模塊式傳感器組件的制作方法
【專利說明】模塊式傳感器組件
[0001]本申請為2010年11月I日進入中國國家階段的PCT專利申請“模塊式傳感器組件”(申請號:200980116553.0，申請人:通用電氣公司)的分案申請。
[0002]發明背景
本發明一般涉及模塊式傳感器組件，并且更具體而言，涉及將可拆卸的檢測模塊(sensing module)機械連接和電連接到基部模塊上。
[0003]壓力、溫度、電流等的傳感器用于寬范圍的工業和用戶應用中，包括構件和儀器的測量和校準。針對各種測量或校準任務而使用一種測量或校準系統的柔性可通過提供可與相同的基部模塊一起使用的可拆卸的檢測模塊來實現。取決于特定的應用，測量或校準系統應當能夠在苛刻的環境、振動、沖擊及其它操作條件下操作。對于涉及壓力測量或校準的應用而言，檢測模塊和基部模塊之間的連接應當能夠經受高壓。
[0004]已知的解決方案，例如可從康涅狄格州新城鎮的Dresser Inc.公司獲得的Heise PTE-1手持式壓力校準儀、可從華盛頓州塔科馬市的Hotek Technologies公司獲得的BETAGAUGE II壓力記錄校準儀、可從俄亥俄州克利夫蘭市的Meriam ProcessTechnologies公司獲得的MFT 4000多功能模塊式校準儀、可從華盛頓州埃弗雷特市的Transmat1n Inc.公司獲得的Quickcal 190自動壓力校準儀，大部分采用可安裝在基部模塊內部的檢測模塊。例如在手持式應用(在其中，基部單元的大小極為重要)中，將檢測模塊安裝在基部模塊內部可為不期望的。相反，將檢測模塊安裝在基部模塊外部造成了與提供可靠的機械連接和電連接有關的挑戰。
[0005]因此，存在對提供將可拆卸的檢測模塊可靠地機械連接(包括耐壓)和電連接到基部模塊上的機構和方法的需要。存在確保各個模塊(即發送模塊和基部模塊)經受環境、處理、存儲及其它操作條件的能力不依賴于匹配在一起的模塊的另外的需要。
[0006]發曰月簡沐
公開了一種用于執行測量或校準的模塊式傳感器組件，包括:檢測模塊，其包括帶螺紋接頭(spigot)、第一滑環導電軌(slip ring conductive track)以及第二滑環導電軌；基部模塊，其包括帶螺紋管座、第一導體以及第二導體；其中，通過將帶螺紋接頭旋入帶螺紋管座中來將檢測模塊可拆卸地安裝到基部模塊上，從而形成在第一滑環導電軌和第一導體之間的第一電連接，以及在第二滑環導電軌和第二導體之間的第二電連接。
[0007]附圖簡沐圖1示出了測量或校準裝置的檢測模塊和基部模塊之間的接口的一個實施例的分解圖。
[0008]圖2示出了測量或校準裝置的檢測模塊和基部模塊之間的接口的一個實施例的截面圖。
[0009]圖3示出了適于容納兩個檢測模塊的測量或校準裝置的基部模塊的一個實施例。
[0010]圖4示出了測量或校準裝置的檢測模塊和基部模塊之間的接口的一個實施例的截面圖。
[0011]圖5示出了測量或校準裝置的檢測模塊和基部模塊之間的數據接口的物理層的采樣實現的一個實施例的電氣圖。
[0012]附圖未必按比例繪制，相反，重點大體而言放在說明本發明的原理上。在附圖中，相同的標號用來指示各個圖中的相同的部件。
[0013]發明詳述
提供了一種模塊式傳感器組件，其包括測量或校準裝置的基部模塊，以及可在外部安裝到基部模塊上的一個或多個可互換的檢測模塊。圖1顯示了檢測模塊和基部模塊的接口的一個實施例的分解圖，并且圖2顯示了其截面。在一方面，可提供檢測模塊100，取決于例如壓力傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、流量傳感器、壓力校準模塊、電壓校準模塊、電流校準模塊等的應用要求。本領域技術人員將理解這樣的事實，即，可以檢測模塊的備選類型和構造來實踐本發明，因此本文闡明的描述不意在將本發明的實踐約束或限制于任何特定類型的檢測模塊。
[0014]檢測模塊100可在外部安裝到基部模塊202上，如圖3中最佳地看到的那樣。圖3示出了適于容納兩個檢測模塊100和101的基部模塊202。在備選實施例中，基部模塊202可適于容納一個或多個檢測模塊100。
[0015]再次參看圖1和2，在一方面，檢測模塊100的構件可結合在殼體102中。在一方面，檢測模塊100可具有基本圓柱形形狀因素(form factor)。在另一方面，檢測模塊100可包括帶螺紋接頭104。帶螺紋接頭104可提供將檢測模塊100以機械的方式附連到基部模塊202的接口部件120上。帶螺紋接頭104可以可旋擰的方式(threadably)附連到具有帶內螺紋部分的基部模塊容座122上。可通過操作員將接頭104置于基部模塊容座122中并且相對于基部模塊202旋轉檢測模塊100來迫使檢測模塊100與基部模塊202接合。因此，帶螺紋接口可允許僅使用操作員的手動作力來建立可靠地將檢測模塊100機械連接到基部模塊202上。
[0016]在另一方面，接頭104的直徑106可為檢測模塊100和基部模塊202之間的接口的僅受控的尺寸，從而允許檢測模塊100以多種形狀因素且以連續的尺寸成形，以滿足備選應用需要，以及適于有利于通過操作員的手穩固地握持檢測模塊100。
[0017]在另一方面，接頭104可為中空的，即可具有開口 132，該開口 132可與基部模塊容座122中的開口 134 —起允許氣體或液體在檢測模塊100和基部模塊202的內部容積之間自由運動，這對于某些應用(例如氣動或液力壓力測量或校準)而言可為必要的。
[0018]在一個實施例中，可密封檢測模塊100和基部模塊202之間的機械連接部，以經受高的壓力值，這例如對于涉及氣動或液力壓力測量或校準的應用而言可為必要的。例如，在一個實施例中，檢測模塊100和基部模塊202之間的機械連接部可經受達1000 bar的壓力值。在一個實施例中，連接部的環境密封可由一個或多個O形環302，303提供，如在圖4中最佳地看到的那樣。
[0019]在另一方面，檢測模塊100和基部模塊202兩者可在彼此斷開連接時保持密封。圖4示出了配備有隔離閥304的基部模塊接口部件120，當無檢測模塊100連接到基部模塊202上時，隔離閥304在正常關閉狀態中由加載彈簧306支承，因此關閉到基部模塊202的開口。當檢測模塊100可旋轉地上緊并且連接到基部模塊202上時，隔離閥304可由接頭104推到打開狀態。相反，當檢測模塊100正在可旋轉地松開并且與基部模塊202斷開連接時，隔離閥304返回到其正常關閉狀態，從而防止氣體或液體從基部模塊202中排出。本領域技術人員將理解這樣的事實，即，隔離閥304的其它設計處于本發明的精神和范圍內。
[0020]在另一方面，檢測模塊100可包括一個或多個滑環導電軌110，111，從而在檢測模塊100和基部模塊202的構件之間提供電聯接。在一個實施例中，如在圖2中最佳地看到的那樣，滑環導電軌110在