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DE3604088C2 - - Google Patents

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DE3604088C2
DE3604088C2 DE19863604088 DE3604088A DE3604088C2 DE 3604088 C2 DE3604088 C2 DE 3604088C2 DE 19863604088 DE19863604088 DE 19863604088 DE 3604088 A DE3604088 A DE 3604088A DE 3604088 C2 DE3604088 C2 DE 3604088C2
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pressure
pressure sensor
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soft magnetic
coil
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DE19863604088
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German (de)
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DE3604088A1 (en
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Edmund Dipl.-Phys. 7060 Schorndorf De Schiessle
Khaldoun Dipl.-Min. Dr. 7070 Schwaebisch-Gmuend De Alasafi
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Mercedes Benz Group AG
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Daimler Benz AG
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    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
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    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/16Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in the magnetic properties of material resulting from the application of stress

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Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a pressure sensor according to the preamble of claim 1.

Es ist ein gattungsgemäßer Drucksensor bekannt (US-PS 28 87 882, Fig. 1, 2), bestehend aus einem mit dem zu messenden Druck verbindbaren Druckkörper und einem Sensorteil. Hierbei ist ein als Druckkammer ausgebildetes weichmagnetisches Metallteil von einem nichtmagnetischen, die Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators tragenden Gehäuseteil umgeben, wobei das Metallteil den Kern des Transformators bildet. Wird die Druckkammer mit Druck beaufschlagt, so ändern sich aufgrund der erzeugten mechanischen Spannungen in dem Metallteil dessen magnetische Eigenschaften - insbesondere die Magnetflußdichte - und infolgedessen die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung, welche Spannungsänderung als Maß für die Druckänderung entsprechend ausgewertet wird. Zur Stör­ größenkompensation ist des weiteren noch eine Referenzanordnung vorgesehen - Referenztransformator mit einer mit Atmosphäre verbundenen Kammer als Kern -, wobei die Sekundärwicklung des Referenztransformators mit der Meß-Sekundärwicklung zu einer Halbbrücke verschaltet sind.A generic pressure sensor is known (US Pat. No. 2,887,882, Fig. 1, 2), consisting of a connectable to the pressure to be measured Pressure body and a sensor part. Here is one as a pressure chamber formed soft magnetic metal part from a non-magnetic, the primary and secondary winding of a transformer surrounding the housing part, the metal part surrounding the core of the transformer. If the pressure chamber is pressurized, so change due to the mechanical generated Tensions in the metal part of its magnetic properties - especially the magnetic flux density - and consequently the induced one Voltage in the secondary winding, what voltage change as Measure for the pressure change is evaluated accordingly. To sturgeon size compensation is also a reference arrangement provided - reference transformer with an atmosphere connected Chamber as the core - being the secondary winding of the reference transformer with the measuring secondary winding to a half bridge are connected.

Des weiteren ist ein Drucksensor bekannt (DE-AS 11 45 827), welcher einen ferromagnetischen Torsionskörper mit einer Sacklochausnehmung als Druckkammer und zwei zueinander beabstandeten Flanschen aufweist, zwischen welchen eine Spule angeordnet ist. Auf die beiden Flansche ist eine stromleitende Hülse mit schraubenförmigen Ausschnitten aufgesteckt, derart, daß sie mit dem einen Flansch elektrisch leitend verbunden, gegenüber dem anderen Flansch aber elektrisch isoliert ist. Die Gänge der schraubenförmigen Ausschnitte wiederum sind durch Leiter elektrisch überbrückt. Die Hülse und der Torsionskörper stehen mit einer Wechselstromquelle in Verbindung, so daß um die Achse des Torsionskörpers ein zylindrisches Magnetfeld aufgebaut wird. Der Druck des in den Torsionskörpers eingeführten Mediums verursacht eine Ausdehnung desselben. Diese wird auf die Hülse übertragen und erzeugt in ihr infolge ihrer schraubenförmigen Ausschnitte ein Drehmoment, das wiederum den an den Enden mit ihr verbundenen Torsionskörper auf Drehung beansprucht. Durch die Verdrehung und Streckung des Torsionskörpers wird das zylindrische Magnetfeld deformiert. Diese Deformation induziert in der Spule eine dem Druck des Mediums proportionale elektromotorische Kraft, die über die Klemmen der Spule an einem Instrument gemessen werden kann.Furthermore, a pressure sensor is known (DE-AS 11 45 827), which a ferromagnetic torsion body with a blind hole as a pressure chamber and two spaced flanges, between which a coil is arranged. To the two Flange is a current-conducting sleeve with helical cutouts plugged in such that they with one flange  electrically connected, but opposite the other flange is electrically insulated. The aisles of the helical cutouts in turn are electrically bridged by conductors. The sleeve and torsion body are connected to an AC power source in connection so that about the axis of the torsion body a cylindrical magnetic field is built up. The pressure of the in the Medium introduced into the torsion body causes expansion the same. This is transferred to the sleeve and generated in a torque due to its helical cut-outs, this in turn the torsion body connected to it at the ends claimed for rotation. By twisting and stretching the The cylindrical magnetic field is deformed by the torsion body. This deformation induces the pressure of the medium in the coil Proportional electromotive force applied via the terminals of the Coil can be measured on an instrument.

