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测量变换器
申请号	CN201280061385.1	申请日	2012-11-22	公开(公告)号	CN104040302A	公开(公告)日	2014-09-10
申请人	恩德莱斯和豪瑟尔两合公司;			发明人	克劳斯·拉夫; 拉尔夫·斯蒂比;
摘要	用于给控制系统提供测量值的测量变换器包括传感器 (15、16)、第一电子电路 (14)、第二电子电路、壳体装置和用于保护以防止HF干扰的高频过滤器和导电的屏蔽件，其中，该传感器具有转换器用于输出依赖于测量量的初始信号；该第一电子电路用于将初始信号处理为中间信号；该第二电子电路用于将中间信号处理为代表测量值的信号，其中，第二电子电路具有用于将信号输出至联接导线的信号输出端；该壳体装置具有至少一种金属材料，其中，第一电子电路具有至少一个第一电路载体，第二电子电路具有至少一个第二电路载体，并且其中，第一和第二电子电路彼此间隔开地定位在壳体组件中；HF干扰可通过联接导线侵入到壳体装置中；其中，导电的屏蔽件和高频过滤器位于第一电路载体与第二电路载体之间。
权利要求	1.用于给控制系统提供至少一个测量量的测量值的测量变换器，所述测量变换器包括：传感器(15、16)，所述传感器具有电转换器用于输出依赖于所述测量量的当前值的初始信号；第一电子电路(14)，所述第一电子电路用于驱动所述转换器、用于处理所述初始信号，并且用于输出依赖于所述初始信号的中间信号；第二电子电路(6)，所述第二电子电路用于给所述第一电子电路供电并且用于处理所述中间信号，以生成代表所述测量量的测量值的信号，其中，所述第二电子电路具有用于将所述信号输出至联接导线的信号输出端；壳体装置(1a、1b、2)，所述壳体装置具有至少一种导电的材料，尤其是金属材料，其中，所述第一电子电路(14)具有至少一个第一电路载体，所述第二电子电路具有至少一个第二电路载体，并且其中，所述第一和第二电子电路彼此间隔开地定位在所述壳体装置(1a、1b、2)中；以及用于保护以防止HF干扰的高频过滤器(10)和导电的屏蔽件(9)，所述HF干扰能通过所述联接导线(4)侵入到所述壳体装置(1a、1b、2)中；其特征在于，所述导电的屏蔽件(9)和所述高频过滤器(10)布置在所述第一电路载体与所述第二电路载体之间。 2.根据权利要求1所述测量变换器，其中，所述屏蔽件包括电绝缘的、具有金属屏蔽层的屏蔽件载体，其中，所述高频过滤器通过所述屏蔽层与所述第二电子电路分隔。 3.根据权利要求2所述测量变换器，其中，所述屏蔽件载体具有至少一个过孔，所述第二电子电路通过所述过孔与所述第一电子电路连接，其中，电的所述过孔中的至少一个电过孔与所述金属屏蔽层电流分隔并且被环形地包围。 4.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述屏蔽件具有至少一个导电的套筒，所述套筒包围所述至少一个电过孔，与所述过孔电流分隔并且与所述屏蔽层处于电流接触，其中，所述套筒尤其是嵌入到所述屏蔽件载体中。 5.根据权利要求3或4所述的测量变换器，其中，所述过孔与所述屏蔽件之间的电容不大于2nf，尤其是不大于1nf。 6.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述至少一个高频过滤器布置在所述屏蔽件载体上，其中，所述第一电子电路通过所述高频过滤器与所述电过孔连接，其中，所述高频过滤器与所述过孔的距离不大于2cm，优选不大于1.5cm，特别优选地不大于1cm。 7.根据权利要求2至6中任一项所述的测量变换器，其中，所述屏蔽件载体是单独的、板形的、装配到所述壳体装置中的构件。 8.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述壳体装置具有内室，所述内室在布置有所述屏蔽件的平面内具有净横截面积，所述净横截面积不少于75％，优选不少于80％，进一步优选不少于90％并且特别优选至少98％地被所述屏蔽件覆盖。 9.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述金属屏蔽层与所述壳体的导电材料处于电流接触。 10.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述至少一个高频过滤器包括至少一个LC电路。 11.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述壳体装置具有相互连接的第一模块壳体和第二模块壳体，其中，所述第一模块壳体包含所述传感器、所述第一电子电路和所述屏蔽件，其中，所述第二模块壳体包含所述第二电子电路，其中，所述第二模块壳体具有开口，所述第一电子电路通过所述开口与所述第二电子电路连接。 12.根据权利要求11所述的测量变换器，其中，所述第一模块壳体的端部区段伸入到所述第二模块壳体的开口中，并且与所述第二模块壳体的包围所述开口的颈区域连接。 13.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述壳体装置和所述屏蔽层形成绕所述第一电子电路的法拉第笼。 14.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述传感器包括压力传感器、填充状态传感器、温度传感器、流量传感器、湿度传感器、密度传感器、韧度传感器、电导率传感器、电位计传感器、安培计传感器或光学传感器。
