CN108027292B - 包括压力传感器的用于测量的设备以及用于测量压力的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括压力传感器(3)的测量设备，该压力传感器包括具有旨在经受要测量的压力的部分的印刷电路板(4)，该印刷电路板包括安装在所述部分上以便测量该印刷电路板在所述压力的影响下的变形的应变检测器(10，11)。本发明还涉及一种包括这样的设备的测量系统。

Description

包括压力传感器的用于测量的设备以及用于测量压力的系统
本发明涉及压力传感器。本发明还涉及包括这样的传感器的测量设备和压力测量系统。
发明的技术背景
在航空领域中，与起落架轮胎相关联的压力传感器一般被紧固到所述轮胎的轮缘，并且这些传感器将其数据传送给该飞行器的机载计算机。这样的传感器一般被证明是复杂的，并且由此通常包含应变仪以及用于处理这些应变仪所取得的测量的处理器装置。
发明目的
本发明的目的在于提出一种具有经简化的结构的压力传感器，以及一种包括这样的传感器的测量设备和压力测量系统。
发明的简要概述
为了实现该目的，本发明提供一种压力传感器，该压力传感器包括具有将经受要测量的压力的部分的印刷电路卡，该印刷电路卡具有安装在所述部分上的用于测量所述部分在所述压力的影响下的变形的应变检测器。
由此，该印刷电路卡直接用作可变形部分，该应变检测器由此被直接安装在该印刷电路卡上，且该传感器不需要任何附加的特定支持。
由此利用印刷电路卡可自然地弹性变形的固有特性以便简化该传感器的结构。
由此，该传感器在结构方面相对简单。
此外，由于其较简单的结构，该传感器对其环境较不敏感，并且尤其对温度和振动较不敏感，这在该传感器被放置在恶劣环境中(诸如作为示例在飞行器轮胎之中或在其附近)时特别有用。
此外，该压力传感器也较不昂贵。
此外，该压力传感器对于容易地大规模再生产而言较简单，由此促进生产。
自然地，该传感器的印刷电路卡的至少将经受要测量的压力的部分可至少在将由该压力传感器测量的预定压力范围内弹性变形。
通常，当压力传感器用于测量飞行器轮胎的压力时，该预定压力范围为0-21巴。作为示例，该印刷电路卡因此由复合材料制成。作为示例，印刷电路卡4可由玻璃环氧基体制成。
本发明还提供一种压力测量设备，包括：
-如上所述的传感器，所述传感器用于固定到具有将确定的压力的元件；以及
-驻定部分，所述驻定部分用于固定为面向所述传感器的路径，以便接收所述传感器所需的测量并将其传送给处理器装置。
本发明还提供一种用于测量交通工具轮胎的压力的系统，所述系统包括用于测量所述轮胎的压力的测量设备，以及用于处理由所述测量设备获得的测量的处理器装置，所述处理器装置用于远离所述轮胎安装在该交通工具上，所述测量设备包括：
-如上所述的传感器，所述传感器被固定为与所述轮胎一起旋转；以及
-驻定部分，所述驻定部分被布置为面向所述传感器的路径，以便接收由所述传感器获得的测量。
结果，仅测量设备被布置在所述轮胎附近，所述处理器装置完全远离所述轮胎。这使得有可能限制紧邻轮胎的电子器件的数量(在紧邻轮胎处，电子器件经受非常严苛的环境)，并将这些电子器件中的大多数电子器件并且具体地是将较敏感的那些电子器件安置在较有利的环境(诸如例如，在交通工具内部，在那里，该电子器件经受较温和的环境)中。
由此发现该系统对其环境较不敏感，并且尤其对温度和振动较不敏感，这在传感器被放置在苛刻环境中(诸如在飞行器轮胎之中或在其附近)时特别有用。
此外，传感器总是集成为紧邻轮胎，由此使得在交通工具静止时以及它正在移动时有可能测量轮胎的压力。
附图简述
根据参考附图对本发明的非限制实施例的以下描述可更好地理解本发明，其中：
-图1是本发明的第一具体实施例中的压力传感器以及相关联的测量系统的与该传感器相关联的用于接收传感器获得的测量的驻定部分的图解剖面图；
-图2是示出包括图1中所示的传感器和驻定部分的用于测量交通工具轮胎的压力的系统的示图；
-图3是本发明的第二具体实施例中的压力传感器以及相关联的测量系统的与该传感器相关联的用于接收由传感器获得的测量的驻定部分的图解剖面图；以及
-图4是解说本发明的第三具体实施例中的包括传感器和驻定部分的用于测量交通工具的轮胎的压力的系统的示图。
发明的详细描述
