CN112824845B - 用于提供耐冻感测组件的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明题为用于提供耐冻感测组件的方法和装置。本发明提供了与耐冻感测组件相关的方法和装置。示例性压力感测组件可包括：限定孔的第一构件，该孔包括设置在第一构件的内表面上的内开口和设置在第一构件的外表面上的外开口；保护隔膜，该保护隔膜设置在第一构件的内表面上；和感测隔膜，该感测隔膜设置在紧固到第一构件的第二构件中。
Description
技术领域
本公开整体涉及与感测组件相关联的方法、装置和系统，并且更具体地讲，涉及用于提供耐冻感测组件的方法、装置和系统。
背景技术
传感器可检测和/或测量来自物理环境的物理特性。例如，压力传感器可充当换能器并且可根据检测/测量的压力来生成信号。压力传感器可用于各种应用中。例如，压力传感器可与水泵、喷漆器、农业灌溉系统和天然气钻井系统结合使用，以检测和/或测量水压。
然而，现有传感器受到挑战和限制的困扰。从上面的示例继续，如果温度下降到冷冻温度以下，则这些系统内部的水可能冻结并变成冰，从而导致压力传感器上的应力过载。因此，压力传感器可能损坏、劣化和/或可能产生不准确的读数。
发明内容
根据本公开的各种实施方案，可以提供示例性压力感测组件。在一些示例中，示例性压力感测组件可包括第一构件，该第一构件包括孔、保护隔膜和感测隔膜。在一些示例中，孔可限定内开口和外开口，该内开口设置在第一构件的内表面上，该外开口设置在第一构件的外表面上。在一些示例中，保护隔膜可设置在第一构件的内表面上，并且可覆盖孔的内开口。在一些示例中，感测隔膜可设置在紧固到第一构件的第二构件中。在一些示例中，感测隔膜和保护隔膜可至少部分地形成保护腔。
在一些示例中，第一构件可包括流动隧道。在一些示例中，流动隧道可在第一构件的内表面上限定隧道开口。在一些示例中，保护隔膜可包括与隧道开口重叠的隔膜开口。
在一些示例中，流动隧道可通过隧道开口连接到保护腔。在一些示例中，流动隧道可接收流体物质。
在一些示例中，当流体物质凝固时，保护隔膜可减小来自流体物质的力。
在一些示例中，压力感测组件还可包括设置在第二构件中的头部部件。在一些示例中，头部部件和感测隔膜可至少部分地形成感测腔。
在一些示例中，压力感测组件可包括设置在感测腔中的感测管芯。在一些示例中，感测管芯可安装在头部部件的表面上。
在一些示例中，压力感测组件可包括设置在感测腔中的隔离液体。在一些示例中，压力感测组件可包括设置在第二构件中的液体插件部件。在一些示例中，液体插件部件可在感测腔中供应隔离液体。
在一些示例中，感测腔可处于真空状态。
在一些示例中，感测管芯可以电联接到感测电路。在一些示例中，感测电路可包括惠斯通电桥电路。
在一些示例中，感测隔膜可将力从流体物质传递到感测管芯。
在一些示例中，压力感测组件可包括附接到感测隔膜的顶盖部件。在一些示例中，顶盖部件可包括至少一个顶盖开口。
在一些示例中，保护隔膜可焊接在第一构件上。
在一些示例中，保护隔膜可通过粘合剂材料附接到第一构件。
在一些示例中，第二构件可通过螺纹配件紧固到第一构件。
在一些示例中，压力感测组件可包括紧固到第二构件的第三构件。在一些示例中，第三构件可接收电源。
根据本公开的各种实施方案，可以提供示例性压力感测组件。在一些示例中，示例性压力感测组件可包括设置在第一构件中的流动隧道，至少一个弹簧加载部件以及设置在第二构件中的感测隔膜。在一些示例中，第二构件可紧固到第一构件。在一些示例中，流动隧道可包括在第一构件的内表面上的隧道开口。在一些示例中，流动隧道可接收流体物质。在一些示例中，至少一个弹簧加载部件可围绕隧道开口设置在第一构件的内表面上。在一些示例中，至少一个弹簧加载部件和感测隔膜可至少部分地形成保护腔以通过隧道开口接收流体物质。
在一些示例中，当流体物质凝固时，至少一个弹簧加载部件可减小来自流体物质的力。在一些示例中，至少一个弹簧加载部件包括连接到垫圈部件的至少一个弹簧部件。
根据本公开的各种实施方案，可以提供示例性压力感测组件。在一些示例中，示例性压力感测组件可包括设置在第一构件中的流动隧道，以及设置在第二构件中的感测隔膜。在一些示例中，第二构件可紧固到第一构件。在一些示例中，流动隧道可接收流体物质并且可包括在第一构件的内表面上的隧道开口。在一些示例中，第一构件的内表面和感测隔膜可至少部分地形成保护腔以通过隧道开口接收流体物质。在一些示例中，示例性压力感测组件可包括设置在保护腔中的波纹管部件。
