DE19611189A1 - Magnetoelastic pressure pick-up with elastic sleeve body - Google Patents
Magnetoelastic pressure pick-up with elastic sleeve bodyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen magnetoelastischen Druckaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a magnetoelastic pressure sensor according to the preamble of claim 1.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein einfacher, robuster und serientauglichen Meßwertaufnehmer bereitgestellt, der auch unter schwierigen physikalischen Umwelteinflüssen zuverlässig arbeitet und z. B. zur Messung von Öl-Drucken in Kraftfahrzeugen verwend bar ist.With the present invention, a simple, robust and Series-ready transducer provided, which also under difficult physical environmental influences works reliably and Z. B. used for measuring oil pressure in motor vehicles is cash.
Ein gattungsgemäßer magnetoelastischer Druckaufnehmer ist aus der DE 36 04 088 C2 bekannt. Er zeichnet sich aufgrund des weit gehenden Verzichts auf mechanisch bewegbare Teile durch eine zu verlässige Arbeitsweise und einfache Herstellungsweise aus. Der Druckaufnehmer nutzt den magnetoelastische Effekt, welcher als Umkehrung der Magnetostriktion verstanden werden kann und bei dem eine elastische Dehnung eines ferromagnetischen Stoffes zu einer magnetischen Permeabilitätsänderung führt. Die Permeabili tätsänderung kann als elektrisch auswertbare Änderung einer Spu leninduktivität aufgenommen werden. Die weglose Druckmessung kann mit Hilfe von speziellen amorphen oder nanokristallinen, weichmagnetischen magnetoelastischen Meßschichten realisiert werden. Konstruktiv besteht der bekannte Druckaufnehmer aus ei nem die magnetoelastische Metallschicht tragenden Hülsenkörper, der im Meßabschnitt elastisch dehnbar ausgebildet ist, und einem Signalaufnehmer mit einer dem Meßabschnitt zugeordneten Meßspu le. Eine Referenzspule ist einem spannungsfreien Abschnitt der magnetostriktiven Metallschicht zugeordnet und wird zur Kompen sation thermischer Effekte verwendet. Bei in dem Hülsenkörper unter Einfluß eines anliegenden Druckes auftretenden mechani schen Spannungen erfolgt über die magnetoelastische Kopplung in der Metallschicht eine Änderung der magnetischen Permeabilität, welche in der Meßspule eine entsprechende Induktivitätsänderung hervorruft. Da die Meß- und der Referenzinduktivität zu einer elektrischen Halbbrücke verschaltet sind, ist die Differenzin duktivität ein Maß für den zu messenden Druck, wobei thermische Einflüsse wie Nullpunktsdrift und Empfindlichkeitsfehler elimi niert sind. Als Auswerteschaltung ist eine einfache Trägerfre quenz-Elektronik geeignet, welche auf Induktivitätsänderungen anspricht und ein dem Druck entsprechendes Spannungssignal gene riert. Bei dem in der gattungsbildenden Schrift beschriebenen Druckaufnehmer sind die Meßspule und die Referenzspule axial hintereinander angeordnet, was eine langgestreckte Bauart erfor derlich macht. In manchen Anwendungen ist aber aus Platzgründen eine kürzere Bauart notwendig.A generic magnetoelastic pressure sensor is off known from DE 36 04 088 C2. It stands out because of the far going without mechanically movable parts by a reliable working method and simple manufacturing method. Of the Pressure sensor uses the magnetoelastic effect, which as Reversal of magnetostriction can be understood and at to which an elastic expansion of a ferromagnetic material leads to a magnetic permeability change. The permeabili change of state can be an electrically evaluable change of a spu inductance. The pathless pressure measurement with the help of special amorphous or nanocrystalline, soft magnetic magnetoelastic measuring layers realized will. The known pressure transducer consists of egg nem sleeve body carrying the magnetoelastic metal layer, which is elastically stretchable in the measuring section, and one Signal pick-up with a measuring track assigned to the measuring section le. A reference coil is a voltage free section of the magnetostrictive metal layer and becomes a compen sation thermal effects used. At in the sleeve body mechani occurring under the influence of an applied pressure stresses occurs via the magnetoelastic coupling in a change in the magnetic permeability of the metal layer, which in the measuring coil a corresponding change in inductance evokes. Since the measuring and reference inductance become one electrical half-bridge, the difference is ductivity a measure of the pressure to be measured, whereby thermal Influences such as zero drift and sensitivity errors elimi are nated. A simple carrier fre is as evaluation circuit quenz electronics, which respond to changes in inductance responds and a voltage signal corresponding to the pressure gene riert. In the described in the generic script The measuring coil and the reference coil are axial pressure transducers arranged one behind the other, which requires an elongated design makes such. In some applications, however, is due to space constraints a shorter design is necessary.
