DE60034451T2

DE60034451T2 - Mehrachsige integrierte sensorschaltung und sensorpackung

Info

Publication number: DE60034451T2
Application number: DE2000634451
Authority: DE
Inventors: Rushefsky; Axel Sugar Land SIGMAR; Howard D. Sugar Land GOLDBERG; W. Marc Sugar Land STALNAKER; Rinne; Balderes; Ip; Lawrence P. Houston BEHN; Domagalski; Lianzhong Stafford YU; Arjun Bellaire SELVAKUMAR; Duli Sugar Land YU; James L. San Antonio MARSH; Peter Missouri City MAXWELL; David Richardson MORGAN; Thomas Richardson BUIE; Kees Faber; Sjoerd Altman; Richard Laroo
Original assignee: Ion Geophysical Corp
Current assignee: Ion Geophysical Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: CA2366999C; NO20014463L; CA2368127A1; NO20014461L; EP1674873A2; CA2368127C; CA2366320A1; EP1192419A4; EP1169657A4; EP1674873B1; NO20014463D0; WO2000055648A1; DE60034451D1; JP5078196B2; AU4503500A; CA2366317C; JP2002539632A; AU3628900A; EP1177451B1; NO20014469D0

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Teileanordnung einer Messaufnehmer-Gerätebaugruppe und im Besonderen die Teileanordnung einer mehrachsigen Messaufnehmer-Gerätebaugruppe.
Bei der Teileanordnung einer mehrachsigen Messaufnehmer-Gerätebaugruppe ist im Allgemeinen hohe Übertragungsgenauigkeit und geringe Querachsenempfindlichkeit zwischen den drei Hauptachsen (x-Achse, y-Achse und z-Achse) gefordert. Rechtwinkliges Montieren von drei einachsigen Messaufnehmern führt üblicherweise zu geringer Übertragungsgenauigkeit und hoher Querachsenempfindlichkeit. Es sind darüber hinaus zahlreiche Fertigungsschritte notwendig.
EP 0 660 116 beschreibt einen Beschleunigungsmessaufnehmer und die unabhängigen Ansprüche sind gekennzeichnet durch dieses Dokument.
US Patentschrift 5,101,669 beschreibt einen mehrdimensionalen Kraftmessaufnehmer.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine mehrachsige Messaufnehmereinheit zu schaffen, die hohe Übertragungsgenauigkeit, geringe Querachsenempfindlichkeit und eine geringstmögliche Anzahl von Fertigungsschritten aufweist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß eines ersten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung ist eine integrierte Messaufnehmervorrichtung vorgesehen, wie beansprucht in Anspruch 1.
Gemäß eines zweiten Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Zusammenbau einer Messaufnehmer-Gerätebaugruppe vorgesehen, wie beansprucht in Anspruch 27.
Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse, mehrere Abschlussdeckel, eine Messaufnehmerbaugruppe, mehrere Dichtungselemente und mehrere Kupplungselemente aufweist.
Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse, einen Messaufnehmer, eine Abdeckungsbaugruppe und eine Reglerbaugruppe aufweist.
Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, die mehrere Messaufnehmereinheiten aufweist, wobei jede Messaufnehmereinheit eine Empfindlichkeitsachse in einer unterschiedlichen räumlichen Richtung aufweist.
Es ist ein Verfahren zum Ankoppeln eines Reglers an ein Gehäuse vorgesehen, das die Verteilung eines Haftmittels auf dem Gehäuse, das Anbringen des Reglers an das Gehäuse, das Aushärten des Haftmittels, Verkabeln des Reglers an das Gehäuse, Verkapseln des Reglers und der Verkabelung und das Aushärten der Verkapselung umfasst.
Es ist ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Messaufnehmereinheit, die ein Gehäuse, einen Messaufnehmer, einen Regler und eine Abdeckungsbaugruppe aufweist, vorgesehen, das das Ankoppeln des Messaufnehmers an das Gehäuse, das Ankoppeln der Abdeckbaugruppe an das Gehäuse und das Ankoppeln des Reglers an das Gehäuse umfasst.
Es ist ein Verfahren zum Zusammenbau einer mehrachsigen Messaufnehmer-Gerätebaugruppe vorgesehen, die mehrere Messaufnehmereinheiten aufweist, wobei jede Messaufnehmer einheit eine Empfindlichkeitsachse in einer unterschiedlichen räumlichen Richtung aufweist.
Es ist eine Messaufnehmereinheit vorgesehen, die ein Trägerteil aufweist, welches eine Aussparung aufweist und einen Messaufnehmer, der in der Aussparung sitzt.
Es ist ein Verfahren zum Zusammenbau einer Messaufnehmereinheit vorgesehen, die ein Trägerteil und einen Messaufnehmer aufweist und das Ankoppeln des Messaufnehmers an das Trägerteil umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine Ansicht, die eine Ausführungsform für ein Messsystem einer Aufnehmermessung darstellt.
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmervorrichtung von 1.
3 zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmerbaugruppe von 2.
4A zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
4B zeigt eine Ansicht von unten einer Ausführungsform des Gehäuses der Messaufnehmereinheit von 4A.
5A zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
5B zeigt eine Ansicht von unten einer Ausführungsform des Gehäuses der Messaufnehmereinheit von 5A.
6A zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
6B zeigt eine Ansicht von unten einer Ausführungsform der Abdeckungsbaugruppe der Messaufnehmereinheit von 6A.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
9 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
10 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
12 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
13 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
14 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
15 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
16A zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
16B zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform der Federbaugruppe der Messaufnehmereinheit von 16A.
16C zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform der Kurzschlussklemme der Messaufnehmereinheit von 16A.
17 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
18 zeigt schematisch eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmerbaugruppe von 3.
19 zeigt schematisch eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmerbaugruppe von 3.
20A zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3 vor dem Ankoppeln.
20B zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 20A.
20C zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 20A. nach der Ankoppelung.
20D zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 20A.
21A zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung von 4A.
21B zeigt eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von 21A.
21C zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung von 4A.
21D zeigt eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von 21C.
22A zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmerbaugruppe von 2.
22B zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmerbaugruppe von 22A.
23 zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
24A zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
24B zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
25A zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
25B zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
26A zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
26B zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Messaufnehmereinheit von 3.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug zunächst auf 1 weist eine Ausführungsform eines Messsystem 100 für seismische Aufzeichnungen vorzugsweise einen Regler 102 und eine Messaufnehmervorrichtung 104 auf.
Der Regler 102 überwacht und regelt das Messsystem 100. Der Regler 102 empfängt vorzugsweise Daten von der Messaufnehmervorrichtung 104. Der Regler 102 überwacht vorzugsweise die Messaufnehmervorrichtung 104. Der Regler 102 ist an die Messaufnehmervorrichtung 104 durch elektrische Anschlüsse angekoppelt. Der Regler 102 kann jeder herkömmliche, handelsüblich erhältliche Regler sein, zum Beispiel von der Art einer integrierten Schaltkreiskarte. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Regler 102 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltkreiskarte für Ablesen und Regelung des Messaufnehmers.
In einer Ausführungsform reicht die Messaufnehmervorrichtung im Durchmesser von ungefähr 1,9 Zentimetern bis 2,5 Zentimetern für kleine Querschnittsflächen. In einer Ausführungsform ist die Messaufnehmervorrichtung wasserdicht und druckbeständig zum Zwecke der Umweltsicherheit.
Mit Bezug auf 2 weist eine Ausführungsform der Messaufnehmervorrichtung 104 ein Gehäuse 205 auf, angekoppelt an einen ersten Abschlussdeckel 210, einen zweiten Abschlussdeckel 215 und eine Messaufnehmerbaugruppe 306. Das Gehäuse 205 ist angekoppelt an die Abschlussdeckel 210 und 215 durch Verbindungsteile wie die mechanischen Befestigungsmittel 310, 315. 320 und 325. Die mechanischen Befestigungsmittel sind vorzugsweise geeignet, auf eine vorbestimmte Einstellung angezogen zu werden zum Zwecke der mechanischen Ankoppelung.
Die Abdichtteile 330a-d dichten die Anschlussfläche zwischen dem Gehäuse 205 und dem ersten Abschlussdeckel 210 und die Abdichtteile 335a-d dichten die Anschlussfläche zwischen dem Gehäuse 205 und dem zweiten Abschlussdeckel 215. Die Abdichtteile 330a-d und 335a-d können Elastomerringe sein, die geeignet sind, auf eine vorbestimmte Einstellung zusammengepresst zu werden zum Zwecke der Abdichtung. Die Anzahl der Abdichtteile, die eingesetzt werden, beruht auf den Abdichtanforderungen der Anschlussfläche zwischen dem Gehäuse 205 und den jeweiligen Abschlussdeckeln 210 und 215.
Das Gehäuse 205 weist vorzugsweise einen Hohlraum 340 und eine ebene Fläche 345 auf.
Das Gehäuse 205 kann ein Metallrohr sein. In einer Ausführungsform ist das Gehäuse 205 ein Metallrohr, hergestellt aus hochfestem Material, um einen stabilen Druckkörper bereitzustellen.
Die Messaufnehmerbaugruppe 305 wird abgestützt durch die ebene Fläche 345 innerhalb des Hohlraums 340 des Gehäuses 205 und ist angekoppelt an den ersten Abschlussdeckel 210 durch eine Leiterplattenverbindung 365.
In einigen alternativen Ausführungsformen kann die Messaufnehmerbaugruppe 305 benutzt werden in einer Vielzahl von Messaufnehmervorrichtungen 104, wie zum Beispiel Geophon-Geräten, Neigungsmessern, Trägheitsnavigationssystemen und Schwingungswächtern.
Mit Bezug auf 3 weist die Messaufnehmerbaugruppe 305 vorzugsweise die Messaufnehmereinheiten 405a-c und ein Trägerteil 410 auf. Jede Messaufnehmereinheit 405a-c weist eine entsprechende Empfindlichkeitsachse 415, 420 und 425 auf. Jede der Empfindlichkeitsachsen 415, 420 und 425 ist jeweils annähernd parallel zu der x-Achse, y-Achse und z-Achse.
Die Messaufnehmereinheiten 405a-c können an das Trägerteil 410 angekoppelt werden durch eine der folgenden Verfahren: Oberflächenlötverbindung, Lotkugel oder Verdrahtung.
Die Messaufnehmereinheiten 405a-c sind vorzugsweise an das Trägerteil 410 durch eine Oberflächenlötverbindung angekoppelt, um Teile mit niedriger Bauweise bereitzustellen. Das Trägerteil 410 ist vorzugsweise eine keramische Leiterplatte mit hoher Temperaturbeständigkeit. Das Trägerteil 410 kann alternativ eine organische Leiterplatte sein.
Mit Bezug auf 4A und 4B weist eine Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 vorzugsweise ein Gehäuse 502, einen Messaufnehmer 504, eine Abdeckungsbaugruppe 506 und eine Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 506 ist vorzugsweise am Oberteil von Gehäuse 502 angekoppelt. Die Reglerbaugruppe 508 ist vorzugsweise an das Unterteil des Gehäuses 502 angekoppelt. Der Messaufnehmer 504 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 502 angekoppelt.