在一些示例中，当流体物质凝固时，波纹管部件可减小来自流体物质的力。
上述示例性发明内容以及本公开的其他示例性目的和/或优点以及实现这些目的和/或优点的方式在以下具体实施方式及其附图中进一步解释。
附图说明
可结合附图阅读例示性实施方案的描述。应当理解，为了说明的简单和清晰，除非另有说明，否则图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，除非另有说明，否则元件中的一些元件的尺寸可相对于其他元件被夸大。结合本公开的教导的实施方案相对于文中给出的附图示出和描述，在附图中：
图1A示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图；
图1B示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图；
图2示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图；
图3示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图；
图4示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图；并且
图5示出了根据本公开的各种实施方案的示例性流程图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述本公开的一些实施方案，附图中示出了本公开的一些实施方案，但未示出全部实施方案。实际上，这些公开内容可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。在全篇内容中，类似的标号指代类似的元件。
短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”“在一些示例中”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个实施方案中，并且可以被包括在本公开的不止一个实施方案中(重要的是，这类短语不一定是指相同的实施方案)。
本文使用的词语“示例”或“示例性”意指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何具体实施不一定被理解为比其他具体实施优选或有利。
如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“作为示例”、“在一些示例中”、“经常”或“可能”(或其他此类语言)被包括或具有特性，则具体部件或特征不是必须被包括或具有该特性。此类部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。
本公开中的术语“电联接”是指通过有线装置(例如但不限于，导线或迹线)和/或无线装置(例如但不限于，电磁场)连接的两个或更多个部件(例如但不限于感测管芯)和/或电子电路(例如但不限于感测电路)，使得数据和/或信息可被传输到电联接的部件并且/或者从这些电联接的部件接收。
术语“感测组件”是指可检测其环境中的事件、变化和/或刺激(诸如压力、运动、声音、温度)并生成输出的设备或模块。示例性感测组件可包括但不限于压力传感器、温度传感器、超声传感器等。
如上所述，感测组件可与流体物质接触，该流体物质可例如由感测组件测量。当温度下降到低于流体物质的冷冻温度时，流体物质可在感测组件中和/或围绕感测组件以及在相关联的硬件接口(诸如连接到压力传感器的管道)中凝固。流体凝固期间的体积膨胀(例如，水变成冰)可导致在感测组件的内部部分内以及在感测组件的暴露于流体物质的外部部分上施加过大的力。在一些示例中，这些过大的力可能比感测组件上的最大允许压力大数百至数千倍，从而导致对感测组件的显著损坏。例如，这些力可导致感测组件上的撕裂，这继而可导致内部流体从感测组件泄漏。因此，感测组件可随时间推移而劣化和失效，从而产生不准确的读数或根本没有读数。
为了解决这些挑战和限制，压力传感器可包括密封液体(例如，硅凝胶、弹性体或乳化润滑剂)，该密封液体可将压力传感器的感测隔膜与压力传感器测量的流体物质隔离。在该示例中，密封液体可置换空气并密封至少部分地由感测隔膜形成的腔，从而防止流体物质接触感测隔膜并沉淀在腔中。一旦注入，密封液体就可附着到腔的内壁，并且可以在腔的表面上形成薄的表皮，以防止当压力传感器安装在直立位置时密封液体自身从腔中泄漏出来。当引入来自流体物质的压力时，密封液体可用作传输介质，从而将等于由流体物质施加在密封液体上的力的力施加在感测隔膜上。