参考各附图，本发明的第一具体实施例中的用于测量压力的系统包括测量设备1以及用于处理由测量设备1获得的测量的处理器装置2。在该示例中，用于测量压力的系统与飞行器相关联，以用于测量该飞行器的轮胎之一的压力的目的。
测量设备1由此与所述轮胎相关联并被紧邻所述轮胎布置，而处理器装置2被安装在飞行器上以便远离所述轮胎。优选地，处理器装置2被布置在飞行器的加压空气中。处理器装置2可例如被集成在飞行器的机载计算机之一中。
测量设备1包括压力传感器3，该压力传感器3被布置成使得与轮胎一起旋转。压力传感器3包括印刷电路卡4，该印刷电路卡4具有将经受要被测量的轮胎压力(由图1中的箭头表示)的可弹性变形的部分。更精确地，在该示例中，印刷电路卡4被固定到轮胎的轮缘，以便刚性地紧固到该轮缘并由此紧固到轮胎。此外，印刷电路卡4被布置成使得其可弹性变形部分与存在于轮胎内部的气体直接接触。
测量设备3还具有在紧邻轮胎处固定到飞行器的驻定部分5。作为示例，驻定部分5被布置在承载压力将由传感器3测量的轮胎的起落架轴上。自然地，驻定部分5被固定到该交通工具以面向传感器3的旋转路径，以便既接收传感器3所获得的测量以供转发给处理器装置2又向传感器供电。
以下的详细描述序贯地描述了传感器3、驻定部分5和处理器装置2。
关于传感器3，印刷电路卡4由电绝缘材料制成。作为示例，印刷电路卡4由复合材料制成。印刷电路卡4可例如由玻璃环氧树脂基体制成。印刷电路卡4具有第一主面6以及与第一主面6相对并与所述第一主面6平行延伸的第二主面7。两个主面6和7由印刷电路卡4的一个或多个侧面连接在一起，这取决于印刷电路卡4的主要形状(例如，圆形或矩形)。两个主面6和7是平面。在该示例中，传感器3被布置成使得印刷电路卡4的第一主面6与存在于轮胎内部的气体直接接触，相反第二主面7由此经受轮胎周围的环境压力。
印刷电路卡4还具有从第二主面7朝向第一主面6延伸而无需在所述第一主面6中开口的中央孔8。在该示例中，印刷电路卡4由此一般是杯的形式。
印刷电路卡4由此具有最小厚度的中央区9，其顶部由孔8的底部限定且底部由第一主面6限定。在该示例中，区9形成传感器3的将经受要被测量的压力的可弹性变形部分。虽然传感器3的另一部分经受轮胎的压力，但传感器3被成形为使得仅所述部分9在轮胎中的压力的作用下变形。出于该目的，传感器3的其余部分具有大到足以对轮胎中的压力的作用不敏感的厚度。
例如，印刷电路卡4被成形为使得所述板在最小厚度的区9处呈现位于2毫米(mm)到3mm的范围2中的厚度，并且在所述印刷电路卡4的其余部分呈现约5mm的厚度。印刷电路卡4还按以下方式成形：使得区9呈现位于1平方厘米(cm2)到2cm2的范围1中的面积。
印刷电路卡4在所述区9之上或之中包括用于测量印刷电路卡4在轮胎中的压力的影响下的变形的应变检测器。在该示例中存在两个应变检测器，它们被布置成使得形成测量半桥12。通常，第一应变检测器10包括导电材料的第一轨13，且第二应变检测器11包括导电材料的第二轨14，第一轨13和第二轨14被布置在区9上(在所述区9内部和/或在所述区9的表面上)，并且它们由此经受所述区9的变形。
结果，区9的变形导致所述轨13和14的变形，由此导致代表区9的变形并且因此代表轮胎中存在的压力的其导电属性改变。具体地，每一轨13、14归因于其变形的长度的变化导致其电阻的变化。
优选地，轨13和14具有对变形更敏感的相应弯曲部分。作为示例，轨13和14由铜制成。优选地，两个应变检测器10和11是相同的，以使得半桥12是对称的。
优选地，为了改善应变检测器10和11的灵敏度，第一检测器10具有与第一轨13相关联的第一电阻器15，且第二检测器11具有与第二轨14相关联的第二电阻器16。所述电阻器15和16被同样安装在印刷电路卡4的区9中。所述电阻器15和16与相关联的检测器轨串联连接。所述电阻器15和16可以是例如纳米电阻器。
印刷电路卡4还具有与半桥12相关联的两个电容器，以便如以下所描述的在半桥12由驻定部分5供电时使得半桥12谐振，第一检测器10与第一电容器17相关联(由此形成包括第一检测器和第一电容器的第一组装件)，且第二检测器11与第二电容器18相关联(由此形成第二检测器和第二电容器的第二组装件)。
这使得有可能改善半桥12的灵敏度。