Das Gehäuse 502 ist vorzugsweise angekoppelt an den Messaufnehmer 504, die Abdeckbaugruppe 506, die Reglerbaugruppe 508, eine oder mehrere elektrischen Verbindungen 510, eine oder mehrere elastischen Kupplungen 512 und ein oder mehrere Gleitlager 514. Das Gehäuse 502 weist vorzugsweise einen Hohlraum 516, eine oder mehrere ebene Flächen 518, eine oder mehrere äußere Flächen 520 und eine untere, äußere Fläche 522 auf. Der Hohlraum 516 weist vorzugsweise eine erste Wandung 524, eine zweite Wandung (nicht dargestellt), eine dritte Wandung 528 und eine vierte Wandung (nicht dargestellt) auf. Die erste Wandung 524 und die dritte Wandung 528 sind vorzugsweise annähernd parallel zueinander und die zweite Wandung und die vierte Wandung sind vorzugsweise annähernd parallel zueinander. Die zweite und die vierte Wandung sind vorzugsweise auch rechtwinklig zu der ersten Wand 524 und der dritten Wand 528. Der Hohlraum 516 weist vorzugsweise eine untere Fläche 532 auf. Die untere Fläche 532 kann Keramik sein. In einer Ausführungsform ist die untere Fläche 532 vergoldet, um Löten zu ermöglichen. Das Gehäuse 502 kann ein herkömmliches Keramik-, Kunststoff- oder Metallgehäuse sein. Ein Keramikgehäuse ist vorteilhaft für absolutes Dichtvermögen.
Das Gehäuse 502 weist eine erste ebene Fläche 518a, eine zweite ebene Fläche 518b, eine dritte ebene Fläche 518c und eine vierte ebene Fläche 518d auf. Die erste ebene Fläche 518a weist vorzugsweise eine oder mehrere ebene Anschlussauflagen 534 auf. Die ebenen Anschlussauflagen 534 sind annähernd rechteckig geformt. Die ebenen Anschlussauflagen 534 können benutzt werden für Lotauftrag, Lotkugeln oder Drahtanschlüsse. In einer Ausführungsform werden die ebenen Anschlussauflagen 534 benutzt, um die Messaufnehmereinheiten 405 an das Trägerteil 410 anzulöten. Die Anzahl der ebenen Anschlussauflagen 534 ergibt sich daraus, dass genügend ebene Anschlussauflagen 534 vorhanden sind, um die Reglerbaugruppe 508 mit dem Gehäuse 502 zu verbinden. Die zweite ebene Fläche 518b kann beschichtet sein mit einem Metall, wie zum Beispiel Gold, um Löten zu ermöglichen. Die dritte und vierte ebene Fläche kann mit Gold beschichtet sein, um Drahtverbindungen zu ermöglichen.
Das Gehäuse 502 weist mehrere erste äußere Flächen 520a und mehrere zweite äußere Flächen 520b auf. In einer Ausführungsform gibt es vier erste äußere Flächen 520a und vier zweite äußere Flächen 520b, die annähernd ein Achteck bilden. Die zweiten äußeren Flächen 520b koppeln vorzugsweise die ersten äußeren Flächen 520a aneinander. Die ersten äußeren Flächen 520a weisen vorzugsweise eine oder mehrere äußere Anschlussauflagen 536 auf. Die äußeren Anschlussauflagen 536 sind vorzugsweise annähernd rechteckig geformt. Die äußeren Anschlussauflagen 536 können benutzt werden für Lotauftrag, Lotperlen oder Drahtanschlüsse. In einer Ausführungsform werden die äußeren Anschlussauflagen 536 benutzt, um die Messaufnehmereinheit 405 an das Trägerteil 410 zu löten. In einer alternativen Ausführungsform sind die äußeren Anschlussauflagen 536 auf einer einzelnen ersten äußeren Fläche 520a.
Die untere äußere Fläche 522 des Gehäuses 502 weist vorzugsweise eine Kontaktauflage 538, eine oder mehrere Anschlussauflagen 540 und eine oder mehrere Verbindungsauflagen 542 auf. Die Kontaktauflage 538 kann goldbeschichtet sein, um eine zuverlässige elektrische Verbindung bereitzustellen. Die ebenen Anschlussauflagen 534 auf der ersten ebenen Fläche 518a sind vorzugsweise elektrisch angekoppelt an die Anschlussauflagen 540 der unteren äußeren Fläche 522 durch elektrische Bahnen, die in das Gehäuse 502 geformt sind. Die elastischen Kupplungen 512, die dritte ebene Fläche 518c und die vierte ebene Fläche 518d sind vorzugsweise angekoppelt an die Anschlussauflagen 540 der unteren äußeren Fläche 522 durch elektrische Bahnen, die in das Gehäuse 502 geformt sind. Die Anschlussauflagen 540 können goldbeschichtet sein, um Drahtverbindungen zu ermöglichen. Die Anzahl der ebenen Anschlussauflagen 540 ergibt sich daraus, dass genügend ebene Anschlussauflagen 540 vorhanden sind, um die Reglerbaugruppe 508 mit dem Gehäuse 502 zu verbinden. Die Verbindungsauflagen 542 verbinden vorzugsweise die Kontaktauflagen 538 mit den Anschlussauflagen 540. Die Verbindungsauflagen 542 sind vorzugsweise goldbeschichtet, um einen leitfähigen Durchgang zwischen den Kontaktauflagen 538 und den Anschlussauflagen 540 bereitzustellen. In einer Ausführungsform gibt es eine erste Verbindungsauflage 542a und eine zweite Verbindungsauflage 542b. Die äußeren Anschlussauflagen 536 können elektrisch verbunden sein mit den Anschlussauflagen 540 durch elektrische Bahnen, die in das Gehäuse 502 geformt sind.
Der Messaufnehmer 504 ist vorzugsweise elastisch verbunden mit dem Gehäuse 502 durch die elastischen Kupplungen 512, gleitend unterstützt durch die Gleitlager 514 und elektrisch angekoppelt an das Gehäuse 502 durch die elektrischen Verbindungen 510. Der Messaufnehmer 504 kann eine annähernd rechteckige Querschnittsform aufweisen. Der Messaufnehmer 504 hat vorzugsweise einen passiven Bereich 566 an einem Ende und einen aktiven Bereich 588 am gegenüberliegenden Ende. In einer Ausführungsform weist der Messaufnehmer 504 ein erstes Bauteil 544, ein zweites Bauteil 546 und ein drittes Bauteil 548 auf. Das erste Bauteil 544 sitzt vorzugsweise auf dem zweiten Bauteil 546 und das zweite Bauteil 546 sitzt vorzugsweise auf dem dritten Bauteil 548. In einer Ausführungsform bilden das erste Bauteil 544, das zweite Bauteil 546 und das dritte Bauteil 548 einen feinstbearbeitenden Messaufnehmer, der im Wesentlichen offenbart ist in der Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer WO 00/55638, angemeldet am 16. März 2000.
Das erste Bauteil 544 weist eine oder mehrere parallele, ebene Flächen auf, wie zum Beispiel eine obere parallele, ebene Fläche 550. Das zweite Bauteil 546 weist eine oder mehrere parallele, ebene Flächen auf, wie zum Beispiel eine mittlere parallele, ebene Fläche 552. Das dritte Bauteil 548 weist eine oder mehrere parallele, ebene Flächen auf, wie zum Beispiel eine untere parallele, ebene Fläche 554.
Die untere parallele, ebene Fläche 554 des Messaufnehmers 504 weist eine erste Seite, eine zweite Seite, eine dritte Seite und eine vierte Seite 562 auf, die nicht einzeln benummert sind. Die erste bis zur vierten Seite stellen für die untere parallele, ebene Fläche 554 im Wesentlichen eine rechteckige oder quadratische Querschnittsform bereit.
In einer Ausführungsform weist die untere parallele, ebene Fläche 554 des Messaufnehmers 504 eine oder mehrere An schlussauflagen 564 auf, die sich im passiven Bereich 566 der unteren parallelen, ebenen Fläche 554 des Messaufnehmers 504 befinden. Die Anschlussauflagen 564 können sich in einem senkrechten Abstand befinden, der sich erstreckt von ungefähr 0,13 bis 0,64 Millimetern von der ersten Seite der unteren parallelen, ebenen Fläche 554 und können sich in einem senkrechten Abstand befinden, der sich zum Beispiel erstreckt von ungefähr 0,12 bis 0,64 Millimetern von der zweiten Seite der unteren parallelen, ebenen Fläche 554. In einer Ausführungsform befinden sich die Anschlussauflagen 564 in einem senkrechtem Abstand, der sich erstreckt von ungefähr 0,12 bis 0,30 Millimetern von der ersten und zweiten Seite der unteren parallelen, ebenen Fläche 554, um die Auswirkungen von Wärmespannungen zu reduzieren.
Die Anschlussauflagen 564 können benutzt werden zum Verbinden von Lötmasse, leitfähigem Epoxid, nicht-leitfähigem Epoxid oder von einer Glasur. In einer Ausführung werden die Anschlussauflagen 564 für Lötverbindungen benutzt, um eine Erleichterung für die Herstellung zu verschaffen. In einer Ausführung berühren die Anschlussauflagen 564 eine ausgewählte Fläche, um Stossverträglichkeit für den Messaufnehmer 504 bereitzustellen. Die Anschlussauflagen 564 sollten kleinste Unterbrechungen aufweisen, um die Verteilung von Wärmespannungen in dem Messaufnehmer 504 zu fördern. Einige alternative Ausführungsformen weisen mehrere Anschlussauflagen 564 auf, um Wärmespannungen im Messaufnehmer 504 abzubauen. Es kann eine einzelne Anschlussauflage 564a vorliegen, die einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Länge und Breite der Anschlussauflage 564a kann sich erstrecken von ungefähr 5,1 bis 6,1 Millimetern beziehungsweise 0,38 bis 0,64 Millimetern. In einer Ausführungsform erstrecken sich Länge und Breite der Anschlussauflagen 564a von ungefähr 5,1 bis 5,6 Millimetern beziehungsweise 0,45 bis 0,56 Millimetern, um Einflüsse von Wärmespannungen zu reduzieren. Die Höhe der Anschlussauflage 564a kann sich erstrecken von ungefähr 0,1 bis 1 Mikrometer und erstreckt sich vorzugsweise von ungefähr 0,24 bis 0,72 Mikrometern, um Einflüsse von Wärmespannungen zu reduzieren.
Die elastischen Kupplungen 512 verbinden elastisch die Anschlussauflagen 564 mit dem Gehäuse 502. Die elastischen Kupplungen 512 können den Messaufnehmer 504 elektrisch verbinden mit dem Gehäuse 502. Die elastischen Kupplungen 512 können angekoppelt sein an die untere Fläche 532 des Hohlraums 516 des Gehäuses 502. In einer Ausführungsform sind die elastischen Kupplungen Lotvorformen. Die elastischen Kupplungen 512 sollten kleinste Unterbrechungen aufweisen, um die Verteilung von Wärmespannungen im Messaufnehmer 504 zu fördern. Einige alternative Ausführungsformen weisen mehrere elastische Kupplungen 512 auf, um Wärmespannungen im Messaufnehmer 504 abzubauen. Die elastischen Kupplungen 512 können eine annähernd rechteckige Querschnittsform haben und können jeder herkömmlichen, handelsüblich erhältlichen Lotvorform der Art eutektisch oder nicht-eutektisch entsprechen. Vorformen vom eutektischen Typ stellen stellen eine gute Streckgrenze bereit mit annehmbarer Schmelztemperatur. Eine Ausführungsform weist eine einzelne elastische Kupplung 512a auf.