然而，在添加密封液体的情况下，压力传感器可能不适用于低压力感测。此外，密封液体可随着继续暴露于流体物质而降解。此外，通过密封液体传递的压力可具有偏移误差，这可导致可重复性变化和响应时间延迟。
相比之下，本公开的各种示例可克服这些挑战和限制。例如，示例性感测组件可包括保护隔膜，该保护隔膜可在流体凝固期间吸收和/或减小膨胀力并且防止对感测组件的损坏。
现在参见图1A和图1B，示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的各种示例性视图。在图1A和图1B所示的示例中，示例性装置可采取示例性压力感测组件100的形式。
图1A示出了示例性压力感测组件100的示例性分解图。
在一些示例中，压力感测组件100可包括第一构件107。在图1A所示的示例中，第一构件107可以是端口连接器的形式，该端口连接器可将压力感测组件100连接和/或固定到硬件接口。术语“硬件接口”是指可将两个装置连接在一起的结构或架构。示例性硬件接口可包括但不限于管、管道、通气孔等。
在一些示例中，第一构件107可包括一个或多个紧固机构以实现第一构件107与硬件接口之间的牢固连接。示例性紧固机构可包括但不限于机械紧固机构(诸如螺纹配件或螺纹联接)、磁性紧固机构(诸如通过磁场)、材料挠曲机构(诸如轮胎联接)等。
例如，第一构件107可包括内表面上的多个螺纹(即，阴螺纹配件)和/或外表面上的多个螺纹(即，阳螺纹配件)。在该示例中，对应的硬件接口(例如，管)可在其外表面上包括对应螺纹，以与第一构件107的内表面上的螺纹紧固在一起。附加地或另选地，对应的硬件接口可在其内表面上包括对应螺纹以与第一构件107的外表面上的螺纹紧固在一起。换句话讲，第一构件107可通过螺纹配件紧固和/或固定到硬件接口，使得待测量的物质(例如，水管中的水)可从硬件接口流动到压力感测组件100。
在一些示例中，第一构件107的形状可对应于压力感测组件100被设计成连接到的硬件接口。例如，第一构件107可以是中空圆柱形形状，使得压力感测组件100可连接到水管。在一些示例中，第一构件107可以是其他形状，诸如但不限于棱柱形状、多面体形状、锥形形状等。
在一些示例中，第一构件107可包括不锈钢材料。附加地或另选地，可使用其他材料，包括但不限于碳钢、铝、铜、聚氯乙烯(PVC)等。
在图1A所示的示例中，附加地或另选地，压力感测组件100可包括第二构件103。在一些示例中，第二构件103可包括外壳部件117(如图1B所示)，该外壳部件可为一个或多个机械部件和/或电子部件提供封装件，诸如但不限于感测隔膜119(如图1B所示)、感测管芯113(如图1B所示)和/或一个或多个感测电路。结合至少图1B描述了这些部件的示例性细节。
类似于上述第一构件107，第二构件103可包括一个或多个紧固机构以实现第二构件103与第一构件107之间的牢固连接。示例性紧固机构可包括但不限于机械紧固机构(诸如螺纹配件或螺纹联接)、磁性紧固机构(诸如通过磁场)、材料挠曲机构(诸如轮胎联接)等。
例如，第二构件103可通过螺纹配件紧固和/或固定到第一构件107，类似于上述的第一构件107和硬件接口之间的示例性紧固机构。作为另一个示例，第二构件103可以是连接第一构件107和第三构件101的螺纹联接器的形式。作为另一个示例，第二构件103可包括从第二构件103的圆周突出的唇缘部分，并且第一构件107可在第一构件107的圆周上包括对应凹槽部分。在该示例中，第二构件103可通过唇缘和凹槽配合紧固和/或固定到第一构件107。附加地或另选地，第二构件103可包括其他紧固机构，该紧固机构可提供与第一构件107和/或第三构件101的牢固连接。
在一些示例中，第二构件103可以是六角环形状。在一些示例中，第二构件103可以是其他形状，诸如但不限于立方体形状、球体形状、锥体形状等。
在一些示例中，第二构件103可包括不锈钢材料。附加地或另选地，可使用其他材料，包括但不限于碳钢、铝、铜、聚氯乙烯(PVC)等。
在图1A所示的示例中，附加地或另选地，压力感测组件100可包括第三构件101。在一些示例中，第三构件101可将第二构件103中的一个或多个机械部件和/或电子部件连接到压力感测组件100外部的一个或多个部件。