Ferner ist ein Drucksensor bekannt (DE-OS 29 28 617, Fig. 3), bei welchem eine Druckleitung in ein Druckgehäuse mündet, welches aus einem Gehäusedeckel und einem mit diesem fest verbundenen Boden besteht, wobei der Boden aus einer ersten Folie mit einer ersten Spule, einer Druckmembran aus elastischem weichmagnetischem Werkstoff und einer zweiten Folie mit einer zweiten Spule zusammengesetzt ist. Unter Druckeinfluß wird hierbei der Boden nach außen gewölbt und die dabei in der Druckmembran entstehenden mechanischen Spannungen verursachen eine Veränderung der Hystereseschleife dieser Druckmembran, welche mit einer entsprechenden Schaltung gemessen werden kann.Furthermore, a pressure sensor is known (DE-OS 29 28 617, Fig. 3), at which opens a pressure line in a pressure housing, which from a housing cover and a bottom firmly connected to it consists, the bottom of a first film with a first Coil, a pressure membrane made of elastic, soft magnetic material and a second film with a second coil is. Under pressure, the floor is turned outwards arched and the resulting mechanical in the pressure membrane Tensions cause a change in the hysteresis loop this pressure membrane, which with a corresponding Circuit can be measured.

Darüber hinaus ist es grundsätzlich bekannt (DE-Z: Technisches Messen, 52. Jg., Heft 5/1985, S. 189-198), in der Sensortechnik als Werkstoff amorphe Metalle zu verwenden, insbesondere auch bei Drucksensoren (US-PS 44 12 454).In addition, it is generally known (DE-Z: technical Messen, 52nd vol., Issue 5/1985, pp. 189-198), in sensor technology to use as a material amorphous metals, especially for Pressure sensors (US-PS 44 12 454).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen unter Verzicht auf mechanisch bewegte Teile besonders zuverlässig arbeitenden Drucksensor zu schaffen, welcher auch für den Dauerbetrieb unter schwierigen physikalischen Umweltbedingungen geeignet ist, sich durch eine große Universalität hinsichtlich Meßbereich, Einsatzbereich und Einsatzort sowie durch einen relativ geringen Herstellungsaufwand auszeichnet. Darüber hinaus soll der Drucksensor zudem ermöglichen, daß durch ein einfaches physikalisches Wirkungsprinzip und durch einen robusten Aufbau mit einer einfachen kostengünstigen elektronischen Schaltung aus dem zu sensierenden Drucksignal ein analoges Spannungssignal generiert werden kann. The object of the invention is one without mechanical moving parts particularly reliable working pressure sensor to create which also for continuous operation difficult physical environmental conditions due to a great universality in terms of measuring range, area of application and location as well as by a relatively low manufacturing cost distinguished. In addition, the pressure sensor also allow that by a simple physical Principle of operation and a robust construction with a simple inexpensive electronic circuit from the to sensing pressure signal generates an analog voltage signal can be.  