Ferner ist in der DE 38 19 083 C2 eine Kraftmeßvorrichtung be schrieben, welche zur Messung einer auf einen Meßbolzen einwir kenden mechanischen Kraft geeignet ist. Die Kraftmeßvorrichtung weist einen äußeren Druckhülsenkörper und einen darin eingescho benen koaxialen Zughülsenkörper auf, welche mechanisch so mit einander gekoppelt sind, daß unter Einwirkung der zu messenden Kraft in dem Druckhülsenkörper eine Druckspannung und in dem Zughülsenkörper eine Zugspannung auftritt. Die mechanischen Spannungen werden von magnetoelastischen Meßschichten auf den Mantelflächen der Hülsenkörper in Permeabilitätsänderungen umge wandelt, welche durch zugeordneten Meßspulen aufgenommen werden. Durch die Verschaltung der dem äußeren Hülsenkörper zugeordneten Meßspule und der dem inneren Hülsenkörper zugeordneten Meßspule zu einer induktiven Halbbrücke, wird die Differenzinduktivität beider Meßspulen aufgenommen. Aufgrund der unter Krafteinwirkung gegensinnig erzeugten mechanischen Spannungen und daher auch ge gensinnigen Induktivitätsänderung in den beiden Meßspulen, er gibt sich für die Differenzinduktivität ein sich aus der Summe der Beträge beider Induktivitätsänderungen zusammengesetztes Si gnal, wobei thermische Fehlereinflüsse, die in beiden Meßspulen in gleicher Weise auftreten, bei der Differenzbildung eliminiert werden. Da sich die einwirkende Kraft auf beide Hülsenkörper aufteilt, ergibt sich je nach Auslegung entweder eine Vergröße rung bis zur Verdopplung des Meßbereiches oder eine Verringerung bis zur Halbierung der Nichtlinearität, bei gleichzeitig guter Kompensation thermischer Fehler. Insgesamt ist die bekannte Kraftmeßeinrichtung zur Messung von mechanischen Kräften gut ge eignet. Eine Messung von Flüssigkeits- oder Gasdrücken ist mit der bekannten Kraftmeßvorrichtung jedoch nicht ohne weiteres möglich.Furthermore, in DE 38 19 083 C2 a force measuring device be wrote which act on a measuring pin for measuring kenden mechanical force is suitable. The force measuring device has an outer pressure sleeve body and one inserted therein have coaxial tension sleeve bodies, which mechanically are coupled to each other that under the influence of the measured Force in the pressure sleeve body a compressive stress and in the Tension sleeve body a tensile stress occurs. The mechanical Tensions are from magnetoelastic measuring layers on the The lateral surfaces of the sleeve bodies are changed in permeability changes converts which are recorded by assigned measuring coils. Through the interconnection of those assigned to the outer sleeve body Measuring coil and the measuring coil assigned to the inner sleeve body the differential inductance becomes an inductive half bridge both measuring coils added. Because of the force oppositely generated mechanical stresses and therefore also ge sensitive inductance change in the two measuring coils, he gives itself up for the differential inductance from the sum Si composed of the amounts of both inductance changes gnal, where thermal error influences in both measuring coils occur in the same way, eliminated when forming differences will. Because the force acting on both sleeve bodies divides, depending on the design, there is either an enlargement tion until the measuring range is doubled or reduced up to halving the non-linearity, with good at the same time Compensation for thermal errors. Overall, the well-known Force measuring device for measuring mechanical forces well ge is suitable. A measurement of liquid or gas pressures is included the known force measuring device, however, not readily possible.