例如，第三构件101可接收电源以向例如设置在第二构件103中的电子部件供电。在该示例中，第三构件101可包括电连接器(诸如电力插头)。附加地或另选地，第三构件101可包括数据通信装置(诸如有线或无线装置)以在设置在第二构件103中的电子部件与压力感测组件100外部的部件(诸如微控制器)之间传输数据和/或信息。
在一些示例中，第三构件101可包括一个或多个紧固机构以实现第三构件101与第二构件103之间的牢固连接。示例性紧固机构可包括但不限于机械紧固机构(诸如螺纹配件或螺纹联接)、磁性紧固机构(诸如通过磁场)、材料挠曲机构(诸如轮胎联接)等。例如，第三构件101可通过唇缘和凹槽配合紧固到第二构件103，类似于上述的第二构件103和第一构件107之间的示例性紧固机构。
在一些示例中，第三构件101可以是中空圆柱形形状。在一些示例中，第三构件101可以是其他形状，诸如但不限于立方体形状、球体形状、锥体形状等。
在一些示例中，第三构件101可包括不锈钢材料。附加地或另选地，可使用其他材料，包括但不限于碳钢、铝、铜、聚氯乙烯(PVC)等。
在图1A所示的示例中，压力感测组件100可包括保护隔膜105。在一些示例中，保护隔膜105可设置在第一构件107的内表面上，其示例性细节结合至少图1B进行描述。
虽然图1A所示的示例可包括三个单独构件(即，第一构件107、第二构件103和第三构件101)，但需注意，本公开的范围不限于仅三个单独构件。根据本公开的示例可包括少于或多于三个单独构件。例如，第一构件107可与第二构件103集成以形成单个构件。附加地或另选地，第二构件103可与第三构件101集成以形成单个构件。附加地或另选地，附加构件可包括在本公开的示例中。
现在参见图1B，示出了示例性压力感测组件100的示例性剖视图。
在一些示例中，压力感测组件100可包括设置在第一构件107中的流动隧道135。如上所述，第一构件107可将压力感测组件100连接和/或固定到硬件接口，使得流体物质可流入压力感测组件100中并与其接触。例如，第一构件107可通过一个或多个紧固机构(例如，如上所述的螺纹配件)连接到管，并且可测量管中的流体物质的压力。在该示例中，在第一构件107连接到管之后，流动隧道135可从管接收流体物质。
在一些示例中，流动隧道135可包括在第一构件107的内表面上的隧道开口。从上面的示例继续，在流动隧道135从管接收流体物质之后，流体物质可通过隧道开口流动到第一构件107的内表面上。在一些示例中，隧道开口可允许压力感测组件100内的机械部件和/或电子部件检测和/或测量流体物质的压力，其示例性细节在本文中有所描述。
如上所述，第一构件107可紧固到第二构件103。在图1B所示的示例中，第二构件103可包括可提供唇缘部分的外壳部件117，并且第一构件107可包括对应的凹槽部分。在该示例中，第二构件103和第一构件107可通过唇缘和凹槽配合来紧固。作为另一个示例，第二构件103可包括螺纹端部，该螺纹端部可通过螺纹配件提供与第一构件107的牢固连接。
从上面的示例继续，由于流动隧道135可包括在第一构件107的内表面上的隧道开口，并且第一构件107可紧固到第二构件103，因此从流动隧道135接收的流体物质可与第二构件103的内表面接触。
在一些示例中，压力感测组件100可包括设置在第二构件103中的感测隔膜119。例如，感测隔膜119可设置在第二构件103的内表面上。在一些示例中，感测隔膜119可焊接在第二构件103的内表面上。在一些示例中，感测隔膜119可通过粘合剂材料附接到第二构件103。示例性粘合剂材料可包括但不限于氰基丙烯酸酯粘合剂、聚氨酯胶等。
在一些示例中，感测隔膜119可以是膜的形式，该膜可将感测腔121与从流动隧道135接收的流体物质密封和/或隔离。例如，第二构件103的内表面可包括感测开口，并且感测隔膜119可覆盖感测开口。感测隔膜119可为感测腔121提供内壁的一部分，并且可至少部分地形成感测腔121。
在一些示例中，感测隔膜119可包括具有耐久性特性的材料，包括但不限于不锈钢、钛等。在一些示例中，感测隔膜119可包括具有柔性特性的材料，包括但不限于弹性体。
在一些示例中，感测隔膜119可以是褶皱状隔膜。例如，感测隔膜119可以是圆形形状，并且可具有与感测隔膜119的圆周同心的模制弯曲段。在一些示例中，感测隔膜119可以是具有平坦表面的非褶皱状隔膜。
返回参见图1B，第二构件103可包括设置在第二构件103中的头部部件111。在一些示例中，头部部件111可包括具有耐久性特性的材料，包括但不限于钛、不锈钢等。