Die Länge und Breite einer elastischen Kupplung 512a kann sich erstrecken von ungefähr 5,1 bis 6,4 Millimetern beziehungsweise 0,51 bis 0,89 Millimetern. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Länge und Breite der elastischen Kupplung 512a von ungefähr 5,7 bis 6,0 Millimetern beziehungsweise 0,64 bis 0,76 Millimetern, um Einflüsse von Wärmespannungen zu reduzieren. Die Höhe der elastischen Kupplung 512a kann sich erstrecken von ungefähr 0,051 bis 0,102 Millimetern und erstreckt sich vorzugsweise von ungefähr 0,064 bis 0,076 Millimetern.
Die elastische Kupplung 512 kann sich in einem senkrechtem Abstand befinden, der sich erstreckt von ungefähr 0,13 bis 0,64 Millimetern von der ersten und zweiten Wandung 524 und 526 des Hohlraums 516 des Gehäuses 502. In einer Ausführungsform befinden sich die elastischen Kupplungen 512 in einem senkrechten Abstand von ungefähr 0,18 bis 0,3 Millimetern von der ersten und zweiten Wandung 524 und 526, um Wärmespannungen abzubauen.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die elastischen Kupplungen 512 ferner eine oder mehrere Stoßabweiser (nicht getrennt dargestellt) auf, um den Messaufnehmer 504 gleitend zu unterstützen. Die Stoßabweiser befinden sich nahe der Anschlussablagen 564. Die Breite eines jeden Stoßabweisers kann sich erstrecken von ungefähr 0,051 bis 0,15 Millimetern. In einer Ausführungsform sind die elastischen Kupplungen 512 an die Anschlussauflagen 564 angekoppelt unter Anwendung von herkömmlicher Lötausrüstung und Verfahren. Die elastischen Kupplungen 512 können an die untere Fläche 532 des Hohlraums 516 des Gehäuses 502 angekoppelt sein unter Anwendung von herkömmlicher Lötausrüstung und Verfahren.
Die Gleitlager 514 unterstützen den Messaufnehmer 504 gleitend und sind angekoppelt an die untere Fläche 532 des Hohlraums 516 des Gehäuses 502. Die Gleitlager 514 können aus Wolfram oder Keramik sein. In einer Ausführungsform haben die Gleitlager 514 eine annähernd rechtwinklige Querschnittsform. Die Querschnittsfläche der Gleitlager 514 kann sich im Einzelnen erstrecken von ungefähr 0,26 bis 1,03 Quadratmillimetern, um Einflüsse von Wärmespannungen zu reduzieren. Die Höhe der Gleitlager 514 kann sich erstrecken von ungefähr 0,013 bis 0,076 Millimetern. Die Anzahl der Gleitlager 514 ergibt sich daraus, dass genügend Gleitlager 514 vorhanden sind, um den Messaufnehmer 504 gleitend zu unterstützen.
Eine weitere Ausführungsform weist ein erstes Gleitlager 514a, ein zweites Gleitlager (nicht dargestellt), ein drittes Gleitlager (nicht dargestellt) und ein viertes Gleitlager 514d auf. Das erste Gleitlager 514a befindet sich benachbart zu einer Seite der elastischen Kupplungen 512. Das zweite Gleitlager befindet sich benachbart zum ersten Gleitlager 514a. Das dritte Gleitlager befindet sich benachbart zu einer Seite der elastischen Kupplungen 512 und annähernd rechtwinklig zum ersten Gleitlager 514a. Das vierte Gleitlager 514d befindet sich benachbart zum dritten Gleitlager.
Das erste Gleitlager 514a kann sich in einem senkrechten Abstand befinden, der sich erstreckt von ungefähr 1,1 bis 1,9 Millimetern, beziehungsweise ungefähr 2,2 bis 2,9 Millimetern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516. In einer Ausführungsform befindet sich das erste Gleitlager 514a in einem senkrechten Abstand, der sich erstreckt von ungefähr 1,3 bis 1,6 Millimetern, beziehungsweise ungefähr 2,3 bis 2,7 Millimetern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516, um Wärmespannungen zu vermeiden.
Das zweite Gleitlager kann sich in einem senkrechten Abstand befinden, der sich erstreckt von ungefähr 1,1 bis 1,9 Millimetern, beziehungsweise ungefähr 0,38 bis 0,76 Millimetern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516. In einer Ausführungsform befindet sich das zweite Gleitlager in einem senkrechten Abstand, der sich erstreckt von ungefähr 1,3 bis 1,6 Millimetern, beziehungsweise ungefähr 0,51 bis 0,64 Millimetern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516, um Wärmespannungen zu reduzieren.
Das dritte Gleitlager kann sich in einem senkrechten Abstand befinden, der sich erstreckt von ungefähr 2,2 bis 2,9 Millimetern, beziehungsweise ungefähr 0,38 bis 0,76 Milli metern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516. In einer Ausführungsform befindet sich das dritte Gleitlager in einem senkrechten Abstand, der sich erstreckt von ungefähr 2,3 bis 2,7 Millimetern, beziehungsweise ungefähr 0,51 bis 0,64 Millimetern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516, um Wärmespannungen zu reduzieren.
Das vierte Gleitlager 514d kann sich in einem senkrechten Abstand befinden, der sich erstreckt von ungefähr 2,2 bis 2,9 Millimetern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516 des Gehäuses 502. In einer Ausführungsform befindet sich das vierte Gleitlager 514d in einem senkrechten Abstand, der sich erstreckt von ungefähr 2,3 bis 2,7 Millimetern, von der ersten Wandung 524 und der zweiten Wandung des Hohlraums 516, um Wärmespannungen zu reduzieren. Die Gleitlager 514 sind angekoppelt an die untere Fläche 532 des Hohlraums 516 des Gehäuses, unter Anwendung herkömmlicher Verfahren zum Einführen der Gleitlager in das Gehäuse 502.
Die elektrischen Verbindungen 510 koppeln den Messaufnehmer 504 elektrisch an das Gehäuse 502. In einer Ausführungsform sind die elektrischen Verbindungen 510 Kabelanschlüsse, ausgewählt aus herkömmlichen, handelsüblich erhältlichen Kabelanschlüssen in Aluminium- oder Gold-Ausführung. Eine Ausführungsform weist eine erste elektrische Verbindung 510a und eine zweite elektrische Verbindung 510b auf. Die erste elektrische Verbindung 510a koppelt die dritte ebene Fläche 518c des Gehäuses 502 elektrisch an die obere parallele ebene Fläche 550 des Messaufnehmers 504 an. Die zweite elektrische Verbindung 510b koppelt die vierte ebene Fläche 518d des Gehäuses 502 elektrisch an die mittlere parallele, ebene Fläche 552 des Messaufnehmers 504 an. In einer Ausführung sind die elektrischen Verbindungen 510 an das Gehäuse 502 angekoppelt unter Verwendung herkömmlicher Verkabelungsausrüstung und Verfahren.
Die Abdeckungsbaugruppe 506 ist an das Gehäuse 502 angekoppelt. Die Abdeckbaugruppe 506 weist einen Deckel 572 und einen Getter 574. Der Deckel 572 kann aus Kovar^TM oder Keramik bestehen. Der Deckel 572 besteht vorzugsweise aus Legierung 42, um einen luftdichten Abschluss zu ermöglichen. Der Deckel 572 kann beschichtet sein mit einer Auswahl von Metallen, wie zum Beispiel eine Verbundschicht gemäß Industriestandard von Gold/Nickel/Gold/Nickel, zum Löten. In einer Ausführungsform ist die Länge und Breite des Deckels 572 mindestens 0,25 Millimeter kürzer als die Länge und Breite der zweiten ebenen Fläche 518b, um eine Einpassungstoleranz zu haben. Die Höhe des Deckels kann sich erstrecken von ungefähr 0,25 bis 0,5 Millimeter aus Gründen der Ebenheit mit dem Gehäuse 502.
Der Getter 574 kann jeder handelsüblich erhältliche Getter sein, der eine Länge und Breite aufweist, ungefähr 3,2 Millimeter kleiner als die Länge und Breite des Deckels 572, um eine gute Unterdruckumgebung und Einpassungstoleranz zu erreichen.
Der Deckel 572 weist eine untere Fläche 576 auf und der Getter 574 ist angekoppelt an die untere Fläche 576 unter Verwendung herkömmlicher Schweißausrüstung und Verfahren. Die untere Fläche 576 des Deckels 572 ist an das Gehäuse 502 angekoppelt über eine Lotvorform 578, aus ähnlichem Material wie die oben beschriebene Kupplung 512. Die Lotvorform 578 ist an die zweite ebene Fläche 518b des Gehäuses 502 angekoppelt unter Verwendung von herkömmlicher Lötausrüstung und Verfahren. Die Lotvorform 578 kann ein annähernd rechteckiger Ring sein, der sich an die Form der zweiten ebenen Fläche 518b anpasst. Die äußere Länge und äußere Breite der Lotvorform 578 ist mindestens 0,25 Millimeter kleiner als die äußere Länge und äußere Breite der ebenen Fläche 518b, um gute Einpassungstoleranz zu haben. Die Höhe der Lotvorform 578 erstreckt sich von ungefähr 0,064 bis 0,089 Millimetern, um einen luftdichten Abschluss zu erreichen. Die innere Länge und innere Breite der Lotvorform 578 ist mindestens so lang wie innere Länge und innere Breite der zweiten ebenen Fläche 518b, um gute Einpassungstoleranz und gute Lotdichtheit zu erreichen. Der Deckel 572 ist an die Lotvorform 578 angekoppelt unter Verwendung von herkömmlicher Abdichtungsausrüstung und Verfahren. Das Gehäuse 502, der Messaufnehmer 504 und der Deckel 506 sind luftdicht abgeschlossen, um überschüssige Gase aus dem Hohlraum 516 zu entfernen.
Die Reglerbaugruppe 508 kann ein Haftmittel 580, einen Regler 582, einen oder mehrere Kabelanschlüsse 584 und ein Verkapselungsmittel 586 aufweisen. Die Reglerbaugruppe 508 ist an die untere äußere Fläche 522 des Gehäuses 502 angekoppelt. Das Haftmittel 580 ist angekoppelt an die Kontaktauflage 538. Das Haftmittel 580 kann Lötmittel sein, entweder auf Epoxid- oder Silizium-Basis. In einer Ausführung ist das Haftmittel 580 auf Silizium-Basis, um Spannungsabbau zu erreichen.
Der Regler 582 ist an das Haftmittel 580 angekoppelt. Der Regler 582 kann eine Schaltkreiskarte sein, wie zum Beispiel ein anwendungsspezifischer integrierter Chip (ASIC), um die Regelung des Messaufnehmers 504 zu erreichen. Das Haftmittel 580 härtet aus unter Verwendung herkömmlicher Aushärtungsverfahren für das verwendete Haftmittel 580.