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Drucksensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drucksensors sind durch die Merkmale der Unteransprüche ge­ kennzeichnet.This task is performed with a generic pressure sensor solved with the characterizing features of claim 1. Advantageous further developments of the pressure sensor according to the invention are ge by the features of the subclaims indicates.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.  It shows

Fig. 1 den Drucksensor in einer Schnittdarstellung, Fig. 1 the pressure sensor in a sectional view,

Fig. 2a bis 2c Strukturformen der auf dem Druckkörper des Sensors aufgebrachten Metallschicht, FIGS. 2a to 2c structural forms of the applied pressure on the body of the sensor metal film,

Fig. 3 die Sensoranordnung in einer Auswerteeinheit. Fig. 3 shows the sensor arrangement in an evaluation unit.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor besteht dessen Druckkörper 1 aus einem eine Sacklochausnehmung 1.2 als Druckkammer und ein Bodenteil 1.3 aufweisenden rohrförmigen Flanschteil 1.1 aus einer nichtmagnetischen Federstahllegierung. Dieses Flanschteil 1.1 trägt an seinem Außenumfang über eine Teillänge a der Sacklochausnehmung 1.2 und eine Länge b des Bodenteils 1.3 als Metallteil eine strukturierte, amorphe und magnetostriktive Metallschicht 1.4, welche mit einem chemischen stromlosen Verfahren oder Ionenstrahlverfahren oder mit einem Mischverfahren aus chemischer Beschichtung und Ionenstrahltechnik auf das Flanschteil aufgebracht ist. Das Sensorteil 2 ist als weichmagnetisches Gehäuseteil 2.1 mit einer topfförmigen Ausnehmung 2.1.1 ausgebildet und koaxial und mit radialem Abstand das Flanschteil 1.1 (über dessen Teillängen a und b) umgebend an diesem angeordnet. In das Gehäuseteil 2.1 bzw. dessen topfförmige Ausnehmung 2.1.1 ist ein elektromagnetischer Kreis eingebaut, bestehend aus einer Meßspule 2.2, einer Referenzspule 2.3, einer - zur Verminderung von Wirbelströmen - mit Längsschlitz 2.4.1 versehenen weichmagnetischen Hülse 2.4 und weichmagnetischen Lochscheiben 2.5, 2.6 und 2.7. Die Lochscheiben 2.5 und 2.6 sind hierbei an den Enden und die Lochscheibe 2.7 etwa in der Mitte der topfförmigen Ausnehmung 2.1.1, das Flanschteil 1.1 in seinem die Metallschicht 1.4 tragenden Bereich umschließend, angeordnet, wobei die mittlere Lochscheibe 2.7 im Übergangsbereich der Sacklochausnehmung 1.2 in das Bodenteil 1.3 liegt. An ihrem Außenumfang stützen sich die Lochscheiben 2.5 bis 2.7 hingegen in der Hülse 2.4 ab. Alternativ könnte die Hülse 2.4 auch entfallen, so daß die Lochscheiben unmittelbar von dem Gehäuseteil 2.1 getragen werden bzw. mit diesem einstückig ausgebildet sind. In den durch die Hülse 2.4, die Lochscheiben 2.5-2.7 und 2.7-2.6 und die Metallschicht 1.4 gebildeten ringförmigen Kammern 2.8 und 2.9 sind die beiden Spulen 2.2 und 2.3 im Gehäuseteil 2.1 angeordnet, wobei die die Sacklochausnehmung 1.2 umgebende Spule 2.2 in der Kammer 2.8 als Meßspule und die das Bodenteil 1.3 umgebende Spule 2.3 in der Kammer 2.9 als Referenzspule dient. Die Spulen selbst sind elektrisch mit einem Anschlußkabel 3 verbunden, welches über eine Kabelzugentlastung 3.1 im Gehäuseteil 2.1 gehalten wird.In the pressure sensor shown in FIG. 1, its pressure body 1 consists of a tubular flange part 1.1 having a blind hole recess 1.2 as a pressure chamber and a base part 1.3 made of a non-magnetic spring steel alloy. This flange part 1.1 carries on its outer circumference over a partial length a of the blind hole recess 1.2 and a length b of the bottom part 1.3 as a metal part a structured, amorphous and magnetostrictive metal layer 1.4 , which is applied with a chemical currentless process or ion beam process or with a mixed process of chemical coating and ion beam technology the flange part is applied. The sensor part 2 is designed as a soft magnetic housing part 2.1 with a cup-shaped recess 2.1.1 and is arranged coaxially and at a radial distance surrounding the flange part 1.1 (over its partial lengths a and b) . In the housing part 2.1 or its cup-shaped recess 2.1.1 , an electromagnetic circuit is built, consisting of a measuring coil 2.2 , a reference coil 2.3 , a - to reduce eddy currents - provided with longitudinal slot 2.4.1 soft magnetic sleeve 2.4 and soft magnetic perforated disks 2.5, 2.6 and 2.7 . The perforated disks 2.5 and 2.6 are arranged at the ends and the perforated disk 2.7 approximately in the middle of the cup-shaped recess 2.1.1 , surrounding the flange part 1.1 in its area carrying the metal layer 1.4 , the middle perforated disk 2.7 in the transition region of the blind hole recess 1.2 in the bottom part 1.3 is. On their outer circumference, however, the perforated disks 2.5 to 2.7 are supported in the sleeve 2.4 . Alternatively, the sleeve 2.4 could also be omitted, so that the perforated disks are carried directly by the housing part 2.1 or are formed in one piece with the latter. In the annular chambers 2.8 and 2.9 formed by the sleeve 2.4 , the perforated disks 2.5 - 2.7 and 2.7 - 2.6 and the metal layer 1.4 , the two coils 2.2 and 2.3 are arranged in the housing part 2.1 , the coil 2.2 surrounding the blind hole 1.2 in the chamber 2.8 serves as a measuring coil and the coil 2.3 surrounding the base part 1.3 in the chamber 2.9 serves as a reference coil. The coils themselves are electrically connected to a connecting cable 3 , which is held in the housing part 2.1 via a cable strain relief 3.1 .