电容器17和18经由轨的远离其连接到检测器的相关联的电阻器的各端的各端与相关联的检测器串联连接。对于每一检测器，轨由此位于在一端的电容器和在另一端的电阻器之间。电容器17和18被布置在印刷电路卡4上在区9外部。结果，它们不经受区9的变形。电容器17和18包括由电绝缘材料部分隔开的两个导电材料表面(也被称为“板”)。优选地，这些表面中的至少一者被布置在印刷电路卡4内部，以使得所述板直接形成所述电容器的电绝缘材料部分。作为示例，这些表面可由铜制成。作为示例，这些表面可以是集成在印刷电路卡4中的轨。
此外，测量设备1包括用于借助于驻定部分5向两个检测器和电容器组装件供电的供电装置。
优选地，测量设备1按使得传感器3和驻定部分5处于高频AC电关系的方式布置。结果，供电装置在本示例中被配置成用高频AC向这两个检测器和电容器组装件供电。术语“高频”在本文中用于意指至少50兆赫兹(MHz)的频率。例如，供电装置被配置成以位于50MHz到300MHz的范围内且通常在50MHz到150MHz的范围内的频率向这两个检测器和电容器组装件供电。优选地，在本示例中，供电装置被配置成以约100MHz的激励频率向这两个检测器和电容器组装件供应高频功率：这两个组装件的并且由此测量半桥12的激励频率为约100MHz。
出于该目的，供电装置包括使其初级附连到驻定部分5并使其次级附连到传感器3的第一变压器21。更具体地，在该示例中，次级的端子之一被连接到第一电容器17并被连接到第二电容器18，并且其端子中的另一者被连接到第一电阻器15并被连接到第二电阻器16。这两个检测器和电容器组装件由此被并联地供电。
有利地，这两个检测器和电容器组装件由此被无线地供电，具体地通过使用高频AC电源来供电。
优选地，第一变压器21的初级和次级各自由电感器构成，该电感器由分别直接集成在驻定部分5上和传感器3的第二主面7的表面上的导电材料的轨形成。结果，第一变压器21不经受区9的变形。
作为示例，所述轨可由铜制成。
第一变压器21被配置成使得初级和次级进入谐振，以便增加第一变压器21的初级和次级之间的耦合。
这用于使驻定部分5和传感器3之间的耦合损耗最小化。
此外，经由两个电容器17和18，这两个检测器和电容器组装件由此不仅被用高频AC供电，而且它们还处于谐振中。
测量设备1还具有用于传感器3和驻定部分5之间的通信以便使得驻定部分5能够接收由应变检测器10、11所获得的测量的第一通信装置。
通常，第一通信装置包括与第一组装件并与驻定部分5相关联的第一LC电路31(包括串联的线圈和电容器的电路)以及与第二组装件并与驻定部分5相关联的第二LC电路32，第一LC电路31的线圈在第一轨13和第一电容器17之间被连接到第一组装件，第二LC电路32的线圈在第二轨14和第二电容器18之间被连接到第二组装件。
作为示例，每一线圈是由导电材料的轨形成的电感器。在该示例中，该轨被直接形成在传感器3的第二主面7的表面处。作为示例，该轨可由铜制成。
每一电容器具有由导电材料组成的两个表面，这两个表面由电绝缘材料的部分隔开。优选地，对于每一电容器，这些表面之一被布置在传感器3的第二主面7上，且另一表面被面向该传感器3布置在驻定部分5上，且传感器3和驻定部分5之间有空气，由此直接形成电容器的由电绝缘材料制成的部分。作为示例，这些表面可由铜制成。作为示例，这些表面可以是直接集成在印刷电路卡4中的轨。
两个LC电路31和32由此经由所述LC电路的电容器与驻定部分5相关联。
结果，由检测器和电容器组装件生成的电信号经由LC电路31和32的电容器被传送到驻定部分5。通过有利的方式，该传送由此无线地发生。
此外，在给定其所占据的位置的情况下，第一通信装置没有经受区9的变形。
第一通信装置由此使得有可能从测量设备1恢复与两个检测器和电容器组装件的失衡有关的指示，该失衡代表区9在轮胎压力的作用下的变形。
在特定实施例中，应变检测器10、11的每一电阻器15、16具有等于(在乘以变压系数时)与所述应变检测器相关联的LC电路的特性阻抗的电阻。
这使得有可能避免通过所述LC电路31和32的驻波。
在优选实施例中，测量设备1包括传感器3和驻定部分5之间的第二通信装置，以便使得驻定部分5能够在两个检测器和电容器组装件的端子处接收对电源的测量，这些测量可在检测器和电容器组装件以及与所述组装件的供电装置等效的Thévenin生成器的各元件的温度系数的基础上与检测器和电容器组装件的温度并且由此与半桥12的温度直接关联。