头部部件111和感测隔膜119可至少部分地形成感测腔121。例如，头部部件111的表面可以为感测腔121提供内壁的一部分。在一些示例中，压力感测组件100可包括设置在感测腔121中的隔离液体。隔离液体可包括例如硅油。附加地或另选地，隔离液体可包括其他物质，包括但不限于石蜡、液晶聚合物等。
在一些示例中，压力感测组件100可包括设置在第二构件103中的液体插件部件115。在此类示例中，液体插件部件115可包括插件开口，并且可将隔离液体供应到感测腔121中。
在一些示例中，感测腔121可以是空气抽空的。在此类示例中，整个感测腔121可填充有隔离液体。在一些示例中，感测腔121可处于真空状态。在此类示例中，感测腔121可不含隔离液体或任何其他物质。
在一些示例中，压力感测组件100可包括感测管芯113。感测管芯113可安装在头部部件111的表面上，并且可设置在感测腔121中。如上所述，感测腔121可填充有隔离液体。在该示例中，感测管芯113可浸没在隔离液体中。
如上所述，感测隔膜119可将感测腔121与从流动隧道135接收的流体物质密封和/或以其他方式隔离。为了检测和/或测量流体物质的压力，感测隔膜119可通过例如设置在感测腔121中的隔离流体将力从流体物质传递到感测管芯113。例如，当流体物质接触感测隔膜119时，来自流体物质的压力可施加在感测隔膜119上。如上所述，感测隔膜119可为褶皱状隔膜，与非褶皱状隔膜相比，当施加压力时，褶皱状隔膜可允许更大的隔膜行进。感测隔膜119可至少特别地形成感测腔121，并且隔离液体可设置在感测腔121中，该隔离液体可用作可将压力从感测隔膜119传递到感测管芯113的传输流体。
在一些示例中，感测管芯113可为应变仪，该应变仪可生成对应于检测到的压力的信号。例如，感测管芯113可以是可基于压阻效应测量压力的硅传感器管芯。在该示例中，感测管芯113可包括硅隔膜。当在硅隔膜上施加机械压力时，感测管芯113的电阻率可改变。
在一些示例中，感测管芯113可以电联接到感测电路。在一些示例中，感测电路可包括电阻器网络，该电阻器网络可将电阻率的变化转换成可与机械压力成比例的电信号。
例如，感测电路可包括惠斯通电桥电路。惠斯通电桥电路可使电流流过感测管芯113。如上所述，当将压力施加在感测管芯113上时，电阻率可与所施加的压力成比例地改变。当电阻率改变时，较少的电流可经过感测管芯113。惠斯通电桥电路可检测该变化并且可生成与压力成比例的信号。
在一些示例中，感测电路可设置在头部部件111的表面上，该表面可与设置感测管芯113的表面相对。换句话讲，感测电路可设置在感测腔121的外部。在这样的示例中，头部部件111可将感测电路与感测腔121中的压力隔离，以便保护感测电路中的电子部件。如上所述，头部部件111可至少部分地形成感测腔121，并且可包括具有耐久性特性的材料(诸如不锈钢)。在该示例中，当冲击力从流体物质传递到感测腔121中的隔离流体并且进一步传递到头部部件111时，头部部件111可以吸收和/或减小冲击力。
在一些示例中，第三构件101可将感测电路连接到压力感测组件100外部的一个或多个部件。例如，第三构件101可将感测电路连接到微控制器。附加地或另选地，第三构件101可接收电源并向感测电路供电。在一些示例中，第三构件101可包括可提供结构支撑的弹簧109。
在一些示例中，一个或多个附加电路可电联接到感测电路。例如，压力感测组件100可包括电联接到感测电路的外部信号调节电路。在一些示例中，可校准和温度补偿感测电路和/或其他电路的各种电子部件以提高读数精度。
在一些示例中，压力感测组件100可包括顶盖部件123。顶盖部件123可附接到感测隔膜119并且可包括至少一个顶盖开口。在一些示例中，当压力感测组件100未在使用中时，顶盖部件123可将感测隔膜119与外部物质隔离以保护感测隔膜119。
从上面的示例继续，当温度下降到低于流体物质的冷冻温度时，流体物质可凝固。在凝固过程期间，过大的力可能施加在示例性压力感测组件的感测隔膜上，这可能导致感测隔膜上的撕裂和隔离流体从感测腔的泄漏。就这一点而言，本公开的示例性实施方案可包括设置在第一构件107的内表面上的保护隔膜105。
在一些示例中，保护隔膜105可焊接在第一构件107上。例如，保护隔膜105可在焊接接头127和129处焊接在第一构件107上。在一些示例中，保护隔膜105可经由粘合剂材料附接到第一构件107。示例性粘合剂材料可包括但不限于氰基丙烯酸酯粘合剂、聚氨酯胶等。
在一些示例中，保护隔膜105可包括具有耐久性特性的材料，包括但不限于不锈钢、钛等。在一些示例中，保护隔膜105可包括具有柔性特性的材料，包括但不限于弹性体。