Die Kabelanschlüsse 584 sind an den Regler 582 und die Anschlussauflagen 540 angekoppelt. Die Kabelanschlüsse 584 können aus Aluminium oder Gold sein. Die Kabelanschlüsse 584 koppeln die Anschlussauflagen 540 an den Regler 582. Die Kabelanschlüsse 584 sind an die Anschlussauflagen 540 und den Regler 582 angekoppelt unter Verwendung von herkömmlicher Verkabelungsausrüstung und Verfahren.
Der Regler 582 und die Kabelanschlüsse 584 können eingekapselt sein durch das Verkapselungsmittel 586, wie zum Beispiel ein Glob Top-Kunststoff, der eine ausreichende Tiefe besitzt für eine hermetische Abdichtung.
Das Verkapselungsmittel 586 härtet aus unter Verwendung von herkömmlichen Aushärterverfahren für das verwendete Verkapselungsmittel 586.
In einer alternativen Ausführungsform weist das Gehäuse 502 ferner Stromkreisbauteile auf, die eingefügt werden können in eine oder mehrere der Flächen des Gehäuses 502. In einer Ausführungsform sind die Stromkreisbauteile eingefügt in die untere äußere Fläche 522, um die Größe der Messaufnehmerbaugruppe 405 zu reduzieren. Die Stromkreisbauteile können jedes elektrische Stromkreisbauteil sein, wie zum Beispiel ein Glättungskondensator, Widerstand oder Transistoren.
Alternativ sind eine oder mehrere der Abdeckbaugruppe 506, der Reglerbaugruppe 508, der Gleitlager 514, der Getter 574 und der äußeren Anschlussauflagen 536 frei wählbar.
In einigen alternativen Ausführungsformen kann die Gesamtgestaltung und Anzahl von Anschlussauflagen 564 gewählt werden entsprechend der Anwendungsvorzüge. Zum Beispiel können zwei oder drei der Anschlussauflagen im Wesentlichen von gleicher Größe sein, horizontal oder vertikal nahe zueinander angeordnet sein und eine annähernd rechtwinklige oder ovale Querschnittsform aufweisen. Es kann eine einzelne Anschlussauflage vorhanden sein, die eine annähernd ovale, dreifach ovale, achtfach ovale oder seitlich gewellte Querschnittsform aufweist. Es können zwei Anschlussauflagen vorhanden sein, die horizontal nahe beieinanderliegen und eine annähernd rechtwinklige Querschnittsform aufweisen, wobei eine Anschlussauflage kleiner ist als die andere Anschlussauflage.
Die oben beschriebene elastische Kupplung 512 kann alternativ aus zwei im Wesentlichen gleichen elastischen Kupplungen bestehen, die vertikal nahe beieinander liegen. In einigen alternativen Ausführungsformen weisen die Gleitlager 514 eine oder mehrere Gleitlager auf. Die Gleitlager können eine annähernd rechtwinklige, dreieckige oder runde Querschnittsform haben.
Mit Bezug auf die 5A und 5B ist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 dargestellt, die im Wesentlichen ähnlich ist der Ausführungsform, dargestellt in 4A, mit der Ausnahme, dass in der Ausführungsform der 5A die Reglerbaugruppe 508 an das Oberteil des Gehäuses 602 angekoppelt ist.
Das Gehäuse 602 ist angekoppelt an den Messaufnehmer 504, die Abdeckbaugruppe 506, die Reglerbaugruppe 508, die elektrischen Verbindungen 510, die elastischen Kupplungen 512 und die Gleitlager 514. Das Gehäuse 602 weist einen Hohlraum 604, eine oder mehrere ebenen Flächen 606, eine oder mehrere äußere Flächen, wie zum Beispiel die untere äußere Fläche 610, auf. Der Hohlraum 604 weist eine erste Wandung 612, eine zweite Wandung (nicht dargestellt), eine dritte Wandung 616 und eine vierte Wandung (nicht dargestellt) auf. Alle Wandungen 612, 616, Auflagen 622, 626, Flächen 606a-d, 610, 520, 628, Hohlraum 604 und Gehäuse 602 sind alle im Wesentlichen wie weiter oben beschrieben hinsichtlich der Ausführungsformen, dargestellt in 4A, unterschiedlich nur in Anzahl und Abmessungen der Teile.
Die untere äußere Fläche 610 des Gehäuses 602 unterscheidet sich von der unteren Fläche des weiter oben beschriebenen und in 4B dargestellten Gehäuses 502. Die untere äußere Fläche 610 weist eine oder mehrere Anschlussauflagen 626 auf. Die Anschlussauflagen 626 können eine annähernd runde Form haben und werden benutzt für Lötmittel, Lot kugeln oder Kabelanschlüsse. In einer Ausführungsform sind die Anschlussauflagen 626 goldbeschichtet, um Löten zu ermöglichen. Die Anzahl der Anschlussauflagen 626 ergibt sich daraus, dass genügend Anschlussauflagen 626 vorhanden sind, um die Messaufnehmerbaugruppe 405 mit dem Trägerteil 410 zu verbinden. Die ebenen Anschlussauflagen 622 sind elektrisch angekoppelt an die Anschlussauflagen 626 durch elektrische Bahnen, die in das Gehäuse 602 geformt sind.
In einigen alternativen Ausführungsformen können die Anschlussauflagen 564, elastischen Kupplungen 512 und Gleitlager 514 übernommen werden von den weiter oben hinsichtlich 4A beschriebenen Bauformen.
Mit Bezug auf 6A ist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 dargestellt, die das Gehäuse 502, den Messaufnehmer 504, eine Abdeckbaugruppe 702 und den Regler 508 aufweist. Die Abdeckbaugruppe 702 ist vorzugsweise angekoppelt an das Unterteil des Gehäuses 502. Die Reglerbaugruppe 508 ist vorzugsweise an das Unterteil des Gehäuses 502 angekoppelt. Der Messaufnehmer 504 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 502 angekoppelt. Diese Ausführungsform ist im Wesentlichen ähnlich der weiter oben beschriebenen Ausführungsform, dargestellt in 4A, mit Ausnahme einer zusätzlichen Feder in der Abdeckbaugruppe 702.
Die Abdeckbaugruppe 702 ist vorzugsweise angekoppelt an das Gehäuse 502. Die Abdeckbaugruppe 702 weist vorzugsweise einen Deckel 704, einen Getter 706 und eine Feder 708 auf. Der Deckel 704 weist vorzugsweise eine untere Fläche 710 und eine oberer Fläche 712 auf.
Die Feder 708 kann aus 0,08 mm dicken Edelstahl oder Berylliumkupferstreifen hergestellt sein. In einer Ausführung ist die Feder 708 aus Edelstahl aufgrund seiner mechanischen Festigkeit und beständiger Eigenschaften. Die Feder 708 kann eine H-Form haben, definiert durch einen Mittelsteg und vier Arme. Die Feder 708 ist an die untere Fläche 710 des Deckels 704 angeschweißt. Die vier Arme der Feder 708 winden sich vorzugsweise nach unten und weg von der unteren Fläche 710 des Deckels 704. Die vier Arme koppeln die untere Fläche 710 des Deckels 704 an die obere parallele ebene Fläche 550 des Messaufnehmers 504. Die Feder 708 befestigt den Messaufnehmer 504 mit den elastischen Kupplungen 512. Die Feder 708 koppelt den Messaufnehmer 504 elektrisch an das Gehäuse 502.
Mit Bezug auf 7 weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 vorzugsweise das Gehäuse 602, den Messaufnehmer 504, die Abdeckbaugruppe 702 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 702 ist vorzugsweise an das Oberteil des Gehäuses 602 angekoppelt. Die Reglerbaugruppe 508 ist vorzugsweise an das Oberteil des Gehäuses 602 angekoppelt. Der Messaufnehmer 504 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 602 angekoppelt. Diese Ausführungsform vereint die Merkmale der vorhergehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen insofern, dass die Abdeckbaugruppe 6A, die die Feder 708 aufweist, zu der obenliegend montierten Reglerbaugruppe von 5A hinzugefügt ist. Als solche sind alle Bauteilvariationen, die anwendbar sind auf die vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen, gleichermaßen als anwendbar und beschrieben zu betrachten, mit Hinweis auf alternative Ausführungsformen, basierend auf der Anordnung von 7.
Mit Bezug auf 8 weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 vorzugsweise das Gehäuse 502, den Messaufnehmer 902, die Abdeckbaugruppe 506 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 506 ist vorzugsweise an das Oberteil des Gehäuses 502 gekoppelt. Die Reglerbaugruppe 508 ist vorzugsweise an das Unterteil des Gehäuses 502 gekoppelt. Der Messaufnehmer 902 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 502 angekoppelt. Diese Aus führungsform weist eine passiv/aktiv/passiv-Anordnung des Messaufnehmers 902 auf, erzeugt durch die Benutzung der elastischen Kupplungen 904 und Gleitlager 940.
Der Messaufnehmer 902, die elastischen Kupplungen 940, der erste passive Bereich 928, der zweite passive Bereich 930, der aktive Bereich 942, der sich zwischen den ersten und zweiten passiven Bereichen 928 und 930 befindet, sind alle im Wesentlichen zu verstehen, wie weiter oben mit Bezug auf 4A beschrieben, mit Ausnahme der doppelten passiven Bereiche 928 und 930.
Das erste Bauteil 906, das zweite Bauteil 908 und das dritte Bauteil 910 des Messaufnehmers 902 sind ebenso ähnlich den weiter oben beschriebenen und in 4A dargestellten Bauteilen 544, 546 und 548.
Die Fläche 912, mittlere parallele ebene Fläche 914 und untere parallele ebene Fläche 916 und entsprechende Seiten 918, 920 und 922 sind in jeder Hinsicht ähnlich den ähnlichen Flächen und Seiten, wie weiter oben beschrieben und dargestellt in 4A.
Die untere parallele, ebene Fläche 916 des Messaufnehmers 902 weist eine oder mehrere Anschlussauflagen 926 und einen oder mehrer Stoßabweiser auf, die in jeder Hinsicht ähnlich sind den Anschlussauflagen und Stoßabweisern, wie weiter oben beschrieben und dargestellt in 4A.
Mit Bezug auf 9 weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 das Gehäuse 602, den Messaufnehmer 902, die Abdeckbaugruppe 506 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 506 ist angekoppelt an das Oberteil des Gehäuses 602. Die Reglerbaugruppe 508 ist angekoppelt an das Oberteil des Gehäuses 602. Der Messaufnehmer 902 ist innerhalb des Gehäuses 602 angekoppelt. Diese Ausführungsform entspricht der passiv/aktiv/passiv- Messaufnehmer-Ausführungsform von 8 mit oben montierter Reglerbaugruppe 508.
Mit Bezug auf 10 weist eine alternative Ausführung der Messaufnehmereinheit 405 das Gehäuse 502, den Messaufnehmer 902, die Abdeckungsbaugruppe 702 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 702 ist angekoppelt an das Oberteil des Gehäuses 502. Die Reglerbaugruppe 508 ist angekoppelt an das Unterteil des Gehäuses 502. Der Messaufnehmer 902 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 502 angekoppelt. Diese Ausführungsform entspricht der passiv/aktiv/passiv-Messaufnehmer-Ausführungsform von 8 und weist die Feder-Deckel-Anordnung auf, wie weiter oben beschrieben mit Hinsicht auf 6A.