这些测量可由此被用于根据半桥12的温度来对由所述半桥12获得的变形测量进行加权。
在该示例中，第二通信装置包括第三LC电路33和第四LC电路34，这两个电路都与第一变压器21的次级并与驻定部分5相关联，第三LC电路33的线圈被连接到第一变压器21的次级的端子之一，且第四LC电路34的线圈被连接到第一变压器21的次级的另一端子。
作为示例，每一线圈都是由导电材料的轨形成的电感器。在该示例中，该轨被直接形成在传感器3的第二主面7的表面处。轨可例如由铜组成。
每一电容器包括导电材料的两个表面，这两个表面由电绝缘材料部分隔开。对于每一电容器，这些表面中的一个表面被布置在传感器3的第二主面7上，且这些表面中的另一表面被面向该传感器3布置在驻定部分5上，且传感器3和驻定部分5之间有空气，由此直接形成电容器的由电绝缘材料制成的部分。作为示例，这些表面可由铜制成。作为示例，这些表面可以是直接集成在印刷电路卡4中的轨。
第三LC电路33和第四LC电路34由此经由所述电路33和34的电容器连接到驻定部分5。
结果，代表检测器和电容器组装件的电源的电信号经由所述电路33和34的电容器被传送到驻定部分5。有利地，该传送由此无线地发生。
此外，第二通信装置的位置为使得它们不经受区9的变形。第二通信装置由此用于从测量设备1恢复与对检测器和电容器组装件的电源有关的指示，该指示代表检测器和电容器组装件的温度，并由此代表半桥12的温度。
由此，应当观察到，作为压力测量系统的经受最严苛的环境的部分的传感器3具有相对有限数目的组件。这使得有可能改善压力测量的质量。
此外，传感器3在物理结构方面特别简单，因为其大多数组件被直接集成在印刷电路卡4中，例如由形成在印刷电路卡4之中或之上的导电轨形成。实际上，除了电阻器之外，传感器3的各元件由此通过布线来创建，以便被直接纳入印刷电路卡4，并且它们由所述板4上的导电轨形成。相反，电阻器例如通过丝网印刷或者通过施加金属箔(一般由铜制成)被添加到印刷电路卡4。
此外，区9的变形对驻定部分5和传感器3之间的(用于供电和通信的)各耦合组件有很少或没有影响，因为所述组件位于区9外部。
此外，传感器3和驻定部分5之间不存在有线连接：驻定部分5和传感器3之间的耦合纯经由电容性连接(在该示例中用于传达测量)或经由电感性连接(在该示例中用于供电)发生。传感器3和驻定部分5之间的耦合由此被混合(既是电容性又是电感性的)。此外，传感器3和驻定部分5之间的耦合也具有高频AC谐振类型(既用于供电又用于传达测量)。
有利地，尤其由于LC串联谐振电路对(由第一LC电路31和第二LC电路32形成的第一对，以及由第三LC电路33和第四LC电路34形成的第二对)的存在，并且由于各耦合具有高频AC谐振类型，耦合损耗相对较小或甚至为零。
在该示例中，所描述的传感器3由此呈现位于0.1巴到0.3巴的范围中并且尤其具有0.2巴的测量精度。
此外，可观察到，使两个检测器和电容器组装件进入串联谐振使得有可能限制甚至消除将趋于干扰这些测量的无功电流。具体地，设备的电感方面变化很小，因为系统保持处于谐振模式或接近谐振模式，由此使得有可能限制无功电流。
实际上，传感器3的供电电流总是看见实负载，尽管供电电压是差分的并且作为传感器3中复阻抗的变化的结果(作为检测器先前以对称方式变形的结果，这暗示复阻抗向量在相反的方向转动)而增加。
这使得有可能改善传感器3的灵敏度。
在该示例中，驻定部分5具有刚性地固定到轴的壳体40以及本身刚性地紧固到所述壳体的耦合器41。
壳体40包括用于将耦合器41连接到处理器装置2的有线连接装置。作为示例，有线连接装置包括连接器42以及相应的电缆43，该电缆43在一端连接到所述连接器42并在其另一端连接到处理器装置2的相应连接器。优选地，电缆43被配置成提供各信号在测量设备1和处理器装置2之间的差分传输。作为示例，电缆43可以是Quadrax类型。
耦合器41具有第一主表面44以及与第一主表面44相对并与所述第一主表面44平行延伸的第二主表面45。两个主面44和45由耦合器41的一个或多个侧面连接在一起，这取决于耦合器41的主要形状(例如，圆形或矩形)。两个主面44和45是平面。在该示例中，耦合器41按以下方式布置：使得当传感器3在其旋转移动期间与耦合器41齐平时，第一主面44面向传感器3的第二主面7。在该示例中，耦合器41被成形为使得耦合器41的第一主面44具有与传感器3的第二主面7相同的尺寸，然而耦合器41的第一主面44不包括在其中开口的孔。耦合器41由此不是杯的形式。