在图1B所示的示例中，第一构件107可限定至少一个孔，诸如孔125。孔125可包括设置在第一构件107的内表面上的内开口133，以及设置在第一构件107的外表面上的外开口131。在一些示例中，保护隔膜105可覆盖孔125的内开口133。
在一些示例中，感测隔膜119和保护隔膜105可至少部分地形成保护腔137。换句话讲，感测隔膜119的表面和保护隔膜105的表面可为保护腔137提供内壁。
在一些示例中，流动隧道135可通过第一构件107的内表面上的隧道开口连接到保护腔137。在一些示例中，保护隔膜105可包括隔膜开口，该隔膜开口可与第一构件107的内表面上的隧道开口重叠或以其他方式接合。
在一些示例中，保护隔膜105可以是环形状，并且具有在中心处的隔膜开口，以及围绕隔膜开口的保护隔膜105的表面上的褶皱。在一些示例中，保护隔膜105可焊接在第一构件107的两个位置处，如图1B所示。作为示例，保护隔膜105的形状可类似于环形，其中保护隔膜105可具有两个同心形状：内圆形形状和外圆形形状。在一些示例中，保护隔膜105可以是彼此同心的其他形状，诸如但不限于内椭圆形形状和外圆形形状；内正方形形状和外圆形形状；内三角形形状和外圆形形状；等等。
从上述示例继续，流体物质可通过隧道开口和隔膜开口从流动隧道135接收到保护腔137。在温度下降到低于流体物质的冷冻温度的情况下，保护隔膜105可在流体物质在保护腔137中凝固时吸收和/或减小来自流体物质的力。
例如，在冰形成在保护腔137内的情况下，可将冰形成的膨胀力施加在感测隔膜119和保护隔膜105上。保护隔膜105可在孔125中膨胀，这可吸收和/或减小膨胀力。在一些示例中，保护隔膜105可通过孔125的外开口131将空气推出保护腔137并且/或者可通过孔125膨胀。因此，保护隔膜105可减小由保护腔137中的流体物质的凝固引起的感测隔膜119上的应力，并且可防止对感测隔膜119的损坏。
因此，本公开的各种实施方案可克服与压力传感器相关联的挑战和限制，而不会导致感测隔膜的劣化或对传感器的可靠性、可重复性和准确性的影响。在一些示例中，可避免由于感测隔膜上的损坏而引起的传感器替换，这可降低与传感器相关联的维护成本。
在一些示例中，根据各种实施方案的示例性压力感测组件可用于可能需要改进的准确性和可重复性的各种工业应用中，诸如但不限于水泵、空气压缩机和/或供暖、通风和空调(HVAC)系统。在一些示例中，示例性压力感测组件可提供具有改进的坚固性和耐久性的紧凑大小，其可用于提供燃料、气体、水等中的离散压力测量。在一些示例中，示例性压力感测组件可适用于可能遭受不利振动、外部冲击和/或极端温度影响的环境条件。
现在参见图2，示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图。在图2所示的示例性实施方案中，示例性装置可采取示例性压力感测组件200的形式。
类似于上文结合图1A和图1B所述的压力感测组件100，压力感测组件200可包括设置在第一构件207中的流动隧道235。流动隧道235可接收流体物质，该流体物质的压力将由压力感测组件200测量。如图2所示，流动隧道235可包括在第一构件207的内表面上的隧道开口。
在一些示例中，压力感测组件200可包括设置在第一构件207的内表面上的至少一个力吸收部件231。在一些示例中，至少一个力吸收部件231可围绕隧道开口设置在内表面上。在一些示例中，至少一个力吸收部件231可包括硅凝胶。附加地或另选地，其他材料可用于至少一个力吸收部件231。
在一些示例中，第一构件207的内表面可包括至少一个凹陷部分(例如，图2所示的凹陷部分239和241)，该凹陷部分可处于比内表面上的周围区域更低的水平。在一些示例中，至少一个力吸收部件231可设置在至少一个凹陷部分中。
在一些示例中，压力感测组件200可包括设置在第二构件203中的感测隔膜219，类似于上面结合图1A和图1B描述的压力感测组件100的那些。在一些示例中，第二构件203可紧固到第一构件207，类似于上面结合图1A和图1B描述的压力感测组件100的那些。
在一些示例中，至少一个力吸收部件231和感测隔膜219可至少部分地形成保护腔237。在一些示例中，流动隧道235可通过设置在第一构件207的内表面上的隧道开口连接到保护腔237，并且保护腔237可通过隧道开口接收流体物质。