Mit Bezug auf 11 weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 das Gehäuse 602, den Messaufnehmer 902, die Abdeckbaugruppe 702 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 702 ist an das Oberteil des Gehäuses 602 angekoppelt. Die Reglerbaugrupppe 508 ist an das Oberteil des Gehäuses 602 angekoppelt. Der Messaufnehmer 902 ist innerhalb des Gehäuses 602 angekoppelt. Dies entspricht der passiv/aktiv/passiv-Messaufnehmer-Ausführungsform von 9 und weist ferner die Feder-Deckel-Anordnung von 6A auf.
Mit Bezug auf 12 weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 vorzugsweise ein Gehäuse 1302, einen Messaufnehmer 1304, die Abdeckungsbaugruppe 506 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckungsbaugruppe 506 ist vorzugsweise an das Oberteil des Gehäuses 1302 gekoppelt. Die Reglerbaugruppe 508 ist vorzugsweise an das Unterteil des Gehäuses 1302 gekoppelt. Der Messaufnehmer 1304 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 1302 derart angekoppelt, dass im Wesentlichen der gesamte Messaufnehmer 1304 ein aktiver Bereich ist.
Das Gehäuse 1302 ist angekoppelt an den Messaufnehmer 1304, die Abdeckbaugruppe 506, die Reglerbaugruppe 508, die elektrischen Verbindungen 510, eine oder mehrere Gleitlager 1372 und eine oder mehrere elastische Kupplungen 1306. Das Gehäuse weist einen Hohlraum 1308, eine oder mehrere ebenen Flächen 1310 und eine untere äußere Fläche 1314 auf. Der Hohlraum 1308 weist eine erste Wandung 1316, eine zweite Wandung (nicht dargestellt), eine dritte Wandung 1320 und eine vierte Wandung (nicht dargestellt) auf. Hohlraum, Flächen, elastische Kupplungen und Wandungen entsprechen alle im Wesentlichen dem, mit Bezug auf 4A, was weiter oben beschrieben ist, nur mit maßlichen Unterschieden. Eine ausführliche Beschreibung dieser Unterschiede ist nicht wesentlich für das Verständnis dieser Ausführungsform.
Der Hohlraum 1308 weist eine untere Fläche 1324 auf, die größtenteils ähnlich ist der unteren Fläche, die weiter oben beschrieben und dargestellt ist in 4A. Die untere Fläche 1324 weist ferner eine Aussparung 1326 auf, die abgegrenzt wird durch eine erste Wandung 1328, eine zweite Wandung (nicht dargestellt), eine dritte Wandung 1332, eine vierte Wandung (nicht dargestellt) und eine untere Fläche 1336. Die Aussparung 1326 befindet sich ungefähr in der Mitte der Fläche 1324 des Hohlraums 1308 des Gehäuses 1302 und kann beschichtet sein mit Metall, wie zum Beispiel Gold, um Löten zu ermöglichen.
Das Gehäuse 1302 weist erste ebene Flächen 1310a-d auf, im Wesentlichen beschrieben durch die ebenen Flächen von 4A. Eine erste ebene Fläche 1310a weist vorzugsweise eine oder mehrere ebenen Anschlussauflagen 1338 auf.
Eine untere äußere Fläche 1314 des Gehäuses 1302 weist eine Kontaktauflage (nicht dargestellt), eine oder mehrere Anschlussauflagen 1344 und eine oder mehrere Verbindungsauflagen (nicht dargestellt) auf. Alle entsprechen im Wesentlichem dem, was weiter oben mit Bezug auf 4A beschrieben ist.
Der Messaufnehmer 1304 ist vorzugsweise elastisch verbunden mit dem Gehäuse 1302 durch die elastischen Kupplungen 1306, gleitend unterstützt an einer unteren Fläche 1358 durch die Gleitlager 1372 und elektrisch angekoppelt an das Gehäuse 1302 durch die elektrischen Verbindungen 510. Der Messaufnehmer 1304 ist gänzlich ein aktiver Bereich. Die Anschlussauflage 1368 ist bezüglich Material ähnlich der Anschlussauflagen, die weiter oben beschrieben sind mit Hinsicht auf 4A. Die Anschlussauflage 1368 kann ausgewählt werden aus jeder beliebigen geometrischen Form, wie zum Beispiel eine annähernd geachtelte Kuchenausschnitt-Querschnittsform, eine annähernd geachtelte, hohle Kuchenausschnitt-Querschnittsform, eine annähernd neunseitige Polygonquerschnittsform, eine annähernd sternenförmige Querschnittsform, eine annähernd sonnenförmige Querschnittsform oder jeder anderen passenden Querschnittsform.
In einer alternativen Ausführungsform kann die elastische Kupplung 1306 aus zwei elastischen Kupplungen bestehen, die im Wesentlichen von gleicher Größe sind und vertikal nahe beieinander liegen. In einigen alternativen Ausführungsformen können die Gleitlager 1372 eine annähernd rechteckige Querschnittsform aufweisen. Die Gleitlager 1372 können eine annähernd dreieckige Querschnittsform aufweisen. Die Gleitlager 1372 können eine annähernd runde Querschnittsform aufweisen.
Mit Bezug auf 13 weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 vorzugsweise ein Gehäuse 1402, den Messaufnehmer 1304, die Abdeckbaugruppe 506 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 506 ist vorzugsweise an das Oberteil des Gehäuses 1402 angekoppelt. Die Reglerbaugruppe 508 ist vorzugsweise an das Gehäuse 1402 angekoppelt. Der Messaufnehmer 1304 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 1402 angekoppelt. Diese Ausführungsform entspricht der Ausführungsform von 12 mit einer oben montierten Reglerbaugruppe 508. Alle Wandungen 1412, 1416, 1424, 1428, die Auflagen 1434, Flächen 1406, 1420, 1423, der Hohlraum 1404, das Gehäuse 1402 und die Aussparung 1422 entsprechen alle im Wesentlichen dem, was weiter oben beschrieben ist in Bezug auf die Ausführungsform dargestellt in 4A und 12.
14 zeigt eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 und weist das Gehäuse 1302, den Messaufnehmer 1304, die Abdeckbaugruppe 702 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 702 ist angekoppelt an das Oberteil des Gehäuses 1302. Das Reglergehäuse 508 ist angekoppelt an das Unterteil des Gehäuses 1302. Der Messaufnehmer 1304 ist innerhalb des Gehäuses 1302 angekoppelt. Diese Ausführungsform entspricht der Ausführungsform von 12, mit der Feder-Deckel-Baugruppe eingefügt, wie weiter oben beschrieben und dargestellt in 6A.
15 zeigt eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 und weist das Gehäuse 1402, den Messaufnehmer 1304, die Abdeckbaugruppe 702 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 702 ist an das Oberteil des Gehäuses 1402 angekoppelt. Der Messaufnehmer 1304 ist an das Gehäuse 602 angekoppelt. Diese Ausführungsform entspricht der Ausführungsform von 14, weist jedoch eine oben montierte Reglerbaugruppe 508 auf, wie weiter oben beschrieben und in 5A dargestellt.
Mit Bezug auf die 16A bis 16C weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 ein Gehäuse 1702, einen Messaufnehmer 1704, die Abdeckbaugruppe 702 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 702 ist an das Oberteil des Gehäuses 1702 angekoppelt. Die Reglerbaugruppe 508 ist an das Unterteil des Gehäuses 1702 ange koppelt. Der Messaufnehmer 1704 ist innerhalb des Gehäuses 1702 angekoppelt.
Die Teileanordnung des Gehäuses 1702, der Messaufnehmer 1704 und die Abdeckbaugruppe 702 entsprechen im Wesentlichen der Anordnung der Messaufnehmereinheit wie offenbart in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung, Anmeldenummer 08/935,093, Aktenzeichen des Bevollmächtigten IOS011, angemeldet am 25. September 1997, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme eingearbeitet sind. Alle Wandungen 1716, 1720, Auflagen 1726, 1732, Flächen 1710, 1714, 1742, 1744, 1746, Hohlraum 1708, Gehäuse 1702, Messaufnehmer 1704 und Messaufnehmerbauteile 1736, 1738, 1740 entsprechen alle im Wesentlichen dem, was weiter oben beschrieben ist mit Bezug auf die Ausführungsform dargestellt in 4A, mit Unterschieden nur in Anzahl und Abmessungen der Bauteile.
Der Messaufnehmer 1704 ist vorzugsweise an das Gehäuse 1702 über Federbaugruppe 1706 und Kurzschlussklemme 1748 angekoppelt. Die Federbaugruppe 1706 ist gefertigt aus einem Stück Federmaterial, welches gebogen ist zu einem mittleren Federteil 1750, einem seitlichen Federteil 1752 und einem seitlichen Stützteil 1754. Das mittlere Federteil 1750 ist annähernd rechtwinklig zu beiden, dem seitlichen Federteil 1752 und dem seitlichen Stützteil 1754. Das mittlere Federteil 1750 weist eine flache obere Fläche 1756 auf, die sich in eine Rundung 1758 nach unten wellt. Das seitliche Federteil 1752 weist eine flache obere Fläche 1760 auf, die sich in eine Rundung 1762 nach unten wellt. Das seitliche Stützteil 1754 weist eine flache obere Fläche 1764 auf, die sich in einem rechten Winkel nach unten biegt.
Die Federbaugruppe 1706 ist in den Hohlraum 1708 eingefügt. Die flache obere Fläche 1756 des mittleren Federteils 1750, die flache obere Fläche 1760 des seitlichen Federteils 1752 und die flache obere Fläche 1764 des seitlichen Stützteils 1754 sind an die dritte ebene Fläche 1710c des Gehäuses 1702 angekoppelt. In einer Ausführungsform ist die Federbaugruppe 1706 an die dritte ebene Fläche 1710c des Gehäuses 1702 geschweißt, um eine mechanische und elektrische Verbindung zum Messaufnehmer 1704 bereitzustellen. Die Rundung 1758 des mittleren Federteils 1750 und die Rundung 1762 des seitlichen Federteils 1752 sichern den Messaufnehmer 1704 innerhalb des Hohlraums 1708 des Gehäuses 1702.
Die Kurzschlussklemme 1748 erstreckt sich um die erste mittlere, ebene Fläche 1744 des Messaufnehmers 1704 und die zweite mittlere, ebene Fläche 1746 des Messaufnehmers 1704. Die Kurzschlussklemme 1748 berührt die Federbaugruppe 1706 und sichert den Messaufnehmer 1704 innerhalb des Hohlraums 1708 des Gehäuses 1702 und stellt eine leitfähige Verbindung zwischen dem Mittelteil 1738 des Messaufnehmers 1704 zu der dritten ebenen Fläche 1710c des Gehäuses 1702 bereit. Die Kurzschlussklemme 1748 kann aus Edelstahl oder Berylliumkupferstreifen hergestellt sein. Die Verwendung von Edelstahl für die Kurzschlussklemme 1748 stellt gute mechanische Festigkeit und beständige Eigenschaften bereit.