以优选的方式，耦合器41是印刷电路卡。由此，如以上针对传感器3所描述的，优选地，耦合器41中包括的各个元件(尤其是变压器、电容器和线圈类型的各元件)被直接集成在印刷电路卡中，例如由布置在该印刷电路卡之上或之中的导电材料的轨形成。
为了将信号从传感器3传送到壳体40的连接装置，第一通信装置包括布置在耦合器41上并且首先连接到连接装置并其次连接到第一LC电路31和第二LC电路32的电容器的第二变压器22。更具体地，在该示例中，第二变压器22的次级的一个端子连接到第一LC电路31，而第二变压器22的次级的另一个端子连接到第二LC电路32。两个检测器和电容器组装件由此串联连接到驻定部分5。此外，第二变压器22的初级的每一端子都独立地连接到连接装置。
由检测器和电容器组装件生成并代表压力的信号由此被差分地传送给处理器装置2。
此外，为了将代表检测器和电容器组装件的供电的信号传送给壳体40的连接装置，第二通信装置包括被布置在耦合器41上并且首先连接到该连接装置并其次连接到第三LC电路33和第四LC电路34的电容器的第三变压器23。更确切地，在该示例中，第三变压器23的次级的一个端子连接到第三LC电路33，而第三变压器23的次级的另一端子连接到第四LC电路34。此外，第三变压器23的初级的每一端子都独立地连接到连接装置。
由第一变压器21的次级生成并代表检测器和电容器组装件的供电的信号由此被差分地传送给处理器装置。
在一端要么连接到第二变压器22的初级的端子之一要么连接到第三变压器23的初级的端子之一，而在另一端经由差分传输电缆43连接到处理器装置的四个线路由此相互独立。
此外，为了向传感器3供电，布置在驻定部分5上的第一变压器21的初级被连接到第二变压器22并被连接到第三变压器23。在该示例中，第一变压器21的初级的一个端子被连接到第二变压器22的初级，而第一变压器21的初级的另一端子被连接到第三变压器23的初级。
此外，驻定部分5具有用于将处理器装置接地的装置。出于该目的，接地装置包括首先连接到第一变压器21的初级并其次经由电缆43连接到处理器装置2的接地的线路46。
像第一变压器21一样，驻定部分5的各变压器22和23优选地被调谐到100MHz的目标激励频率。这用于优化耦合，并降低或甚至消除无功电流。
由此，应当观察到，还作为压力测量系统的经受非常严苛的环境的部分的驻定部分5包括相对有限数目的组件。这用于改善压力测量的质量。
此外，驻定部分5在结构方面特别简单，因为其大多数组件被直接集成在耦合器41的印刷电路卡中，例如通过由被布置在该印刷电路卡之上或之中的导电轨形成。
处理器装置2包括用于向测量设备1的供电装置供电的供电电路50。出于该目的，在该示例中，供电电路50具有高频AC电源51，该高频AC电源51由此具有等于约100MHz的激励频率。电供电路50还具有连接到所述电源51的第四变压器24。
优选地，处理器装置包括供电电路50的用于监视并任选地控制高频AC电源51的测量电路52。通常，测量电路52经由诸如同步解调器53之类的同步检测器装置连接到供电电路50。
处理器装置2还包括用于测量轮胎压力的电路54。出于该目的，所述电路54具有第五变压器25，该第五变压器25的次级的第一端子经由电缆43连接到测量设备1的第二变压器22的初级的第一端子，并且该第五变压器25的次级的第二端子经由电缆43连接到第二变压器22的初级的第二端子。这确保由检测器和电容器组装件生成的信号被传送给可随后处理这些信号的压力测量电路54。
第五变压器25也由处理器装置2的供电电路50供电，在本示例中通过将第五变压器25的次级连接到第四变压器24的次级来实现。这用于经由压力测量电路54、线圈43和测量设备1来向两个检测器和电容器组装件供电。
处理器装置2和测量设备1之间的相同的有线连接由此同时用于供电，并用于传送由这两个检测器和电容器组装件生成的信号。
此外，处理器装置2包括用于测量检测器和电容器组装件的温度并由此测量半桥12的温度的电路55。
出于该目的，所述电路55具有第六变压器26，该第六变压器25的次级的第一端子经由电缆43连接到测量设备1的第三变压器23的初级的第一端子，并且该第六变压器25的次级的第二端子经由电缆43连接到三变压器23的初级的第二端子。这确保代表到检测器和电容器组装件的供电的信号被传递给温度测量电路54，该温度测量电路54可由此处理这些信号。