Des weiteren ist in der DE 43 33 199 C2 die chemische Zusammen setzung und Herstellungsweise einer verbesserten magnetoelasti schen Meßschicht beschrieben.Furthermore, in DE 43 33 199 C2 is the chemical combination Setting and manufacturing of an improved magnetoelasti described measuring layer.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Druckaufneh mer so auszubilden, daß seine Baulänge möglichst gering aus fällt, wobei eine gute thermische Fehlerkompensation sicherge stellt sein soll.The object of the invention is a generic Druckaufneh mer so that its overall length is as small as possible falls, with a good thermal error compensation is supposed to be.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Wei terbildungen kennzeichnen.This object is achieved by the features of claim 1, the features of the subclaims advantageous Auswei and Wei mark training.
Der erfindungsgemäße Druckaufnehmer unterscheidet sich von dem bekannten Druckaufnehmer durch die radiale Bauart. Die beiden Meßschichten sind nicht wie beim Stand der Technik in axialer Richtung hintereinander angeordnet, sondern sind koaxial, in ra dialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet, so daß eine äuße re Meßschicht eine innere Meßschicht mit zugehöriger Meßspule umschließt. Die radiale Bauart ermöglicht eine Anpassung an kür zere Bauräume.The pressure sensor according to the invention differs from that known pressure transducer due to the radial design. The two Measuring layers are not axial as in the prior art Direction arranged one behind the other, but are coaxial, in ra dialer direction successively arranged so that an outer re measuring layer an inner measuring layer with associated measuring coil encloses. The radial design allows adaptation to kür zero installation spaces.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei entsprechender Aus gestaltung der beiden Hülsenkörper die unter Einfluß des zu mes senden Druckes in den Meßschichten bewirkten Permeabilitätsände rungen gegenläufig sind. Die aufgenommene Differenzinduktivität der beiden Meßspulen entspricht dann der Summe der Beträge der Induktivitätsänderungen beider Meßspulen. Je nach Auslegung er gibt sich gegenüber einem Meßwertaufnehmer mit nur einem dehnba ren Hülsenkörper eine Verdopplung des Meßbereiches beziehungs weise eine Halbierung der Nichtlinearität, unter Beibehaltung einer guten Kompensation von thermischen Nullpunktsdriften und Empfindlichkeitsänderungen.Another advantage is that with the appropriate off design of the two sleeve bodies under the influence of the mes send pressure in the measuring layers caused permeability changes are contrary. The recorded differential inductance of the two measuring coils then corresponds to the sum of the amounts of Changes in inductance of both measuring coils. Depending on the design he is compared to a transducer with only one dehnba ren sleeve body a doubling of the measuring range wise halving the nonlinearity while maintaining good compensation of thermal zero drifts and Changes in sensitivity.
Mit der radialen Bauart lassen sich besonders einfache und damit sehr kostengünstige Varianten, insbesondere für den Serienein satz aufbauen. Diese sehr einfachen, robusten und kostengünsti gen Varianten können den zur Zeit verwendeten Serien-Öldruck sensor in Kraftfahrzeugen vorteilhaft ersetzen.With the radial design can be particularly simple and therefore very economical variants, especially for series production build sentence. These very simple, robust and inexpensive Variants can use the series oil pressure currently used Advantageously replace sensor in motor vehicles.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erfindungsgemäße ma gnetoelastische Druckaufnehmer zu einem Differenzdruckaufnehmer weitergebildet, welcher den Differenzdruck zweier anschließbarer Druckquellen mißt.In a further embodiment, the ma gnetoelastic pressure transducers to a differential pressure transducer further developed, which the differential pressure of two connectable Measures pressure sources.
Bei den erfindungsgemäßen Druckaufnehmern wird gegenüber dem be kannten Druckaufnehmer eine weiterentwickelte und optimierte amorphe weichmagnetische magnetoelastische Meßschicht einge setzt.In the pressure transducers according to the invention is compared to the be knew pressure transducers a further developed and optimized amorphous soft magnetic magnetoelastic measuring layer turned on puts.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen des erfin dungsgemäßen Druckaufnehmers ergeben sich aus weiteren Unteran sprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.Further details and advantageous developments of the inventions Pressure transducer according to the invention result from further Unteran sayings in connection with the following description.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the invention are in the drawing are shown and are explained below. Show it:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Druckaufnehmer, Fig. 1 shows a pressure sensor according to the invention,
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Differenzdruckaufnehmer. Fig. 2 shows a differential pressure transducer according to the invention.