Die Lochscheiben 2.5, 2.6, 2.7 und die Hülse 2.4 sind vorzugsweise aus Permenorm hergestellt, so daß eine gute magnetische Abschirmung des Meß- und Referenzkreises sichergestellt ist und aufgrund des großen spezifischen elektrischen Widerstandes von Permenorm in den Teilen 2.4 bis 2.7 nur vernachlässigbare Wirbelströme induziert werden, so daß eine Empfindlichkeitsdämpfung des Sensors nicht erfolgt. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des magnetischen Rückschlußkreises - bestehend aus den Teilen 2.4 bis 2.7 - jedoch, wenn diese Teile - statt aus Permenorm bestehend - zur Erzeugung der weichmagnetischen Eigenschaft mit einer amorphen, hochpermeablen und nichtmagnetostriktiven Be­ schichtung versehen werden, welche nach einem chemischen oder physikalischen Beschichtungs-Verfahren oder einer nacheinander erfolgenden Anwendung beider Verfahren erzeugt wird.The perforated disks 2.5, 2.6, 2.7 and the sleeve 2.4 are preferably made from Permenorm, so that good magnetic shielding of the measuring and reference circuit is ensured and due to the high specific electrical resistance of Permenorm in parts 2.4 to 2.7 only negligible eddy currents are induced , so that the sensor is not damped. The formation of the magnetic return circuit - consisting of the parts 2.4 to 2.7 - is particularly advantageous, however, if these parts - instead of the standard form - are provided with an amorphous, highly permeable and non-magnetostrictive coating to produce the soft magnetic property, which is based on a chemical or physical coating process or a sequential application of both processes is generated.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, bilden also der Druckkörper 1 (Teile 1.1 bis 1.4) und das Sensorteil 2 (Teile 2.1 bis 3.1) zwei selbständige Baueinheiten, welche kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Der große konstruktive und fertigungstechnische Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß es möglich ist, den elektrodynamischen Meß- und Referenzkreis sowie das Gehäuseteil einerseits sowie den Druckkörper 1 andererseits als separate Teileinheiten in verschiedenen Fertigungsstätten herzustellen und danach an anderer Stelle zu einer Einheit zu montieren.As can be seen from FIG. 1, the pressure body 1 (parts 1.1 to 1.4 ) and the sensor part 2 (parts 2.1 to 3.1 ) form two independent structural units which are non-positively connected to one another. The great constructive and manufacturing advantage of this training is that it is possible to manufacture the electrodynamic measuring and reference circuit as well as the housing part on the one hand and the pressure body 1 on the other hand as separate subunits in different manufacturing facilities and then assemble them elsewhere to form a unit.