应当回想到，具体地，检测器和电容器组装件的供电电压根据所述组装件的温度而变化，尤其地由于这两个组装件的已知固有特性。在供电电压的测量的基础上并且在知道该数据的基础上，由此有可能从其推断这些组装件的温度。
此外，与系统的其余部分相比，传感器3经受非常大的温度变化。测量传感器3处的温度的事实(通过研究其电源电压)使得有可能根据温度来使供电线的电阻方面的变化的影响最小化，由此改善测量温度的准确性。该系统的对温度最敏感的那个区的温度由此被有利地测量。
此外，为了处理由应变检测器10、11生成的信号，同时考虑半桥12的温度，压力测量电路54和温度测量电路55被连接在一起。温度测量电路55被连接到压力测量电路54，温度测量电路55和压力测量电路54两者都在第五变压器25上游，并且还在第六变压器26下游。在具体方式中，该连接由处理器装置2的同步检测器装置执行。通常，压力测量电路54具有被布置在第五变压器25上游的同步解调器57，并且温度测量电路55同样具有被布置在第六变压器26的上游的同步解调器58，这两个电路经由所述两个同步解调器57和58被连接在一起。
温度测量电路55由此执行其自己的(自同步的)解调，因为通过该电路接收到的信号从不为零，并且还使得有可能控制具有可能有时为零的信号的压力测量电路54的解调。
由这两个电路执行的解调由此独立于供电线的长度。
第六变压器26由供电电路51供电，在该示例中通过将第六变压器26的次级连接到第四变压器24的次级。这还用于经由温度测量电路55、电缆43和测量设备1来向这些检测器和电容器组装件供电。
处理器装置2和测量设备1之间的相同的有线连接由此同时用于供电，并用于传送代表这些检测器和电容器组装件的供电的信号。在具体实施例中，处理器装置2包括用于监视供电电路50(即，连接到压力测量电路54并连接到温度测量电路55的供电线)的输出的监视电路59。
这使得有可能评估由供电线本身引起的损耗。结果，这些损耗可在估计温度和压力测量时被考虑。
此外，这使得有可能监视供电电路50以便监视电源。
此外，这使得有可能标识供电电路50中的潜在问题，诸如例如短路。
不像压力测量系统中的其余部分，监视系统59用直流(DC)供电。
通常，监视电路59包括用于向供电线发送电脉冲60的装置以及用于检测跟随该脉冲的回波61的装置。这用于通过测量回波脉冲的行程时间和振幅来测量供电线的长度。
有利地，供电线的质量可由此被监视，且经由第四变压器24的屏蔽使回波通过，以便使其返回到监视电路。
此外，由此有可能通过测量供电线的长度并知道供电线的固有特性来具体估计供电线的电阻。所描述的处理器装置2由此用于测量轮胎的压力。在具体方式中，轮胎的压力可被持续地测量。
优选地，对于传感器3和驻定部分5，处理器装置2中的各变压器被调谐到100MHz的目标激励频率。这使得有可能优化耦合，并降低或甚至消除无功电流。
优选地，处理器装置2执行用于每一新压力测量的以下方法：
-借助于监视电路59来监视供电线；
-借助于温度测量电路55来获得代表半桥12的供电的信号；
-借助于压力测量电路54来获得代表印刷电路卡4的变形的信号；以及
-基于该监视、代表半桥12的供电的信号以及代表印刷电路卡14的变形的信号来估计该压力。
参考图3，本发明的第二实施例中的压力测量系统与第一实施例相同，只是传感器103被不同地配置。
不同于其中传感器孔从第二主面朝向第一主面延伸而没有在所述主面中开口的第一实施例，在第二实施例中，孔108完全在印刷电路卡104内部延伸，而没有从所述印刷电路卡104开口。孔108通常(相对于所述印刷电路卡104的主面106、107)被布置在印刷电路卡104的中央。作为示例，孔108被布置在印刷电路卡104的高度的三分之一处(从所述印刷电路卡104的第一主面106开始)。作为示例，孔108可具有位于0.5mm到1mm的范围中的高度。通常，当区109呈现2mm的厚度时，孔108具有0.5mm的高度，即它占据所述区109的厚度的25％。
