化学气相沉积)。此外每种用于小型化测试体的方法都是值得期待的，因为更小的、更紧凑的和更轻的测试体由于其更小的重量而对力的作用反应更敏感。此外，其能够在更小的腔体中由待测量的气体从周围冲刷，这会最小化延迟，借助于此这种传感器对待测的气体中的氧含量的变化作出反应，因为仅需供给少量的气体以填充周围的体积。通过快速地供给待测气体仅实现该延迟的限制的最小化，因为该传感器能够通过连接的粒子通量移动。
发明内容
因此本发明的任务是，实现一种磁力传感器，其中能够以少量的制造成本制造被设置用于与张力线电连接的导体回路并且其具有小的尺寸和小的重量。
该任务从根据权利要求1的上位概念的传感器出发结合其特征解决。后续的从属权利要求进一步给出了本发明有利的进一步研究。
本发明显示了技术的教导，即将导体回路的至少部分通过金属喷镀涂在测试体的上表面上。其中该金属喷镀能够通过不同的薄层技术实现，包括通过PVD、例如通过喷涂，和通过CVD的气相喷镀。
其中有利的是，因此此外在生产中能够实现小的成本以及在改变例如待测气体中的氧含量上能够实现该传感器高的灵敏度和少的响应时间，因为具有导体回路的测试体能够以小的重量和小的规模制成。
根据本发明优化的措施提出，在测试体中设置通孔敷镀，其允许电流从测试体的一侧传导到相对的一侧上。由此结合气相喷镀的部分和至少一个通孔敷镀能够完全实现导体回路。制造所必须的工作步骤、即气相喷镀和通孔敷镀，可不需要手动地、人为操控地实现。
根据另一本发明优化的措施提出，在测试体上其重心的范围内设置空间结构，其允许与至少一根张力线的末端部分地或者完全地形状配合。于是这种合适的结构能够用作在测试体上固定张力线的导向装置，以最小化张力线的轴向的轴与测试体的重心所具有的间距，并简化在测试体上的张力线的手动固定以及减少为此必须承担的时间成本。
根据本发明一优选的实施方式提出，同样气相喷镀该镜子，其中该镜子也能够实现为电流回路的气相喷镀部分的一部分。这简化了制造过程。
附加地根据待连接的组成部分的特性通过焊接、通过与导电的胶粘剂连接或者通过连接将该张力线安装在导体回路的气相喷镀的部分上。因此在一个工作步骤中进行张力线和导体回路的机械和电连接。
在本发明的一优选的实施方式中提出，实心地构造测试体。因此为了制造例如将该体从基底中冲落或切割。替代于该构型存在例如以中空的方式构造的测试体，其例如能够以抗磁的气体填充。
附图说明
以下根据附图同时通过描述本发明优选的实施例进一步阐述其他的本发明的优化的措施。
图1示出了在根据第一实施例的根据本发明的传感器的正面的视图；
图2示出了在其背面的视图；
图3示出了根据图1的A-B截面；
图4示出了在根据另一实施例的根据本发明的传感器的正面的视图；
图5示出了在其背面的视图；以及
图6示出了根据图3的A-B截面。
具体实施方式
图1示出了测试体1的正面，其具有气相喷镀的导体回路2的部分，其上通过未示出的焊锡固定的张力线5、与该张力线5的末端部分形状配合的空间结构4和两个通孔敷镀3a、3b的口。在此该形状配合通过圆柱形的、横截面为梯形的凹槽在测试体1中实现，在手动或者机器地在测试体1上定位所安装的张力线5时，该凹槽仅允许在测试体1的旋转轴的方向上的自由度，其中用于同轴地将张力线5固定在测试体1上的自由度是不重要的。因此张力线5的定位的精度提高，而用于定位的时间成本减少。
图2示出了测试体1的背面，具有导体回路2的其他部分和镜子6，该镜子6构造为导体回路的部分。导体回路2的该部分通过两个通孔敷镀3a、3b与图1中示出的部分电连接。
图3示出了两个通孔敷镀3a、3b和圆柱形的凹槽的横截面。该形式使得固定的形状配合和与在接触线7a、7b、7c上的横截面为圆形的张力线5的电连接得以实现。这造成了相对于仅与接触线的接触的优化的机械和电连接，如其将不需要空间结构4而存在。同时显而易见的是，由于该空间结构4该线不能从侧面从测试体的重心中移动出来，这简化了在传感器构型时安装该线。
另一根据本发明的实施例在图4中示出。其示出了具有张力线5的测试体1的上侧，该张力线5处于与测试体的旋转轴同轴，还示出了以绕组的形式围绕气相喷镀的导体回路2的旋转轴，通孔敷镀3a和用于与张力线5的末端形状配合的孔4。通孔敷镀3a电连接测试体的上侧与底侧。
在图5中构造了该底侧。在此看到的是导体回路2的其他部分以绕组的形式，以如同在上侧上一样相同的旋转方向围绕测试体1的旋转轴，从而该磁场，即由导体回路的电路在上侧上产生的，与以下磁场具有相同的方向，其通过相同的电流在底侧上生成，该相同的电流通过通孔敷镀3a传导。因此附加地能够通过多层结构实现加强由导体回路2中的电流导致的力。通过代替绕组例如使用几何上直角的导体元件，能够简单地实现避免该力。
图6中能够看到孔4，其允许与至少一个张力线5的端部形状配合。于是在安装该张力线时没有留下空间自由度，由此该手动构型的速度和所获得的精确度能够显著提高。
本发明不限于前面阐述的优选的实施例。为此还可以想到很多变型，这些变型包括于所附权利要求书的保护范围。因此也例如可能的是，该导体回路不对称地构造在哑铃形的测试体的仅一个臂上。该空间结构也能够以凸起的形式代替凹槽的形式来实现与张力线的末端形状配合。
附图标记列表
1测试体
2导体回路
3a第一通孔敷镀
3b第二通孔敷镀
4测试体上的空间结构
5张力线
6镜子
7a第一接触线
7b第二接触线
7c第三接触线

Claims (9)

1.一种用于顺磁式气体分析的磁力传感器，具有用于可旋转地悬挂在非均匀的磁场中的哑铃形的测试体(1)，
-至少一根导电的张力线(5)，其为了可旋转地悬挂所述测试体(1)同轴地安装在所述测试体的旋转轴上，
-导体回路(2)，其施加在所述测试体(1)上，以在通电时与所述非均匀的磁场共同起作用地生成用于稳定所述测试体(1)的转矩，
-镜子(6)，其布置在所述测试体(1)上，作为光学水平仪的组成部分，以测量所述测试体(1)的偏移，
其特征在于，
与所述张力线(5)电连接的导体回路(2)的至少部分通过金属喷镀涂在所述测试体(1)的上表面上。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述导体回路(2)的至少部分以至少一个通孔敷镀(3a)的形式进行构造，以在彼此平行设置的面上制造所述导体回路(2)的多个部分的电接触。
3.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
在所述测试体(1)上形成至少一个结构(4)，其允许与至少一根张力线(5)的末端的形状配合，以简化所述张力线(5)的固定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述镜子(6)通过金属喷镀涂覆在所述测试体(1)上。
5.根据权利要求4所述的设备，
其特征在于，
所述镜子(6)是所述导体回路(2)的部分。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述至少一根张力线(5)通过焊接安装在所述导体回路(2)上。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述至少一根张力线(5)通过使用导电胶安装在所述导体回路(2)上。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述至少一根张力线(5)通过键合安装在所述导体回线(2)上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述测试体被实心地构造(1)。
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