说明书全文	测量变换器技术领域 [0001] 本发明涉及一种测量变换器，尤其是用于给控制系统提供至少一个测量量(尤其是介质的过程参数)的测量值的测量变换器。介质的常用的过程参数例如是绝对压力、相对压力和压差、填充状态、温度、质量流或体积流、密度、韧度、pH值或其它电位计测量量、氧气含量、电导率、浑浊度、如有机碳的总含量那样的总参数。背景技术 [0002] 类属的、用于给控制系统提供至少一个测量量的测量值的测量变换器包括传感器、第一电子电路、第二电子电路和壳体装置，其中，该传感器具有电转换器用于输出依赖于测量量的当前值的初始信号；该第一电子电路用于驱动转换器、用于处理初始信号，并且用于输出依赖于初始信号的中间信号；该第二电子电路用于给第一电子电路供电并且用于处理中间信号，以生成代表测量量的测量值的信号，其中，第二电子电路具有用于将信号输出至联接导线的信号输出端，其中，第一电子电路具有至少一个第一电路载体，第二电子电路具有至少一个第二电路载体，并且其中，第一和第二电子电路彼此间隔开地定位在壳体组件中。测量变换器通常模块化地设计，从而壳体组件包括第一模块壳体和第二模块壳体，其中，两个模块壳体相互连接。第一模块壳体包含传感器和第一电子电路，而第二电子电路布置在第二模块壳体中。此外，第二模块壳体包含所谓的接线部，联接导线与该接线部连接。通过联接导线，几百MHz范围内的高频干扰可到达第二模块壳体中并通过信号路径损坏第二和第一电子电路。为了避免这种情况，第二模块壳体例如构造为具有分隔壁的两腔室壳体，分隔壁将包含接线部的联接室与电子器件室分隔，第二电子电路布置在该电子器件室中。在已经用作屏蔽件的金属分隔壁中设置有高频过滤器，其应该减弱HF信号。这种测量变换器例如在公开文献WO96/05483中进行了描述。然而，制造两腔室壳体比较昂贵，这是因为要给至少一个附加的壳体开口设置相应的壳体盖。发明内容 [0003] 因此，本发明的任务是提供用以保护以防止高频干扰的较简单的解决方案。该任务根据本发明通过根据权利要求1的测量变换器来解决。 [0004] 根据本发明的、用于给控制系统提供至少一个测量量的测量值的测量变换器包括传感器、第一电子电路、第二电子电路、壳体装置、用于保护以防止HF干扰的高频过滤器和导电的屏蔽件，其中，该传感器具有电转换器用于输出依赖于测量量的当前值的初始信号；该第一电子电路用于驱动转换器、用于处理初始信号并且用于输出依赖于初始信号的中间信号；该第二电子电路用于给第一电子电路供电并且用于处理中间信号，以生成代表测量量的测量值的信号，其中，第二电子电路具有用于将信号输出至联接导线的信号输出端；该壳体装置具有至少一种金属材料，其中，第一电子电路具有至少一个第一电路载体，第二电子电路具有至少一个第二电路载体，并且其中，第一和第二电子电路彼此间隔开地定位在壳体组件中；HF干扰可通过联接导线侵入到壳体装置中；其中，根据本发明，导电的屏蔽件和高频过滤器布置在第一电路载体与第二电路载体之间。 [0005] 壳体装置的金属材料可以包括钢尤其是不锈钢、铝和/或任意的合金。壳体装置可以单件式地装配或者模块化地利用多个模块壳体来装配。壳体装置尤其是可以包括车削件、铸件和/或深冲件。 [0006] 在本发明的改进方案中，屏蔽件包括电绝缘的、具有金属屏蔽层的屏蔽件载体，其中，高频过滤器通过屏蔽层与第二电子电路分隔。 [0007] 在本发明的改进方案中，屏蔽件载体具有至少一个过孔，第二电子电路通过该过孔与第一电子电路连接，其中，至少一个电过孔与金属屏蔽层电流(galvanisch)分隔并且被环形地包围。 [0008] 在本发明的改进方案中，屏蔽件具有至少一个导电的套筒，其包围至少一个电过孔，过孔与该套筒电流分隔并且与屏蔽层处于电流接触，其中，套筒尤其是嵌入到屏蔽件载体中。 [0009] 在本发明的改进方案中，至少一个过孔与屏蔽件之间的电容不大于2nf，尤其是不大于1nf。通过该电容限制，虽然一方面限制了屏蔽件的作用，但另一方面可因此如下程度地限制存储在电容中的能量，即，测量变换器例如符合防爆保护类型(Zündschutzart)“本质上安全”或者说“Ex-i”。 [0010] 在本发明的改进方案中，至少一个高频过滤器布置在屏蔽件载体上，其中，第一电子电路通过高频过滤器与电过孔连接，其中，高频过滤器与过孔的距离不大于2cm，优选不大于1.5cm，特别优选地不大于1cm。 [0011] 在本发明的改进方案中，屏蔽件载体是单独的、板形的、装配到壳体装置中的构件。 [0012] 根据改进方案，屏蔽件尤其是可以制造为电路板(PCB)，并且从过孔的区域来看包括优选闭合的金属化部，其中，电路板的绝缘的基体形成屏蔽件载体。 [0013] 在本发明的改进方案中，壳体装置具有内室，该内室在布置有屏蔽件的平面内具有净横截面积(lichte )，该净横截面积不少于75％，优选不少于80％，进一步优选不少于90％并且特别优选至少98％地由屏蔽件覆盖。 [0014] 在本发明的改进方案中，金属屏蔽层具有壳体的导电材料的电位。在本发明的改进方案中，至少一个高频过滤器包括至少一个LC电路。 [0015] 在本发明的改进方案中，壳体装置具有相互连接的第一模块壳体和第二模块壳体，其中，第一模块壳体包含传感器和第一电子电路，其中，第二模块壳体包含第二电子电路和屏蔽件，其中，第二模块壳体具有开口，第一电子电路通过该开口与第二电子电路连接。 [0016] 屏蔽件可以布置在第一模块壳体或第二模块壳体中。 [0017] 在本发明的改进方案中，第一模块壳体的端部区段伸入第二模块壳体的开口中，并且与第二模块壳体的包围开口的颈区域连接。 [0018] 在本发明的改进方案中，端部区段具有电引导部，第一电子电路通过该电引导部与第二电子电路连接，其中，电引导部是严密地密封的。 [0019] 在本发明的改进方案中，壳体装置和屏蔽层形成绕第一电子电路的法拉第笼。 [0020] 在本发明的改进方案中，传感器包括压力传感器、填充状态传感器、温度传感器、流量传感器、湿度传感器、密度传感器、韧度传感器、电导率传感器、电位计传感器、安培计传感器或光学传感器。附图说明 [0021] 本发明现在借助附图所示的实施例来阐述。其中： [0022] 图1示出根据本发明的测量变换器的实施例的示意性的纵截面图。具体实施方式 [0023] 根据本发明的测量变换器的图1所示的实施例是具有金属电子器件壳体1a的压力测量变换器，该电子器件壳体制造为铸件，并且利用金属盖1b来封闭。电子器件壳体1b放置到尤其是具有不锈钢的金属传感器壳体2上。测量变换器包括在基本上具有柱形的电子器件壳体1a的侧面中的联接头3，其中，供应导线和信号导线4通过联接头3引导到电子器件壳体1a中，以便给测量变换器供能并且传送其测量信号。 [0024] 供应导线和信号导线4通过接线部5与测量变换器的所谓的主电子器件6连接，主电子器件相应于根据本发明限定的第二电子电路。主电子器件6又借助连接导线7和插接器8与屏蔽装置9连接。屏蔽装置包括电路板，该电路板布置在基本上柱形的传感器壳体2的面向电子器件壳体1a的端部区段中，并且在面向电子器件壳体1a的第一侧上除了过孔(Durchkontaktierung)10的区域以外基本上完全金属化，并且与传感器壳体2电流接触。在电路板9的背离电子器件壳体1a的第二侧上布置有HF过滤器11，其一方面与过孔10连接，并且另一方面与所谓的折曲连接器(Flexverbinder)12连接，其中，折曲连接器12通过插接器13与所谓的传感器电子器件14连接，该传感器电子器件相应于根据本发明限定的第一电子电路。在传感器壳体的背离电子器件壳体1a的端侧的开口上存在压力传感器，例如具有陶瓷基体15和与基体压力密封地连接的陶瓷测量膜16的压力传感器，其中，压力传感器包括电容转换器，其具有在测量膜16的面向基体的那侧上的第一电极和至少一个在基体15的面向测量膜的那侧上的第二电极。第一电极优选在测量膜16的整个表面上延伸，并且例如与传感器壳体处于电流接触。第一电极与第二电极之间的电容是测量膜 16的外侧上存在的压力的度量。 [0025] 传感器电子器件14布置在基体15的背离测量膜的背侧上。其驱动电容转换器并提供尤其是数字化的中间信号，该中间信号通过折曲导体(Flexleiter)12、HF过滤器11、过孔10和连接导线7传递至主电子器件7。 [0026] 主电子器件预处理中间信号并生成代表测量值的输出信号，例如4…20mA的模拟电流信号，其通过联接导线4输出。 [0027] 虽然由主电子器件所容许的HF干扰可通过联接导线到达电子器件壳体1a中，但屏蔽装置以金属化的电路板9和HF过滤器11阻止处理非常微弱的模拟信号的较敏感的传感器电子器件由于HF干扰而被损坏。 [0028] 电路板9例如具有大致1.5mm的厚度，其中，过孔10基本上垂直于电路板的平面地延伸。针对每个过孔10，电路板9的金属化部具有半径为例如3.5mm的中断部，其中，具有中断部的半径的套筒形的环形电极共轴地绕着过孔10在电路板厚度的至少50％优选不少于75％的长度上在电路板中引导，以便使过孔屏蔽HF干扰。环形电极例如3.5mm的半径以如下方式选出，即，环形电极与过孔10的导体之间的电容能与防爆保护类型“本质上安全”(Ex-i)相一致。

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