17 stellt eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmereinheit 405 dar und weist ein Gehäuse 1802, den Messaufnehmer 1704, die Abdeckbaugruppe 702 und die Reglerbaugruppe 508 auf. Die Abdeckbaugruppe 702 ist an das Oberteil des Gehäuses 1802 angekoppelt. Die Reglerbaugruppe 508 ist an das Oberteil des Gehäuses 1802 angekoppelt. Der Messaufnehmer 1704 ist innerhalb des Gehäuses 1802 angekoppelt. Diese Ausführungsform entspricht der Ausführungsform von 16A und hat eine oben montierte Reglerbaugruppe 508.
Mit Bezug auf 18 weist eine alternative Ausführung der Messaufnehmerbaugruppe 305 die Messaufnehmereinheit 405, das Trägerteil 410 und eine monolithische Einheit 1902 auf. Die Messaufnehmereinheiten 405 sind an die mono lithische Einheit 1902 angekoppelt. In einer Ausführungsform weist die Messaufnehmerbaugruppe 305 eine erste Messaufnehmereinheit 405a, eine zweite Messaufnehmereinheit 405b und eine dritte Messaufnehmereinheit 405c auf. Die erste Messaufnehmereinheit 405a weist eine Empfindlichkeitsachse 415 auf. Die Empfindlichkeitsachse 415 ist annähernd parallel zu der x-Achse. Die erste Messaufnehmereinheit 405a ist an die monolithische Einheit 1902 angekoppelt, um die Empfindlichkeitsachse 415 zu der x-Achse parallel zu halten. Die zweite Messaufnehmereinheit 405b weist eine Empfindlichkeitsachse 420 auf. Die Empfindlichkeitsachse 420 ist annähernd parallel zu der y-Achse. Die zweite Messaufnehmereinheit 405b ist an die monolithische Einheit 1902 angekoppelt, um die Empfindlichkeitsachse 420 parallel zur y-Achse zu halten. Die dritte Messaufnehmereinheit 405c weist eine Empfindlichkeitsachse 425 auf. Die Empfindlichkeitsachse 425 ist annähernd parallel zur z-Achse. Die dritte Messaufnehmereinheit 405c ist angekoppelt an die monolithische Einheit 1902, um die Empfindlichkeitsachse 425 parallel zur z-Achse zu halten.
Die Messaufnehmereinheit 405 kann an die monolithische Einheit 1902 durch eine der folgenden Verfahren angekoppelt werden: integriert als Teil der monolithischen Einheit 1902, fest verbunden mit der monolithischen Einheit 1902 oder auswechselbar verbunden mit der monolithischen Einheit 1902. In einer Ausführungsform sind die Messaufnehmereinheiten 405 an die monolithischen Einheiten 1902 dadurch angekoppelt, dass die Messaufnehmereinheiten 405 auswechselbar in die monolithische Einheit 1902 eingefügt sind, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der guten Herstellbarkeit. In einigen alternativen Ausführungsformen weisen die Verfahren der auswechselbaren Anbindung Steckverbindungen, Schraubverbindungen oder mechanische Verbindungsverfahren auf.
Die einteilige Einheit 1902 kann aus Kunststoff, Keramik oder Metall sein. In einer Ausführungsform besteht die monolithische Einheit aus Kunststoff, um einfache Herstellbarkeit und Wirtschaftlichkeit bereitzustellen. Die monolithische Einheit 1902 kann ein hohler Rahmen sein, ein Kasten, eine dreidimensionale Leiterplatte, ein Zylinder oder Würfel sein. Die monolithische Einheit 1902 ist an das Trägerteil 410 angekoppelt. Die monolithische Einheit 1902 kann an das Trägerteil 410 angekoppelt sein durch Benutzung von einer der folgenden Verfahren: Lötflächenmontage, Lotkugel, Kabelverbindungen, Stecker, Epoxide, mechanische Verbindungen oder Kabelverbindungen. Die monolithische Einheit 1902 ist an das Trägerteil 410 durch Kabelanschluss angekoppelt, um Wirtschaftlichkeit und einfache Herstellbarkeit bereitzustellen.
In einigen alternativen Ausführungsformen weist das feste Verbinden der Messaufnehmereinheiten 405 an die monolithische Einheit 1902 die Benutzung von Lot-, Epoxid- oder Glasurverbindungen auf.
In einigen alternativen Ausführungsformen weist die monolithische Einheit passende Aussparungen auf, um die Messaufnehmereinheiten 405 aufzunehmen.
In alternativen Ausführungsformen können die Messaufnehmereinheiten 405 den Messaufnehmern 504, 902 1304 oder 1704 entsprechen, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf 4A, 8, 12 und 16A. Die Messaufnehmer 504, 902, 1304 oder 1704 können angekoppelt sein an die monolithische Einheit 1902 durch Verfahren, die im Wesentlichen weiter oben beschrieben sind in einer der vorhergehenden Ausführungsformen. In einer alternativen Ausführungsform sind die Messaufnehmer 504, 902 1304 oder 1704 überdies luftdicht abgeschlossen innerhalb der monolithischen Einheit 1902.
Mit Bezug auf 19 weist eine alternative Ausführungsform der Messaufnehmerbaugruppe 305 eine oder mehrere Messaufnehmereinheiten 405 auf. Die Messaufnehmereinheiten 405 sind gegenseitig aneinandergekoppelt. In einer Ausführungsform weist die Messaufnehmerbaugruppe 305 eine erste Messaufnehmereinheit 405a, eine zweite Messaufnehmereinheit 405b und eine dritte Messaufnehmereinheit 405c auf. Die erste Messaufnehmereinheit 405a weist eine Empfindlichkeitsachse 415 auf. Die Empfindlichkeitsachse 415 ist annähernd parallel zu der x-Achse. Die erste Messaufnehmereinheit 405a ist an die zweite Messaufnehmereinheit 405b angekoppelt, um die Empfindlichkeitsachse 415 parallel zur x-Achse zu halten. Die zweite Messaufnehmereinheit 405b weist eine Empfindlichkeitsachse 420 auf. Die Empfindlichkeitsachse 420 ist annähernd parallel zu der y-Achse. Die zweite Messaufnehmereinheit 405b ist an die erste Messaufnehmereinheit 405a und die dritte Messaufnehmereinheit 405c angekoppelt, um die Empfindlichkeitsachse 420 parallel zur y-Achse zu halten. Die dritte Messaufnehmereinheit 405c weist eine Empfindlichkeitsachse 425 auf. Die Empfindlichkeitsachse 425 ist annähernd parallel zur z-Achse. Die dritte Messaufnehmereinheit 405c ist an die zweite Messaufnehmereinheit 405b angekoppelt, um die Empfindlichkeitsachse 425 parallel zur z-Achse zu halten. Die Messaufnehmereinheiten 405 können gegenseitig verkoppelt sein unter Benutzung von einer der folgenden Verfahren: Lot-, Epoxid- oder mechanische Verbindung. In einer Ausführungsform sind die Messaufnehmereinheiten 405 gegenseitig aneinandergekoppelt durch Löten, aus Gründen der guten Herstellbarkeit.
Mit Bezug auf die 20A bis 20C weist in einer alternativen Ausführung die Messaufnehmereinheit 405 eine oder mehrere Trägerteile 2102 und eine oder mehrere Messaufnehmer 2718 auf. Die Trägerteile 2102 sind an die Messaufnehmer 2118 angekoppelt.
Die Trägerteile 2102 können Keramik, Polycarbonatplatten oder aus Silizium sein. In einer Ausführungsform liegt eine einzelnes Trägerteil 2102 vor. Das Trägerteil 2102 weist eine ebene Fläche 2128 und eine untere ebene Fläche 2130 auf. Die obere ebene Fläche 2128 weist eine oder mehrere Trassen 2104 auf. Die untere ebene Fläche weist eine oder mehrere Trassen 2104 auf. Die Trassen 2104 können aus Aluminium, Kupfer oder Gold bestehen. In einer Ausführungsform bestehen die Trassen 2104 aus Gold, aus Gründen der Leitfähigkeit und Lotverbindlichkeit. Die Anzahl der Trassen 2104 ergibt sich daraus, dass genügend Trassen 2104 vorhanden sind, um den Messaufnehmer 2118 an die Einheiten 2102 anzukoppeln.
Das Trägerteil 2102 weist ferner eine oder mehrere Nuten 2106 auf. Die Nuten 2106 weisen eine erste Wandung 2108, eine zweite Wandung 2110, eine dritte Wandung 2112 und eine vierte Wandung 2114 auf. Die erste Wandung 2108 und die dritte Wandung 2112 sind annähernd parallel zueinander und die zweite Wandung 2110 und die vierte Wandung 2114 sind ungefähr parallel zueinander. Die zweite Wandung 2110 und die vierte Wandung 2114 sind auch rechtwinklig zu der ersten Wandung 2108 und der dritten Wandung 2112. Die Nuten 2106 sind passend, um die Messaufnehmer 2118 aufzunehmen. Die Länge der Nut L₂₁₀₆ kann sich zum Beispiel erstrecken von ungefähr 5000 bis 15000 Mikrometern. In einer Ausführung erstreckt sich die Länge der Nut L₂₁₀₆ von ungefähr 5000 bis 7000 Mikrometern, um eine vertikale Ausrichtung zu ermöglichen. Die Breite der Nut W₂₁₀₆ kann sich zum Beispiel erstrecken von ungefähr 500 bis 2000 Mikrometern. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Breite der Nut W₂₁₀₆ von ungefähr 1000 bis 1200 Mikrometern, um eine vertikale Ausrichtung zu ermöglichen.
Die Messaufnehmer 2118 sind an die Trägerteile 2102 angekoppelt. Die Messaufnehmer 2118 weisen eine annähernd rechteckige Querschnittsfläche auf. In einer Ausführungs form weisen die Messaufnehmer 2118 ein erstes Bauteil 2120, ein zweites Bauteil 2122 und ein drittes Bauteil 2124 auf Das erste Bauteil 2120 befindet sich auf dem zweiten Bauteil 2122 und das zweite Bauteil 2122 befindet sich auf dem dritten Bauteil 2124. In einer Ausführungsform sind das erste Bauteil 2120, das zweite Bauteil 2122 und das dritte Bauteil 2124 ein feinstbearbeiteter Messaufnehmer, wie im Wesentlichen weiter oben beschrieben.
Der Messaufnehmer 2118 weist ferner eine Empfindlichkeitsachse 2132 auf. Die Messaufnehmer 2118 sind an das Trägerteil 2102 angekoppelt, um die Empfindlichkeitsachse 2132 parallel zum Trägerteil 2102 zu halten. Das zweite Bauteil 2122 hat eine erweiterte Lasche 2116. Die erweiterte Lasche 2116 ist passend, um in die Nuten 2106 des Trägerteils 2102 eingefügt zu werden. Die Messaufnehmer 2122 sind elastisch an das Trägerteil 2102 durch eine oder mehrere Verbindungen 2126 angekoppelt. Die Verbindungen 2126 können Mikroschweißen, Lötmittel oder leitfähige Haftmittel sein. In einer Ausführungsform sind die Verbindungen 2126 Lötmittel aus Gründen der Zugfestigkeit. Die Lötmittel können eutektisch oder nichteutektisch sein. In einer Ausführungsform sind die Lötmittel 2126 eutektisch, um eine Temperaturordnung und Zugfestigkeit bereitzustellen. Die Lötmittel 2126 koppeln eine oder mehrere Trassen 2104 an den Messaufnehmer 2122. In einer Ausführungsform gibt es eine erste Trasse 2104a, eine zweite Trasse 2104b, eine dritte Trasse 2104c und eine vierte Trasse 2104d. Die erste Trasse 2104a befindet sich auf der oberen ebenen Fläche 2128 und ist angekoppelt an das erste Bauteil 2120. Die zweite Trasse 2104b befindet sich auf der oberen ebenen Fläche 2128 und ist angekoppelt an das dritte Bauteil 2124. Die dritte Trasse 2104c kann eine zusätzliche Verbindung zum zweiten Bauteil 2122 sein oder bleibt unbenutzt. Die vierte Trasse 2104d befindet sich auf der unteren ebenen Fläche 2130 und ist an das zweite Bauteil 2122 angekoppelt.