Die physikalische Wirkungsweise des Drucksensors ist nun folgende:The physical mode of operation of the pressure sensor is now the following:

Im Druckkörper 1, welcher mit der Druckmeßstelle verschraubt ist, entstehen unter Einwirkung der Druckkraft in der Sacklochausnehmung 1.2 in Achsrichtung sowie in Umfangsrichtung mechanische Spannungen. Über die magnetoelastische Kopplung erfolgt dann infolge der mechanischen Spannungen in der magnetostriktiven amorphen Metallschicht 1.4 über die Teillänge a eine Änderung der magnetischen Permeabilität der Metallschicht 1.4, welche über die Meßspule 2.2 in eine Induktivitätsänderung umgewandelt wird. In the pressure body 1 , which is screwed to the pressure measuring point, mechanical stresses arise in the axial direction and in the circumferential direction under the action of the compressive force in the blind hole recess 1.2 . The magnetoelastic coupling then causes a change in the magnetic permeability of the metal layer 1.4 due to the mechanical stresses in the magnetostrictive amorphous metal layer 1.4 over the partial length a , which is converted into an inductance change via the measuring coil 2.2 .

Im mechanisch spannungsfreien Teil des Druckkörpers 1 - Teillänge b - ist eine Referenzinduktivität gebildet, bestehend aus der Referenzspule 2.3 und ebenfalls der magnetostriktiven amorphen Metallschicht 1.4. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Meßinduktivität - Meßspule 2.2 mit der amorphen Metallschicht 1.4 als Kern - und die Referenzinduktivität - Referenzspule 2.3 mit der amorphen Metallschicht 1.4 als Kern - zu einer elektrischen Halbbrücke verschaltet und über das Anschlußkabel 3 mit einer Auswerteeinheit 4 verbunden, welche in einfachster Weise aus einer Trägerfrequenz-Elektronik 4.1 mit nachgeschalteter Anzeige-Elektronik 4.2 besteht. Durch die Schaltung der Meß- und Referenzinduktivität zu einer elektrischen Halbbrücke wird eine Kompensation der thermischen Fehlereinflüsse erzielt. Um des weiteren auch eine gute thermische Nullpunktsfehler- sowie Empfindlich­ keitsfehlerkompensation zu erreichen, weist die magnetostriktive amorphe Metallschicht 1.4 eine achsparallele streifenförmige Struktur 1.4.1 nach Fig. 2a oder 1.4.2 nach Fig. 2b oder 1.4.3 nach Fig. 2c auf, so daß der magnetische Fluß in definierten Bahnen, unabhängig vom mechanischen Spannungszustand, geleitet wird. Obwohl die Querspannung des Druckkörpers größer ist als die Längsspannung, wird für die Messung des Druckes über die mechanische Spannung in der achsparallelen Struktur der Metallschicht 1.4 nur die mechanische Längsspannung ausgenutzt. Die daraus resultierende etwas geringere Empfindlichkeit 7 des Sensors wird durch dessen einfacheren konstruktiven Aufbau und die gute thermische Fehlerkompensation gerechtfertigt. In the mechanically stress-free part of the pressure body 1 - part length b - a reference inductance is formed, consisting of the reference coil 2.3 and also the magnetostrictive amorphous metal layer 1.4 . As can be seen from FIG. 3, the measuring inductance - measuring coil 2.2 with the amorphous metal layer 1.4 as the core - and the reference inductance - reference coil 2.3 with the amorphous metal layer 1.4 as the core - are connected to form an electrical half-bridge and connected to an evaluation unit 4 via the connecting cable 3 , which consists in the simplest way of a carrier frequency electronics 4.1 with downstream display electronics 4.2 . By switching the measuring and reference inductance to an electrical half bridge, compensation of the thermal error effects is achieved. In order also to achieve good thermal zero-point error and sensitivity error compensation, the magnetostrictive amorphous metal layer 1.4 has an axially parallel, strip-like structure 1.4.1 according to FIG. 2a or 1.4.2 according to FIG. 2b or 1.4.3 according to FIG. 2c, so that the magnetic flux is guided in defined paths, regardless of the mechanical stress state. Although the transverse stress of the pressure body is greater than the longitudinal stress, only the mechanical longitudinal stress is used for measuring the pressure via the mechanical stress in the axially parallel structure of the metal layer 1.4 . The resulting somewhat lower sensitivity 7 of the sensor is justified by its simpler construction and good thermal error compensation.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Drucksensors ist es möglich, ein einziges Sensorteil 2 als "Sensorkopf" für beliebig viele Druckkörper 1 zu verwenden, da die Sensierung der Metallschicht 1.4 berührungslos erfolgt, d. h., es kann mit einem einzigen Sensorteil 2 eine Vielzahl von Meßstellen nach Bedarf abgefragt werden, wenn diese Meßstellen mit einem fest installierten Druckkörper 1 ausgestattet sind. Ferner ist es möglich, durch unterschiedliche Wandstärken des rohrförmigen Flanschteils 1.1 auch unterschiedlichen Drücken an völlig verschiedenen Meßstellen gerecht zu werden und trotzdem alle Druckmeßstellen bei Bedarf mit nur einem Sensorteil 2 mit Auswerteeinheit 4 nach dem aktuell vorhandenen Druckzustand abzufragen. Darüber hinaus kann man als Einzelsensor ein Sensorteil 2 mit diversen Druckkörpern 1 unterschiedlicher Wandstärken des rohrförmigen Flanschteils anbieten, mit welchen man dann eine sehr große Meßbereichsspanne preisgünstig erfassen kann.The inventive design of the pressure sensor makes it possible to use a single sensor part 2 as a "sensor head" for any number of pressure bodies 1 , since the sensing of the metal layer 1.4 takes place without contact, that is to say a large number of measuring points can be used with a single sensor part 2 are queried if these measuring points are equipped with a permanently installed pressure body 1 . Furthermore, it is possible to cope with different pressures at completely different measuring points by means of different wall thicknesses of the tubular flange part 1.1 and still query all pressure measuring points if necessary with only one sensor part 2 with evaluation unit 4 for the current pressure state. In addition, a sensor part 2 with various pressure elements 1 of different wall thicknesses of the tubular flange part can be offered as an individual sensor, with which one can then inexpensively record a very large measuring range.