由此，最小厚度的中央区109的顶部总是由孔108的底部限定，且底部由第一主面106限定。然而，由于在该示例中，孔108不开口，尤其地不在印刷电路卡104的第二主面107中开口，孔108由此借助于区109的顶板(与限定所述区109的所述区109的底部相对)来限制区109的变形。有利地，这用于在轮胎中超压(这通常是短暂的)的情况下避免区109的过度变形，其中这样的变形可使所述区109降级或塑性变形。
通过特定方式，印刷电路卡104还具有从第二主面107朝向孔108延伸并且开口到孔108中的开口119。开口119优选地被布置在印刷电路卡104中，以便开口在所述孔108的中央处。自然地，开口119呈现小于孔108的横向尺寸的横向尺寸(即相对于从第一主面106行进到第二主面107的方向)，以避免变为接近于第一实施例的杯形。
开口119因此允许空气到达孔108，由此限制区109的过度禁闭。
自然，本发明不限于所描述的实施例，可对所描述的实施例作出实施例变型，而不超出由权利要求书限定的本发明的范围。
具体而言，虽然在该示例中传感器与飞行器轮胎相关联，但该传感器可被用于测量除飞行器轮胎以外的任何元件中的压力。同样，虽然该系统与飞行器轮胎相关联，但该系统可被用于测量任何其他交通工具的轮胎(诸如例如机动车轮胎)的压力。虽然这些由导电材料组成的各种轨和表面在该示例中由铜制成，但这些轨和表面可由某种其他材料制成，例如由科伐(注册商标)制成，即由铁镍钴合金制成。所描述的各元件可基于纳米材料。例如，应变检测器可由纳米材料制成。虽然在该示例中所描述的元件中的大多数由轨形成，但是所述元件可以是适合装在相关联的支撑件上而非直接形成在该支撑件上的电阻器、电容器、线圈……。
虽然在该示例中，传感器和驻定部分之间的电容耦合使用具有为平面的导电表面的电容器进行，但所述电容器可具有其他形状。例如，传感器和驻定部分可被配置成使得它们中的一者呈现由导电表面覆盖的阴性部分(例如回转表面)，而另一者呈现由导电表面覆盖的阳性部分(例如，回转表面)，阴性部分在阳性部分中延伸以形成电容器。作为示例，阴性部分可具有20微米(μm)的高度。阳性部分可通过机械加工或通过激光加工形成。
可设想系统的各元件之间除所描述的那些互连以外的互连。例如，供电电路的电源可根据温度测量来控制，通常以便跨半桥的端子具有最大的电压。
此外，虽然在该示例中，驻定部分和传感器之间的耦合经由用于传达测量的电容性连接并经由用于供电的电感性连接进行，但驻定部分和传感器可按某种其他方式来配置，使得驻定部分和传感器之间的耦合经由用于供电的电容性连接并经由用于传达测量的电感性连接进行。
不管怎样，电容性和电感性的组合都使得隔离这些连接更容易。
驻定部分和传感器之间的耦合可同等地由既用于传达测量又用于供电的电感性连接很好地进行，或者同样经由既用于传达测量并用于供电的电容性连接很好地进行。图4由此示出完全通过电感性耦合进行的驻定部分和传感器之间的耦合。图4中示出的该实施例使得有可能具有被简化的结构的测量设备。
自然，传感器可与以上描述有区别地配置。例如，在第二实施例中，印刷电路卡不需要包括将孔连接到外部的开口。这使得有可能使传感器对大气压力的变化不敏感。在这样的情形下，该孔可充满空气，或充满空气以外的气体，该孔不与所述板外部的环境接触。该孔可由此充满惰性气体。

Claims (18)

1.一种用于测量交通工具轮胎的压力的设备(1；101)，包括：
-传感器(3；103)，所述传感器包括具有将经受供测量的压力的部分的印刷电路卡(4；104)，所述印刷电路卡具有安装在所述部分上以测量所述印刷电路卡在所述压力的影响下的变形的应变检测器(10,11；110,111)，所述传感器被设计成被固定到期望要测量的压力的轮胎上；以及
-驻定部分(5；105)，所述驻定部分旨在面向所述传感器的路径固定到所述交通工具上，以接收由所述传感器获得的测量；
所述印刷电路卡具有第一主面和第二主面，所述传感器的用作在所述传感器和所述设备的所述驻定部分之间的耦合组件的组件被布置在所述印刷电路卡的所述第二主面上在将经受供测量的压力的所述部分的外部，并且