Mit Bezug auf 20D weist in einer alternativen Ausführungsform die Messaufnehmereinheit 405, mit Verweis auf 20A bis 20C, ein erstes Trägerteil 2102a und ein zweites Trägerteil 2102b auf. Das zweite Trägerteil weist eine obere ebene Fläche 2154 und eine untere ebene Fläche 2156 auf. Die dritte Trasse 2104c und die vierte Trasse 2104d können an das zweite Trägerteil 2102b angekoppelt sein durch, zum Beispiel, Lötmittel, leitfähigem Epoxid oder durch Waferanschlussverfahren. Die vierte Trasse 2104d kann sich auf der oberen ebenen Fläche 2154 des zweiten Trägerteils 2102 oder auf der unteren ebenen Fläche 2130 des ersten Trägerteils 1202a befinden. Die vierte Trasse 2104d koppelt das zweite Bauteil 2122 an eine Anschlussauflage 2150. Die Anschlussauflage 2150 kann an einen Anschlussdraht 2152 angekoppelt sein. Die Messaufnehmereinheit 405 kann auf der Fläche oder ebenflächig eingesenkt montiert werden. Der Messaufnehmer 2118 weist ein oder mehrere Kabel auf, von dem ersten Bauteil 2120 und dem dritten Bauteil 2124 kommend. Das Trägerteil 2102b wirkt wie eine mechanische Unterlage.
Mit Bezug auf die 21A bis 21D weisen einige alternative Ausführungsformen der Gehäuse 502, 602 1302 und 1402, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 4A, 5A, 12 und 13, einen oder mehrere Sockel 2202a und 2202b auf, die eine oder mehrere elastische Kupplungen unterstützen. Die Sockel 2202a und 2202b können aus, zum Beispiel, Wolfram oder Keramik hergestellt sein. In einer Ausführungsform sind die Sockel 2202a und 2202b aus Keramik hergestellt. Die Höhe H₂₂₀₂ der Sockel 2202a und 2202b kann sich erstrecken von, zum Beispiel, ungefähr 0 bis 0,25 Millimetern. In einer Ausführungsform beträgt die Höhe H₂₂₀₂ der Sockel 2202a und 2202b ungefähr 0,13 Millimeter. Der Sockel 2202a ist ein rechteckig geformtes Rohr mit geraden Kanten. In einer alternativen Ausführungsform ist der Sockel 2202b ein Zylinderabschnitt mit keilförmigen Seiten. In einer alternativen Ausführung weist der Sockel 2202b gerade Seiten auf. In einer Ausführungsform weisen die Sockel 2292a und 2202b eine Form auf, die gewählt wurde, um Wärmespannungen zwischen den Sockeln 2202a und 2202b und den elastischen Kupplungen, die sie unterstützen, zu reduzieren.
Mit Bezug auf die 22A und 22B weist die Messaufnehmerbaugruppe 305 in einer alternativen Ausführungsform das Trägerteil 2102 und eine oder mehrere Messaufnehmer 2118 auf. Eine Ausführung weist einen ersten Messaufnehmer 2118a, einen zweiten Messaufnehmer 2118b und einen dritten Messaufnehmer 2118c auf. Der erste Messaufnehmer 2118a und der zweite Messaufnehmer 2118b sind in eine oder mehrere Nuten 2106 und eingefügt und sind elastisch angekoppelt an das Trägerteil 2102 durch eine oder mehrere Lötverbindungen 2126, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 20A bis 20D. Der dritte Messaufnehmer 2118c ist elastisch angekoppelt an das Trägerteil 2102 unter Benutzung irgendeiner der elastischen Kupplungen 512, 904 oder 1306, wie weiter oben beschrieben. Der dritte Messaufnehmer ist ebenfalls gleitend unterstützt durch die Gleitlager 514, 940 oder 1372, wie weiter oben beschrieben. In einer alternativen Ausführungsform sind die Gleitlager 514, 940 oder 1372 optional.
Mit Bezug auf 23 weisen in einigen Ausführungsformen der Messaufnehmereinheiten 405 die Gehäuse 502, 602 1302, 1402, 1702 und 1802, wie weiter oben beschrieben, ferner einen Hohlraum 2402 auf, passend um einen Regler 582 aufzunehmen. Die Gehäuse 502 und 1302 weisen ferner eine oder mehrere äußere ebene Flächen 2404 auf. In einer Ausführungsform gibt es eine erste äußere ebene Fläche 2404a, eine zweite äußere ebene Fläche 2404b und eine dritte äußere ebene Fläche 2404c. Die zweite äußere ebene Fläche 2404b weist die Anschlussauflagen 540, 622, 1344 und 1334, wie weiter oben beschrieben, auf. Der Hohlraum 2402 weist eine erste Wandung 2406a, eine zweite Wandung 2406b, eine dritte Wandung 2406c und eine vierte Wandung 2406d auf. Die erste Wandung 2406a und die dritte Wandung 2406c sind annähernd parallel zueinander und die zweite Wandung 2406b und die vierte Wandung 2406d sind ungefähr parallel zueinander. Die zweite Wandung 2406b und die vierte Wandung 2406d sind ebenfalls rechtwinklig zu der ersten Wandung 1406a und der dritten Wandung 1406c. Der Regler 582 kann an die dritte äußere, ebene Fläche 2404c durch, zum Beispiel, Lot oder Epoxid angekoppelt sein. Die Kabelanschlüsse 584 koppeln den Regler 582 an die zweite äußere ebene Fläche 2404b an. Ein Deckel 2408 schließt den Regler 582, die Kabelanschlüsse 584 und den Hohlraum 2402 ab. Der Deckel 2408 ist an die erste äußere, ebene Fläche 2404a angekoppelt. Der Deckel 2408 weist die Lotvorformen 2410 auf. Die Lotvorformen 2410 sind an die erste äußere, ebene Fläche 2404a angekoppelt unter Benutzung herkömmlicher Lötausrüstung und Verfahren.
Mit Bezug auf die 24A und 24B weist die Reglerbaugruppe 508 in einigen Ausführungsformen das Haftmittel 580, den Regler 582, die Kabelanschlüsse 584 und eine luftdichte Kappe 2502 auf. Die luftdichte Kappe 2502 kann aus Keramik oder Metall bestehen. In einer Ausführungsform besteht die luftdichte Kappe 2502 aus Metall, um guten, luftdichten Abschluss bereitzustellen. Die luftdichte Kappe 2502 ist angekoppelt an die Gehäuse 502, 602, 1302, 1402, 1702 und 1802, wie weiter oben beschrieben. Die luftdichte Kappe 2502 kann eingepresst, epoxiert, verlötet oder spaltversiegelt mit den Gehäusen 502, 602, 1302, 1402, 1702 und 1802 sein. In einer Ausführungsform ist die luftdichte Kappe 2502 mit den Gehäusen 502, 602, 1302, 1402, 1702 und 1802 verlötet, um guten, luftdichten Abschluss bereitzustellen.
Mit Bezug auf die 25A und 25B weist die Messaufnehmereinheit 405 in einer alternativen Ausführungsform den Regler 582 auf, angekoppelt an die Gehäuse 502, 602, 1302, 1402, 1702 und 1802, durch, wie weiter oben beschrieben, eine oder mehrere Verbindungen 2602. Die Verbindungen 2602 können Kabel, Lot, leitfähiges Epoxid oder Bauteile mit Lotkugelmatrix sein. Der Regler 582 ist eine Industriestandardeinheit für integrierte Bausteine aus Keramik oder Kunststoff.
Mit Bezug auf die 26A und 26B weist die Messaufnehmereinheit 405 in einer alternativen Ausführungsform ein Trägerteil 2702 auf. Der Regler 582 ist angekoppelt an das Trägerteil 2702, Das Trägerteil 2702 ist angekoppelt an den Regler 582 durch eine oder mehrere elektrische Befestigungen 2704. Das Trägerteil 2702 kann aus keramischer oder organischer Natur sein. Das Trägerteil 2702 ist ebenfalls angekoppelt an die Gehäuse 502, 602, 1302, 1402, 1702 und 1802, durch, wie weiter oben beschrieben, eine oder mehrere elektrische Befestigungen 2704. Die elektrischen Befestigungen 2704 können Kabel, Lot, leitfähiges Epoxid oder Bauteile mit Lotkugelmatrix sein. Der Regler 582 kann ein anwendungsspezifisch integrierter Rohchip sein oder eine Industriestandardeinheit für integrierte Bausteine mit Anschlüssen. Die Industriestandardeinheit für integrierte Bausteine kann aus Keramik oder Kunststoff bestehen. Die Lotanschlüsse 2704 können, zum Beispiel, Kabel, Lot, leitfähiges Epoxid oder Bauteile mit Lotkugelmatrix sein. Das Trägerteil 2702 weist ferner herkömmliche Kabel, Stecker oder Lotanschlüsse auf.
In einer alternativen Ausführungsform weist das Trägerteil 2702 ferner Schaltkreisbauteile auf. Die Schaltkreisbauteile können, zum Beispiel, Glättungskondensatoren, Widerstände oder Transistoren sein. In einer Ausführungsform sind die Schaltkreisbauteile Glättungskondensatoren, um eine reduzierte Größe des Messsystems 100 bereitzustellen.
In alternativen Ausführungen weisen die Gehäuse 502 und 602, wie weiter oben mit Bezug auf die 4A und 5A beschrieben, eine oder mehrere Aussparungen 1326 auf, um eine oder mehrere elastische Kupplungen aufzunehmen, wie im Wesentlichen weiter oben mit Bezug auf 12 beschrieben.
In einigen alternativen Ausführungsformen können die weiter oben beschriebenen Hohlräume 516, 604, 1308, 1404, 1708 und 1804 ferner mit anderen Materialien gefüllt sein, wie zum Beispiel Gel oder geformte Kunststoffe.
In einigen alternativen Ausführungsformen reduziert das Trennen der elastischen Verbindungen der Regler 504, 902 und 1304, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 4A, 8 und 12, zu den Gehäusen 502, 602, 1302 und 1402, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 4A, 5A, 12 und 13, die Spannungen auf die Verbindungen.
In einigen alternativen Ausführungsformen sind die elastischen Kupplungen 512, 904 und 1306, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 4A, 8 und 12, getrennt in ein oder mehrere Teile durch das Trennen der Lotvorform, dem leitfähigen Epoxid, dem nicht-leitfähigem Epoxid oder der Glasur. Das Trennen kann ausgeführt werden durch jedes herkömmliche Trennverfahren.
