JP2017032558A - 圧電型圧力センサ - Google Patents
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Abstract
Description
a.第1の支持領域では、電荷ピックオフ23.1が第1の電気絶縁体25と補償要素26とを介して予応力付与本体24.2によって機械的に支持される。図3に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷ピックオフ23.1、第1の電気絶縁体25、補償要素26、及び、予応力付与本体24.2が互いに機械的に接触している。図4〜図6に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷ピックオフ23.1、第1の電気絶縁体25、補償要素26、及び予応力付与本体24.2が互いに機械的に接続される。第1の支持領域の少なくとも1つの機械的接続は、圧密である材料結合による接続である。第1の支持領域の全ての機械的接続が圧密である材料結合による接続であると、非常に有益である。
b.図3に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷出力部23.2が電気的フィードスルー配列部27によって第2の支持領域で機械的に支持され、この場合、電荷出力部23.2、電気的フィードスルー配列部27、及び予応力付与本体24.2が相互に機械的接続される。第2の支持領域の少なくとも1つの機械的接続は、圧密である材料結合により形成される接続である。第2の支持領域の全ての機械的接続が圧密である材料結合による接続であると、非常に有益である。
c.図3〜図6に記載されたセンサアセンブリ2の具体例では、電荷ピックオフ23.1が第3の支持領域で圧電センサ22を介して予応力付与スリーブ24.1上に機械的に支持される。この場合、電荷ピックオフ23.1、圧電センサ22、予応力付与スリーブ24.1、及び予応力付与本体24.2が相互にて機械的接続される。第3の支持領域の少なくとも1つの機械的接続は、圧密である材料結合により形成される接続である。第3の支持領域の全ての機械的接続が圧密である材料結合による接続であると、非常に有益である。
長手方向軸線CC’上で互いに離間される幾つかの支持領域で与えられるこの複数の機械的支持により、信号出力の機械的安定性が高められる。しかしながら、この点においては、センサアセンブリ2の全ての機械的接続が材料結合であると有利である。
A÷A’ 断面線
BB’ 水平軸線
B÷B’ 断面線
CC’ 長手方向軸線
1 圧電型圧力センサ
2 センサアセンブリ
4 信号ケーブルアセンブリ
5 評価ユニット
20 センサハウジングアセンブリ
20.1 センサハウジング
20.2 補強スリーブ
21 膜
22 圧電センサ
22.1 第1の支持要素
22.2 圧電センサ素子
22.3 第2の支持要素
23 電極配列部
23.1 電荷ピックオフ
23.2 電荷出力部
24 予応力付与アセンブリ
24.1 予応力付与スリーブ
24.2 予応力付与本体
25 第1の電気絶縁体
26 補償要素
27 電気的フィードスルー配列部
27.1 第1のアダプタ要素
27.2 第2の電気絶縁体
27.3 第2のアダプタ要素
40 接続要素ハウジング
40.1 接続要素ハウジング張出部
41 信号ケーブル
41.1 電気信号導体
41.2 電気絶縁要素
41.20 第2のロック要素
41.3 信号ケーブルシース
42 支持体
42.1 支持体フレーム
43 電気接続要素
43.00 第1のロック要素
50 回路基板ハウジング
51 電気回路基板
51.1 電気信号導体
52 支持体
53 電気接続要素
Claims (15)
- 膜(21)と、圧電センサ(22)と、電極配列部(23)と、予応力付与本体(24.2)とを収容するセンサハウジング(20)を備える圧電型圧力センサ(1)であって、
前記膜(21)が圧力プロファイルをとらえ、前記とらえられた圧力プロファイルによって分極電荷が前記圧電センサ(22)で生成され、前記電極配列部(23)が前記生成された分極電荷を受け、前記電極配列部(23)が電荷ピックオフ(23.1)および電荷出力部(23.2)を備え、前記電荷ピックオフ(23.1)が前記電荷出力部(23.2)に対して電気的及び機械的に接続され、前記電荷出力部(23.2)が第3の隙間によって前記予応力付与本体(24.2)から電気的に絶縁されている、圧電型圧力センサ(1)において、
前記電荷出力部(23.2)が、前記予応力付与本体(24.2)の、前記膜(21)から離れた方向を向く側で電気的フィードスルー配列(27)を介して前記予応力付与本体(24.2)に機械的に接続され、前記第3の隙間を環境から圧密にシールしていることを特徴とする圧電型圧力センサ(1)。 - 前記電荷ピックオフ(23.1)は、前記電荷出力部(23.2)に対して一体的に接続されているか、又は材料結合を用いて接続されていることを特徴とする請求項1に記載された圧電型圧力センサ(1)。
- 前記電荷ピックオフ(23.1)は、前記圧電センサ(22)の、前記膜(21)から離れた方向を向く側に配置され、
第1の電気絶縁体(25)が、前記電荷ピックオフ(23.1)の、前記膜から離れた方向を向く側に配置され、
前記圧電センサ(22)、前記電荷ピックオフ(23.1)、及び前記第1の電気絶縁体(25)に、前記予応力付与本体(24.2)と予応力付与スリーブ(24.1)との間で機械的に予応力が付与され、