所述印刷电路卡(4)包括中央孔(8)，将经受供测量的压力的所述部分由此由最小厚度的中央区(9)形成，所述中央区的顶部由所述孔的底部限定，而底部由所述第一主面限定。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述中央孔(8)从所述第二主面朝向所述第一主面延伸而但没有在所述第一主面中开口。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述中央孔(8)在所述印刷电路卡内部延伸而没有在所述第一主面或所述第二主面中开口。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述印刷电路卡(104)进一步包括从所述第二主面(107)朝向所述孔(108)延伸并在所述孔(108)中开口的开口(119)。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述孔(108)充满空气以外的气体。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述应变检测器(10,11；110,111)中的至少一者包括被布置在所述印刷电路卡(4)之上或之中并对所述印刷电路卡的变形敏感的导电材料的轨。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述印刷电路卡(4；104)具有形成测量半桥(12；112)的两个应变检测器(10,11；110,111)以及用于在所述半桥被供电时使所述半桥进入谐振的与所述半桥相关联的两个电容器(17,18；117,118)。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括用于经由所述驻定部分(5；105)向所述传感器供电的供电装置(3；103)，所述驻定部分和所述传感器被配置成通过高频AC电源来向所述传感器供电。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备被配置成使得所述高频位于50MHz到300MHz的范围中。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的设备，其特征在于，所述驻定部分(5；105)和所述传感器(3；103)被耦合在一起而无需任何有线连接。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述驻定部分(5；105)和所述传感器(3；103)通过电感性和电容性连接耦合在一起。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括用于测量所述应变检测器(10,11；110,111)中的至少一者的温度的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，用于测量温度的装置包括用于对所述应变检测器(10,11；110,111)的供电进行测量的装置。
14.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驻定部分(10；110)包括连接到在所述设备远程的处理器装置的有线连接装置，所述有线连接装置包括适于提供各种信号在所述设备和所述处理器装置之间差分传输的电缆(43；143)。
15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驻定部分(5；105)包括提供所述驻定部分和所述传感器(3；103)之间的耦合的印刷电路卡。
16.一种用于测量交通工具轮胎的压力的系统，所述系统包括根据任一前述权利要求所述的用于测量所述轮胎的压力的测量设备以及用于处理由所述测量设备获得的测量的处理器装置，所述处理器装置用于远离所述轮胎安装在所述交通工具上，所述驻定部分用于面向所述传感器的路径固定到所述交通工具，以用于接收由所述传感器获得的测量并用于将其传送给所述处理器装置。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述处理器装置(2)包括用于向所述驻定部分供电的供电电路(50)以及用于监视所述供电电路的输出的监视电路(59)。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述监视电路(59)包括用于向所述供电电路发送电脉冲(60)的装置以及用于检测跟随所述脉冲的回波的装置(61)。
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