在一些示例中，当温度下降到低于流体物质的冷冻温度时，至少一个力吸收部件231可在流体物质在保护腔237中凝固时吸收和/或减小来自流体物质的力。例如，在冰形成在保护腔137内的情况下，可将冰形成的膨胀力施加在感测隔膜219和至少一个力吸收部件231(其可包括硅凝胶)上。至少一个力吸收部件231可使来自流体物质的力衰减，这可减小感测隔膜219上的力。因此，示例性压力感测组件200可减小由流体物质的凝固引起的感测隔膜219上的应力。
现在参见图3，示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图。在图3所示的示例性实施方案中，示例性装置可采取示例性压力感测组件300的形式。
类似于上文结合图2所述的压力感测组件200，压力感测组件300可包括设置在第一构件307中的流动隧道335。流动隧道335可接收流体物质，该流体物质的压力将由压力感测组件300测量。如图3所示，流动隧道335可包括在第一构件307的内表面上的隧道开口。
在一些示例中，压力感测组件300可包括设置在第一构件307的内表面上的至少一个弹簧加载部件339。在一些示例中，至少一个弹簧加载部件339可围绕隧道开口设置在内表面上。
在一些示例中，至少一个弹簧加载部件339可包括至少一个弹簧部件，诸如螺旋弹簧。在一些示例中，至少一个弹簧部件可连接到垫圈部件333，该垫圈部件可为包括不锈钢和/或其他材料的薄板。
在一些示例中，第一构件307的内表面可包括至少一个凹陷部分(例如，图3所示的凹陷部分341和343)，该凹陷部分可处于比内表面上的周围区域更低的水平。在一些示例中，至少一个弹簧加载部件339可设置在至少一个凹陷部分中。例如，至少一个弹簧加载部件339可包括至少一个O形环331，该O形环可包括圆环形状的柔性材料(诸如弹性体)。在这样的示例中，至少一个O形环331可附接到垫圈部件333的周边。至少一个O形环331连同垫圈部件333可隔离和/或以其他方式密封内表面的凹陷部分。
在一些示例中，至少一个弹簧加载部件339可焊接在第一构件307的内表面上。例如，至少一个弹簧加载部件339中的每个弹簧可焊接在第一构件307的内表面上。在一些示例中，至少一个弹簧加载部件339可通过粘合剂材料附接到第一构件307的内表面。
在一些示例中，压力感测组件300可包括设置在第二构件303中的感测隔膜319，类似于上面结合图2描述的压力感测组件200的那些。在一些示例中，第二构件303可紧固到第一构件307，类似于上面结合图2描述的压力感测组件200的那些。
在一些示例中，至少一个弹簧加载部件339和感测隔膜319可至少部分地形成保护腔337。在一些示例中，流动隧道335可通过设置在第一构件307的内表面上的隧道开口连接到保护腔337，并且保护腔337可通过隧道开口接收流体物质。
在一些示例中，当温度下降到低于流体物质的冷冻温度时，至少一个弹簧加载部件339可在流体物质在保护腔337中凝固时吸收和/或减小来自流体物质的力。例如，在冰形成在保护腔137内的情况下，可将冰形成的膨胀力施加在感测隔膜219和至少一个弹簧加载部件339的垫圈部件333上。至少一个弹簧加载部件339可压缩，这可吸收和/或减小由流体物质的凝固引起的感测隔膜319上的应力。
现在参见图4，其示出了根据本公开的各种实施方案的示例性装置的示例性视图。在图4所示的示例性实施方案中，示例性装置可采取示例性压力感测组件400的形式。
类似于上文结合图3所述的压力感测组件300，压力感测组件400可包括设置在第一构件407中的流动隧道435。流动隧道435可接收流体物质，该流体物质的压力将由压力感测组件400测量。如图4所示，流动隧道435可包括在第一构件407的内表面上的隧道开口。
在一些示例中，压力感测组件400可包括设置在第二构件403中的感测隔膜419，类似于上面结合图3描述的压力感测组件300的那些。在一些示例中，第二构件403可紧固到第一构件407，类似于上面结合图3描述的压力感测组件300的那些。
在一些示例中，第一构件407的内表面和感测隔膜419可至少部分地形成保护腔437。在一些示例中，流动隧道435可通过设置在第一构件407的内表面上的隧道开口连接到保护腔437，并且保护腔437可通过隧道开口接收流体物质。
在一些示例中，压力感测组件400可包括设置在保护腔437中的至少一个波纹管部件431。在一些示例中，至少一个波纹管部件431可包括金属波纹管，该金属波纹管可以是在施加压力时可被压缩的弹性容器。