Der Aufbau des Sensorteils 2 mit einem magnetisch geschlossenen Meß- und Referenzkreis ermöglicht somit eine elektromagnetisch störsichere und von thermischen Fehlereinflüssen weitgehend ungestörte Arbeitsweise des Drucksensors.The construction of the sensor part 2 with a magnetically closed measuring and reference circuit thus enables the pressure sensor to operate in an electromagnetically interference-free manner and largely undisturbed by the effects of thermal errors.

Claims (8)

1. Drucksensor, welcher einen zu messenden Druck in eine entsprechende elektrische Größe umwandelt, bestehend als einem mit dem zu messenden Druck verbindbaren Druckkörper - welcher als ein eine Sacklochausnehmung mit Bodenteil als Druckkammer aufweisendes rohrförmiges Flanschteil ausgebildet ist, dessen die Druckkammer bildendes und unter dem Einfluß des Druckes elastisch verformbares Metallteil weich­ magnetische Eigenschaften aufweist - sowie einem zum Sensieren einer beim Verformen auftretenden Permeabilitätsänderung in dem Metallteil dienenden Sensorteil - welches als Gehäuseteil mit einer topfförmigen Ausnehmung ausgebildet und koaxial und mit radialem Abstand das Flanschteil umgebend an diesem angeordnet ist - mit mit einer Auswerteinheit verbindbaren Spulen, wobei die die Sacklochausnehmung umgebende Spule als Meßspule und die andere als Referenzspule dient, dadurch gekennzeichnet,
daß das Flanschteil (1.1) nichtmagnetisch ausgebildet ist und an seinem Außenumfang mindestens über eine Teillänge (a; b) der Sacklochausnehmung (1.2) und des Bodenteils (1.3) als Metallteil eine strukturierte, amorphe und magnetostriktive Metallschicht (1.4) trägt,
daß die topfförmige Ausnehmung (2.1.1) des weichmagnetischen Gehäuseteils (2.1) an ihren Enden und in der Mitte mit je einer das Flanschteil (1.1) umschließenden, ebenfalls weich­ magnetischen Lochscheibe (2.5, 2.6; 2.7) versehen ist - wobei die mittlere Lochscheibe (2.7) im Übergangsbereich der Sacklochausnehmung (1.2) in das Bodenteil (1.3) liegt - und in den so gebildeten zwei Kammern (2.8, 2.9) die beiden Spulen (2.2, 2.3) im Gehäuseteil (2.1) angeordnet sind, wobei die Referenzspule (2.3) das Bodenteil (1.3) umgibt.
1. Pressure sensor, which converts a pressure to be measured into a corresponding electrical quantity, consisting of a pressure body which can be connected to the pressure to be measured - which is designed as a tubular flange part having a blind hole recess with a bottom part as a pressure chamber, the pressure chamber forming and under the influence of the pressure elastically deformable metal part has soft magnetic properties - as well as a sensor part for sensing a change in permeability occurring during the deformation in the metal part - which is designed as a housing part with a cup-shaped recess and is arranged coaxially and with a radial distance surrounding the flange part - with a Evaluation unit connectable coils, the coil surrounding the blind hole serving as a measuring coil and the other as a reference coil, characterized in that
that the flange part ( 1.1 ) is non-magnetic and has a structured, amorphous and magnetostrictive metal layer ( 1.4 ) as a metal part on its outer circumference at least over a partial length (a; b) of the blind hole recess ( 1.2 ) and the bottom part ( 1.3 ),