In Fig. 1 ist der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Druckaufnehmers dargestellt. Der Druckaufnehmer weist einen in neren Hülsenkörper 12 auf, der im Inneren eines äußeren Hülsen körpers 2 koaxial angeordnet ist. Der innere Hülsenkörper 12 ist stirnseitig mit einer Druckscheibe 3 aus einem nichtmagnetischen Edelstahl abgeschlossen und stützt sich an seinem anderen Ende gegen ein den äußeren Hülsenkörper 2 abschließendes Bodenteil 14 ab. Der äußere Hülsenkörper 2 wiederum ist stirnseitig, unter Einschluß des inneren Hülsenkörpers 12 und der Druckscheibe 3, mit einem Flanschteil 1 zur Befestigung des Druckaufnehmers an eine Meßstelle abgeschlossen, wobei das Flanschteil 1 eine Öff nung 15 aufweist, durch welche die Druckscheibe 3 mit dem zu messenden Druck beaufschlagbar ist. Die Öffnung 15 kann als Boh rung in einem Gewindestück 16 zur Befestigung ausgeführt sein.In Fig. 1, the structural design of the pressure transducer according to the invention. The pressure sensor has a neren sleeve body 12 , which is arranged coaxially inside an outer sleeve body 2 . The inner sleeve body 12 is closed at the end with a thrust washer 3 made of a non-magnetic stainless steel and is supported at its other end against a bottom part 14 which closes the outer sleeve body 2 . The outer sleeve body 2 is in turn completed, including the inner sleeve body 12 and the thrust washer 3 , with a flange part 1 for fastening the pressure transducer to a measuring point, the flange part 1 having an opening 15 through which the thrust washer 3 with the measuring pressure can be applied. The opening 15 can be designed as a drilling tion in a threaded piece 16 for attachment.
Jeder der beiden, aus einem geeigneten nichtmagnetischen Feder stahl bestehenden Hülsenkörper 2, 12 trägt auf seiner Mantelflä che eine weichmagnetische magnetoelastische Meßschicht 4, 5, de ren Permeabilitätsänderungen durch zugeordnete Meßspulen 6, 7 meßbar sind. In vorteilhafter Weise sind die Meßspulen 6, 7 bei der Hülsenkörper 2, 12 zu einer elektrischen Halbbrücke ver schaltet, um die Differenzinduktivität der beiden Meßspulen 6, 7 aufzunehmen.Each of the two, made of a suitable non-magnetic spring steel sleeve body 2 , 12 carries on its Mantelflä surface a soft magnetic magnetoelastic measuring layer 4 , 5 , de ren permeability changes can be measured by assigned measuring coils 6 , 7 . Advantageously, the measuring coils 6 , 7 in the sleeve body 2 , 12 are switched to an electrical half-bridge ver in order to accommodate the differential inductance of the two measuring coils 6 , 7 .
Zur elektronischen Auswertung der induktiven Halbbrückenschal tung eignen sich Trägerfrequenz-Module für ein spannungsanaloges Ausgangssignal oder Oszillatorelektroniken für ein frequenzana loges Ausgangssignal. Eine elegante Möglichkeit die druckanalo gen Änderungen der induktiven Halbbrücke elektronisch auszuwer ten, bietet auch der im Handel erhältliche integrierte Schalt kreis AD598 der Firma ANALOG DEVICES. Die Verschaltung zweier Meßspulen zu einer induktiven Halbbrücke und Auswertung der Dif ferenzinduktivität ist in der DE 36 04 088 C2 und der DE 38 19 083 C2 eingehend beschrieben und wird hier durch Verweis aufge nommen.For electronic evaluation of the inductive half-bridge formwork carrier frequency modules are suitable for a voltage analog Output signal or oscillator electronics for a frequenzana logical output signal. An elegant way of printing analo to electronically evaluate changes to the inductive half-bridge also offers the integrated switching available on the market circle AD598 from ANALOG DEVICES. The interconnection of two Measuring coils for an inductive half-bridge and evaluation of the dif Reference inductance is in DE 36 04 088 C2 and DE 38 19 083 C2 described in detail and is given here by reference taken.