前記予応力付与スリーブ(24.1)は、前記圧電センサ(22)、前記電荷ピックオフ(23.1)、及び前記第1の電気絶縁体(25)から第2の隙間だけ離間されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 機械的な予応力がない場合でも、前記第1の電気絶縁体(25)が、前記電荷ピックオフ(23.1)及び前記予応力付与本体(24.2)と機械的に表面接触して、形状拘束によって前記第3の隙間を前記第2の隙間からシールすることを特徴とする請求項3に記載された圧電型圧力センサ(1)。
- 前記電荷出力部(23.2)が、前記第1の電気絶縁体(25)及び前記予応力付与本体(24.2)を貫いて中心に延在し、前記第1の電気絶縁体(25)及び前記予応力付与本体(24.2)から第3の隙間だけ離間されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載された圧電型圧力センサ(1)。
- 補償要素(26)が、前記予応力付与スリーブ(24.1)と前記圧電センサ(22)との間、又は前記圧電センサ(22)と前記電荷ピックオフ(23.1)との間、又は前記電荷ピックオフ(23.1)と前記第1の電気絶縁体(25)との間、又は前記第1の電気絶縁体(25)と前記予応力付与本体(24.2)との間に配置され、
前記予応力付与スリーブ(24.1)が、前記圧電センサ(22)、前記電荷ピックオフ(23.1)、前記第1の電気絶縁体(25)、及び前記補償要素(26)から第2の隙間だけ離間されることを特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記補償要素(26)が、前記第1の電気絶縁体(25)と前記予応力付与本体(24.2)との間に配置され、
機械的な予応力がない場合でも、前記第1の電気絶縁体(25)及び前記補償要素(26)が、前記電荷ピックオフ(23.1)及び前記予応力付与本体(24.2)と機械的に表面接触して、形状拘束によって前記第3の隙間を前記第2の隙間からシールすることを特徴とする請求項6に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記センサハウジングアセンブリ(20)がセンサハウジング(20.1)および補強ケーシング(20.2)を備え、前記センサハウジング(20.1)と前記補強ケーシング(20.2)とが材料結合によって接続され、
前記予応力付与本体(24.2)が材料結合によって前記補強ケーシング(20.2)に接続されていることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記電気的フィードスルー配列(27)が、第1のアダプタ要素(27.1)、第2の電気絶縁体(27.2)、及び第2のアダプタ要素(27.3)を備え、
前記電荷出力部(23.2)が、前記第2のアダプタ要素(27.3)に電気的及び機械的に接続されていることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記電荷出力部(23.2)と前記予応力付与本体(24.2)とが、間に配置された前記第2の電気絶縁体(27.2)によって電気的に絶縁され、前記第2のアダプタ要素(27.3)が材料結合によって前記第2の電気絶縁体(27.2)に接続され、及び/又は、
前記第2のアダプタ要素(27.3)と前記第2の電気絶縁体(27.2)との対の線熱膨張係数の差が5ppmよりも小さく、好ましくは3ppmよりも小さいことを特徴とする請求項9に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記第2のアダプタ要素(27.3)が材料等級番号1.3981又は1.3982の合金鋼から形成され、前記第2の電気絶縁体(27.2)がAl2O3セラミックから形成されていることを特徴とする請求項10に記載された圧電型圧力センサ(1)。
- 前記第1のアダプタ要素(27.1)が材料結合によって前記第2の電気絶縁体(27.2)に接続され、及び/又は、
前記第1のアダプタ要素(27.1)と前記第2の電気絶縁体(27.2)との対の線熱膨張係数の差が5ppmよりも小さく、好ましくは3ppmよりも小さいことを特徴とする請求項9から請求項11までのいずれか1項に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記第1のアダプタ要素(27.1)がチタンから形成され、前記第2の電気絶縁体(27.2)がAl2O3セラミックから形成されていることを特徴とする請求項12に記載された圧電型圧力センサ(1)。
- 前記第1のアダプタ要素(27.1)が材料結合によって前記予応力付与本体(24.2)に接続され、及び/又は、
前記第1のアダプタ要素(27.1)と前記予応力付与本体(24.2)との対の線熱膨張係数の差が10ppmよりも小さく、好ましくは5ppmよりも小さいことを特徴とする請求項9から請求項13までのいずれか1項に記載された圧電型圧力センサ(1)。 - 前記第1のアダプタ要素(27.1)がチタンから形成され、前記予応力付与本体(24.2)が材料等級番号1.4542の合金鋼から形成されていることを特徴とする請求項14に記載された圧電型圧力センサ(1)。
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