that the cup-shaped recess ( 2.1.1 ) of the soft magnetic housing part ( 2.1 ) is provided at its ends and in the middle with a soft magnetic perforated disk ( 2.5, 2.6; 2.7 ) surrounding the flange part ( 1.1 ) - the middle perforated disk ( 2.7 ) in the transition area of the blind hole recess ( 1.2 ) into the base part ( 1.3 ) - and in the two chambers ( 2.8, 2.9 ) thus formed , the two coils ( 2.2, 2.3 ) are arranged in the housing part ( 2.1 ), the reference coil ( 2.3 ) surrounds the bottom part ( 1.3 ).
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der topfförmigen Ausnehmung (2.1.1) angeordneten Lochscheiben (2.5, 2.6; 2.7) mit dem Gehäuseteil (2.1) einstückig ausgebildet sind.2. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the perforated disks ( 2.5, 2.6; 2.7 ) arranged in the cup-shaped recess ( 2.1.1 ) are integrally formed with the housing part ( 2.1 ). 3. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Ausnehmung (2.1.1) von einer weich­ magnetischen Hülse (2.4) ausgekleidet ist, an welcher die Lochscheiben (2.5, 2.6; 2.7) angebracht sind.3. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the cup-shaped recess ( 2.1.1 ) is lined by a soft magnetic sleeve ( 2.4 ) to which the perforated disks ( 2.5, 2.6; 2.7 ) are attached. 4. Drucksensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2.4) in Achsrichtung des Drucksensors einen durchgehenden Längsschlitz (2.4.1) aufweist.4. Pressure sensor according to claim 3, characterized in that the sleeve ( 2.4 ) has a continuous longitudinal slot ( 2.4.1 ) in the axial direction of the pressure sensor. 5. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (1.4) eine bezüglich der Achsrichtung des Drucksensors achsparallele streifenförmige Struktur (1.4.1, 1.4.2, 1.4.3) aufweist. 5. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the metal layer ( 1.4 ) has an axially parallel with respect to the axial direction of the pressure sensor strip-shaped structure ( 1.4.1, 1.4.2, 1.4.3 ). 6. Drucksensor nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2.4) und die Lochscheiben (2.5, 2.6; 2.7) zur Erzeugung besonders guter weichmagnetischer Eigenschaften mit einer amorphen, hochpermeablen und nichtmagnetostriktiven Beschichtung versehen sind.6. Pressure sensor according to claim 1 and 3, characterized in that the sleeve ( 2.4 ) and the perforated disks ( 2.5, 2.6; 2.7 ) are provided with an amorphous, highly permeable and non-magnetostrictive coating to produce particularly good soft magnetic properties. 7. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmagnetische Flanschteil (1.1) aus einer Federstahllegierung besteht.7. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the non-magnetic flange part ( 1.1 ) consists of a spring steel alloy. 8. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (2.2) und die Referenzspule (2.3) elektrisch zu einer Halbbrücke verschaltet sind und über ein Anschlußkabel (3) mit der Auswerteeinheit (4,4.1, 4.2) verbindbar sind.8. Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the measuring coil ( 2.2 ) and the reference coil ( 2.3 ) are electrically connected to form a half-bridge and can be connected to the evaluation unit ( 4,4.1, 4.2 ) via a connecting cable ( 3 ).
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