Die beiden Hülsenkörper 2, 12 sind so ausgebildet, daß bei Druckbeaufschlagung der Druckscheibe 3, infolge derer der innere Hülsenkörper 12 einer Druckspannung und der äußere Hülsenkörper 2 einer entgegengesetzten Zugspannung ausgesetzt ist, geringe Längenänderung im Bereich der Meßschichten 4 bzw. 5 eintreten, welche gegenläufig sind und entsprechend zu gegenläufigen Perme abilitätsänderungen in den entsprechenden Meßschichten 4, 5 füh ren. Um diese Längenänderungen zu ermöglichen sind in dem Aus führungsbeispiel die Wandstärken der Hülsenkörper 2, 12 im Be reich der Meßschichten 4, 5 reduziert. Alternativ ist anstelle der Reduzierung der Wandstärke auch eine Materialaufweichung denkbar. Aufgrund der gegenläufigen Permeabilitätsänderungen er gibt sich für die Differenzinduktivität der beiden Meßspulen 6, 7 eine Addition der Beträge der Meßeffekte beider Meßspulen 6, 7 mit den bereits dargestellten Vorteilen.The two sleeve bodies 2 , 12 are designed such that when pressure is applied to the thrust washer 3 , as a result of which the inner sleeve body 12 is subjected to compressive stress and the outer sleeve body 2 is subjected to an opposite tensile stress, there is a slight change in length in the area of the measuring layers 4 and 5 , respectively, which act in opposite directions are and corresponding to opposite permeability changes in the corresponding measuring layers 4 , 5. In order to enable these length changes, the wall thicknesses of the sleeve bodies 2 , 12 in the measuring layers 4 , 5 are reduced in the exemplary embodiment. Alternatively, a material softening is also conceivable instead of reducing the wall thickness. Due to the opposing permeability changes he gives himself for Differenzinduktivität of the two measuring coils 6, 7, a sum of amounts of measuring effects of both measuring coils 6, 7 with the already shown benefits.
Der Druckaufnehmer weist einen Druckraum 13 auf, in welchem sich der zu messenden Druck p aufbaut und auf die Druckscheibe 3 wirkt. Der Druckraum 13 wird öffnungsseitig durch das Flansch teil 1, seitlich durch eine Innenmantelfläche des äußeren Hül senkörpers 2 und durch die Druckscheibe 3 begrenzt. Die Druck scheibe 3 trennt das Volumen des äußeren Hülsenkörpers 2 in den Druckraum 13 einerseits und einen druckdicht abgetrennten Spu lenraum 17 andererseits. Die Druckscheibe 3 ist passend in den äußeren Hülsenkörper 2 eingelassen, wobei ein zwischen Rand der Druckscheibe 3 und äußerem Hülsenkörper 2 eingelassenes Dichte lement 11, z. B. ein Dichtungsring, einen druckdichten Abschluß herstellt, ohne daß Längskräfte von der Druckscheibe 3 auf den äußeren Hülsenkörper 2 und umgekehrt übertragen werden können.The pressure sensor has a pressure chamber 13 , in which the pressure p to be measured builds up and acts on the pressure disc 3 . The pressure chamber 13 is on the opening side by the flange part 1 , laterally by an inner circumferential surface of the outer sleeve 2 and limited by the thrust washer 3 . The pressure disc 3 separates the volume of the outer sleeve body 2 in the pressure chamber 13 on the one hand and a pressure-tight separated Spu lenraum 17 on the other. The thrust washer 3 is suitably embedded in the outer sleeve body 2 , wherein an inserted between the edge of the thrust washer 3 and the outer sleeve body 2 density element 11 , z. B. produces a sealing ring, a pressure-tight seal without longitudinal forces can be transmitted from the thrust washer 3 to the outer sleeve body 2 and vice versa.