In einigen alternativen Ausführungsformen koppeln ferner die elastischen Kupplungen 512, 904 und 1306, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 4A, 8 und 12, die entsprechenden Messaufnehmer 502, 902 und 1304 elektrisch an die Gehäuse 502, 602, 1302 und 1402, wie weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 4A, 8, 12 und 13.
In einigen alternativen Ausführungsformen sind die Gehäuse 502, 602, 1302 und 1402, wie weiter oben mit Bezug auf die 4A, 5A, 12 und 13, beliebige herkömmliche Trägerteile.
In einigen alternativen Ausführungsformen ist die Größe der Messaufnehmereinheit 405 reduziert durch vertikales Stapeln der Bauteile der Messaufnehmereinheit 405.
In einigen alternativen Ausführungsformen ist die Leistungsfähigkeit der Messaufnehmereinheit 405 verbessert durch die Reduzierung der Länge des Kommunikationsweges zwischen der Reglerbaugruppe 508 und den Messaufnehmern 504, 902 und 1304, wie im Wesentlichen weiter oben beschrieben mit Bezug auf die 4A bis 26B. Die Verbesserung der Leistungsfähigkeit kann bestehen in der Reduzierung von Parasitärkapazität, Widerstand oder Induktivität.

Claims

Vorrichtung eines integrierten Messaufnehmers, Folgendes umfassend: ein Gehäuse (205); eine Messaufnehmerbaugruppe (305) innerhalb des Gehäuses (205), die Messaufnehmerbaugruppe (305), die mehrere Messaufnehmereinheiten aufweist, wobei jede Messaufnehmereinheit eine in eine andere räumliche Richtung angeordnete Empfindlichkeitsachse aufweist; dadurch gekennzeichnet dass: jede Messaufnehmereinheit (405a-c) einen Regelkreis für die Regelung der Messaufnehmereinheit (405a-c) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messaufnehmerbaugruppe (305) mindestens einen feinstbearbeiteten Beschleunigungsaufnehmer umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messaufnehmerbaugruppe (305) drei feinstbearbeitete Beschleunigungsaufnehmer umfasst, derart angeordnet, dass die drei Empfindlichkeitsachsen im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Regelkreis ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messaufnehmerbaugruppe (305) eine monolithische Einheit ist, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend i) einen Hohlrahmen; ii) einen Kasten; iii) eine dreidimensionale Schaltplatte; iv) einen Zylinder; und v) einen Würfel.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Messaufnehmereinheit umfasst: einen Hohlraum (516) zur Aufnahme eines Messaufnehmers (504); eine oder mehrere parallele, ebene Flächen; eine untere Fläche (532) des Hohlraums (516); eine untere äußere Fläche (522); eine obere äußere Fläche; und eine oder mehrere Seitenflächen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede Messaufnehmereinheit umfasst: eine oder mehrere Anschlussauflagen auf einer oder mehreren parallelen Flächen; eine oder mehrere Anschlussauflagen (540) auf der unteren äußeren Fläche (522); eine oder mehrere Anschlussauflagen auf der oberen äußeren Fläche; und eine oder mehrere Anschlussauflagen auf einer oder mehreren der Seitenflächen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Hohlraum der Messaufnehmereinheit ferner eine oder mehrere elastische Kupplungen (512) umfasst, um den Messaufnehmer (504) elastisch an die Einheit (405a-c) anzukoppeln, und wobei die Querschnittsflächenform der elastischen Kupplungen (512) aus einer Gruppe gewählt ist, umfassend i) eine annähernd rechtwinklige, und ii) eine annähernd kreisförmige.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die elastischen Kupplungen (512) ferner einen oder mehrere Stoßabweiser umfassen, um die Messaufnehmer gleitend zu unterstützen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Hohlraum (516) der Messaufnehmereinheit eine untere Fläche umfasst, und wobei die elastischen Kupplungen (512) an die untere Fläche des Hohlraums (516) angekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die elastischen Kupplungen (512) sich annähernd an einem oder mehreren Enden der unteren Fläche des Hohlraums (516) der Messaufnehmereinheit (405a-c) befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die elastischen Kupplungen (512) sich annähernd in der ungefähren Mitte der unteren Fläche des Hohlraums (516) der Messaufnehmereinheit (405a-c) befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Hohlraum (516) der Messaufnehmereinheit eine untere Fläche umfasst, und wobei die untere Fläche des Hohlraums (516) ferner eine Aussparung in der unteren Fläche des Hohlraums (516) umfasst, um die elastischen Kupplungen (512) aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die elastischen Kupplungen (512) sich annähernd in der ungefähren Mitte der Aussparung der unteren Fläche des Hohlraums (512) befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Hohlraum (516) der Messaufnehmereinheit ferner eine untere Fläche umfasst, wobei ein oder mehrere Stoßabweiser an die untere Fläche des Hohlraums (516) gekoppelt sind, um den Messaufnehmer (504) in der Messaufnehmereinheit (405a-c) gleitend zu unterstützen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Stoßabweiser eine Querschnittsflächenform umfassen, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend i) eine annähernd quadratische, annähernd rechteckige, ii) eine annähernd kreisförmige, und iii) eine annähernd dreieckige.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Messaufnehmer (504) eine oder mehrere Anschlussaufnahmen umfasst, um den Messaufnehmer (504) an die Messaufnehmereinheit (405a-c) anzukoppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Querschnittsflächenform der Anschlussauflagen ausgewählt ist aus einer Gruppe, umfassend i) eine annähernd rechteckige, ii) eine annähernd kreisförmige, iii) eine annähernd ovale, iv) eine annähernd dreifach ovale, v) eine annähernd achtfach ovale, vi) ein annäherndes Rechteck mit gewellten Seiten, vii) ein annäherndes Kuchenachtel, viii) ein annähernd hohles Kuchenachtel, ix) ein annäherndes neunseitiges Polygon, x) eine annähernd sternenförmige, und xi) eine annähernd sonnenstrahlenförmige.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Messaufnehmer (504) ferner eine oder mehrere passive Bereiche (566) an einem oder mehreren Enden des Messaufnehmers (504) umfasst, wobei der Messaufnehmer (504) ferner eine oder mehrere Anschlussauflagen (564) umfasst, und wobei sich die Anschlussauflagen (564) an einem oder mehreren Enden in dem passiven Bereich (566) befinden können.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Messaufnehmer (504) ferner eine oder mehrere aktive Bereiche (588) umfasst, wobei der Messaufnehmer (504) ferner eine oder mehrere Anschlussauflagen umfasst, und wobei sich die Anschlussauflagen in der ungefähren Mitte der aktiven Bereichs (588) befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Messaufnehmereinheit (405a-c) ferner eine oder mehrere Kabelanschlüsse umfasst; wobei der Messaufnehmer (504) ferner eine oder mehrere parallele, ebenen Flächen umfasst; wobei die Messaufnehmereinheit (405a-c) ferner eine oder mehrere parallele Flächen umfasst; und wobei die Kabelanschlüsse (584) die parallele, ebene Fläche des Messaufnehmers (504) elektrisch an die parallele ebene Fläche der Messaufnehmereinheit (405a-c) ankoppelt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Messaufnehmer (504) ferner ein Befestigungselement umfasst, um den Messaufnehmer (504) auswechselbar an die Messaufnehmereinheit (405a-c) anzukoppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Befestigungselement eine Kurzschlussklemme ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, ferner eine Federbaugruppe umfassend, um das Befestigungselement auswechselbar an die Messaufnehmereinheit (405a-c) anzukoppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Schaltkreis umfasst; einen Regler (582); ein Haftmittel, um den Regler (582) an die Messaufnehmereinheit (405a-c) anzukoppeln; eine oder mehrere Kabelanschlüsse, um den Regler an die Messaufnehmereinheit (405a-c) anzukoppeln; und ein Verkapselungsmittel, um den Regler und die Kabelanschlüsse zu verkapseln.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Regler sich befindet auf einer der i) oberen äußeren Fläche der Messaufnehmereinheit (405a-c), und ii) einer unteren äußeren Fläche der Messaufnehmereinheit (405a-c).
Verfahren zum Zusammenstellen einer Messaufnehmergerätebaugruppe, umfassend: Bereitstellen eines Gehäuses (205); Anordnen einer Messaufnehmerbaugruppe (305) innerhalb des Gehäuses (205), wobei die Messaufnehmerbaugruppe (305) mehrere Messaufnehmereinheiten (405a-c) umfasst, jede Messaufnehmereinheit eine in eine andere räumliche Richtung angeordnete Empfindlichkeitsachse aufweist; das Verfahren gekennzeichnet durch: Anordnen eines Regelkreises auf jede Messaufnehmereinheit (405a-c), um die Messaufnehmereinheit (405a-c) zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Anordnen des Regelkreises ferner umfasst: Verteilen eines Haftmittels auf die Messaufnehmereinheit (405a-c); Aufbringen des Reglers (582) auf das Haftmittel; Aushärten des Haftmittels; Verkabeln des Reglers (582) mit der Messaufnehmereinheit (405a-c); Verkapseln des Reglers (582) und der Kabelanschlüsse mit einem Verkapselungsmittel; und Aushärten des Verkapselungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Messaufnehmerbaugruppe (305) einen feinstbearbeiteten Beschleunigungsaufnehmer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Regler (582) mehrere Regleranschlussauflagen umfasst und die Messaufnehmereinheit (405a-c) mehrere Anschlussauflagen umfasst; wobei das Verkabeln des Reglers (582) an die Messaufnehmereinheit (405a-c) umfasst: Anlöten von mehreren Kabeln an entsprechende Regleranschlussauflagen; und Anlöten eines entsprechenden Kabelendes an entsprechende Anschlussauflagen der Messaufnehmereinheit.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Messaufnehmereinheit (405a-c) umfasst: einer Hohlraum (516); eine oder mehrere ebenen Flächen; eine obere Fläche; eine untere Fläche; und eine oder mehrere Gehäuseanschlussauflagen auf den ebenen Flächen; wobei der Hohlraum (516) zur Aufnahme eines Messaufnehmers (504) dient; wobei die ebenen Flächen dazu dienen, den Messaufnehmer (504) und den Regler (582) an die Messaufnehmereinheit (405a-c) anzukoppeln; und wobei die Anschlussauflagen der Messaufnehmereinheit dazu dienen, die ebenen Flächen an den Regler anzukoppeln.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Hohlraum (516) der Messaufnehmereinheit ferner umfasst einen oder mehrere elastische Kupplungen (512) zur elastischen Ankoppelung des Messaufnehmers (504) an den Hohlraum (516).
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Ankoppeln des Messaufnehmers an die Messaufnehmereinheit (405a-c) umfasst; Einbringen einer Federbaugruppe in den Hohlraum (516) der Messaufnehmereinheit (405a-c); Ankoppeln eines Befestigungselements an den Messaufnehmer; Einbringen des Messaufnehmers in den Hohlraum (516) der Messaufnehmereinheit; und Ankoppeln des Befestigungselements an die Federbaugruppe.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Befestigungselement eine Kurzschlussklemme ist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die unterschiedlichen räumlichen Richtungen senkrecht zueinander sind.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Messaufnehmereinheiten (405a-c) gegenseitig aneinandergekoppelt sind.