在一些示例中，至少一个波纹管部件431可焊接在第一构件307的内表面上。例如，至少一个波纹管部件431可在与流动隧道435的轴向方向垂直的轴向方向上焊接在第一构件407的内表面上(例如，焊接在保护腔的内表面上)。在一些示例中，至少一个波纹管部件431可以通过粘合剂材料附接到第一构件407的内表面(例如，附接到保护腔的内表面)。
在一些示例中，当温度下降到低于流体物质的冷冻温度时，至少一个波纹管部件431可在流体物质在保护腔437中凝固时吸收和/或减小来自流体物质的力。例如，当将力施加在至少一个波纹管部件431上时，至少一个波纹管部件431可以压缩并吸收和/或减小力，并且可以减小由流体物质的凝固引起的感测隔膜419上的应力。
虽然图1A、图1B、图2、图3和图4所示的示例示出了示例性压力感测组件，但需注意，本公开的范围不仅仅限于压力感测组件。例如，保护隔膜可在任何感测组件(包括但不限于超声感测组件)中实现，该感测组件可包括感测隔膜并且可与流体物质接触。
现在参见图5，提供了根据本公开的各种实施方案的方法500。例如，方法500可示出制造和/或组装根据本公开的示例性感测组件的示例。
方法500可在框501处开始。
在框503处，方法500可包括将保护隔膜设置在第一构件的内表面上，诸如设置在第一构件107的内表面上的保护隔膜105，如上文结合图1A和图1B所示。在一些示例中，保护隔膜105可焊接在第一构件107的内表面上，如上所述。在一些示例中，保护隔膜105可通过粘合剂材料附接到第一构件107的内表面，如上所述。
在框505处，方法500可包括将第二构件紧固到第一构件。例如，如结合图1A和图1B所示，第二构件103可通过一个或多个紧固机构紧固到第一构件107。一旦第二构件103被紧固到第一构件107，保护隔膜105就可以至少部分地形成保护腔137，以保护第二构件103上的感测隔膜119免受过大应力的影响，如上所述。
在框507处，方法500可包括将第三构件紧固到第二构件。例如，如结合图1A和图1B所示，第三构件101可通过一个或多个紧固机构紧固到第二构件103。一旦第三构件101紧固到第二构件103，第三构件101就可以例如将第二构件103中的一个或多个机械部件和/或电子部件连接到压力感测组件100外部的一个或多个部件，如上所述。
方法500可在框509处结束。
应当理解的是，本公开不限于所公开的特定实施方案，并且修改和其他实施方案旨在包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了特定术语，但是除非另有说明，否则它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。
Claims (10)
1.一种压力感测组件，包括：
第一构件，所述第一构件包括孔和流动隧道，其中所述孔限定设置在所述第一构件的内表面上的内开口和设置在所述第一构件的外表面上的外开口，其中所述流动隧道在所述第一构件的所述内表面上限定隧道开口；
保护隔膜，所述保护隔膜设置在所述第一构件的所述内表面上，其中所述保护隔膜覆盖所述孔的所述内开口并且包括与所述隧道开口重叠的隔膜开口；和
感测隔膜，所述感测隔膜设置在第二构件的内表面上，其中所述第二构件紧固到所述第一构件，其中所述感测隔膜和所述保护隔膜至少部分地形成保护腔以接收流体物质，其中当所述流体物质凝固时，所述保护隔膜减小来自所述流体物质的力，
其中，所述第一构件是单个部件并且所述流动隧道完全位于所述第一构件内部。
2.根据权利要求1所述的压力感测组件，还包括：
头部部件，所述头部部件设置在所述第二构件中，其中所述头部部件和所述感测隔膜至少部分地形成感测腔。
3.根据权利要求2所述的压力感测组件，还包括：
感测管芯，所述感测管芯设置在所述感测腔中并且安装在所述头部部件的表面上。
4.根据权利要求3所述的压力感测组件，还包括：
隔离液体，所述隔离液体设置在所述感测腔中。
5.根据权利要求3所述的压力感测组件，还包括：
液体插件部件，所述液体插件部件设置在所述第二构件中并且在所述感测腔中供应隔离液体。
6.根据权利要求3所述的压力感测组件，其中所述感测腔处于真空状态。
7.根据权利要求3所述的压力感测组件，其中所述感测管芯电联接到感测电路。
8.根据权利要求7所述的压力感测组件，其中所述感测电路包括惠斯通电桥电路。
9.根据权利要求8所述的压力感测组件，其中所述流动隧道通过所述隧道开口连接到所述保护腔。
10.根据权利要求9所述的压力感测组件，其中所述感测隔膜将力从所述流体物质传递到所述感测管芯。
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