Das Flanschteil 1 und ein umschließendes Gehäuse 10 sind aus ei nem weichmagnetischen Werkstoff gefertigt und erfüllen nicht nur eine mechanische Schutzfunktion, sondern dienen auch der magne tischen Abschirmung der Meßschichten 4, 5 gegenüber externen Ma gnetfeldern.The flange part 1 and an enclosing housing 10 are made of egg nem soft magnetic material and not only fulfill a mechanical protective function, but also serve the magnetic shielding of the measuring layers 4 , 5 against external magnetic fields.
Die Funktionsweise des Druckaufnehmers ist nun wie folgt: Über das Gewindestück 15 am Flanschteil 1 wird der Druckaufnehmer an die Meßstelle angeschlossen. Der zu messende Druck p baut sich im Druckraum 13 auf und wirkt auf die Druckscheibe 3. Dadurch wird eine mechanische Druckkraft auf den innere Hülsenkörper 12 ausgeübt. Dieser stützt sich wiederum gegen das Bodenteil 14 des äußeren Hülsenkörpers 2 ab. Da der äußere Hülsenkörper 2 mit dem Flanschteil 1 fest verbunden ist, treten in ihm mechanische Zug kräfte auf. Die Druckspannungen in dem inneren Hülsenkörper 12 bewirken nun eine Vergrößerung der magnetischen Permeabilität der Meßschicht 5 während die Zugspannungen in dem äußeren Hül senkörper 2 eine Verringerung der magnetischen Permeabilität der Meßschicht 4 bewirkt. Dadurch werden die Induktivitäten der bei den Meßspulen 6 und 7 durch den festen magnetischen äußeren Kreis 8 mit der magnetisch veränderlichen Meßschicht 4 sowie den festen magnetischen inneren Kreis 9 mit der magnetisch veränder lichen Meßschicht 5 in ihrem Wert gegensinnig verändert. Die In duktivität der Meßspule 7 wird größer und die Induktivität der Meßspule 6 wird kleiner. Da konstruktiv bedingt die beiden Meß schichten 4, 5 dem gleichen Temperaturfeld ausgesetzt sind, be wirken die gleichlaufenden Temperaturänderungen in den Meß schichten gleichlaufende Änderungen ihrer magnetischen Permeabi lität und damit ihrer Induktivitäten. Damit wird eine sehr gute Kompensation der thermischen Nullpunktsdrift und der thermischen Empfindlichkeitsänderung erreicht.The pressure transducer now works as follows: The pressure transducer is connected to the measuring point via the threaded piece 15 on the flange part 1 . The pressure p to be measured builds up in the pressure chamber 13 and acts on the pressure disc 3 . As a result, a mechanical compressive force is exerted on the inner sleeve body 12 . This in turn is supported against the bottom part 14 of the outer sleeve body 2 . Since the outer sleeve body 2 is firmly connected to the flange part 1 , mechanical train forces occur in it. The compressive stresses in the inner sleeve body 12 now cause an increase in the magnetic permeability of the measuring layer 5 while the tensile stress in the outer sleeve body 2 causes a reduction in the magnetic permeability of the measuring layer 4 . As a result, the inductances of the measuring coils 6 and 7 through the fixed magnetic outer circuit 8 with the magnetically variable measuring layer 4 and the fixed magnetic inner circuit 9 with the magnetically variable measuring layer 5 are changed in their opposite values. The inductance of the measuring coil 7 becomes larger and the inductance of the measuring coil 6 becomes smaller. Since the two measuring layers 4 , 5 are structurally exposed to the same temperature field, the simultaneous temperature changes in the measuring layers have the same changes in their magnetic permeability and thus their inductances. A very good compensation of the thermal zero drift and the thermal sensitivity change is thus achieved.
Ohne weiteres sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen nur einer der Hülsenkörper so ausgebildet ist, daß er unter Druck einwirkung eine Längenänderung erfährt, welche vermittels einer magnetoelastischen Meßschicht zur Druckmessung auswertbar ist. Dann dient die Meßschicht des sich nicht unter Druckeinwirkung verändernden Hülsenkörpers allein zur Kompensierung von Tempera tureffekten und erfüllt die Funktion einer Referenzschicht, wie sie aus der DE 36 04 088 C2 bekannt ist. Jedoch geht dabei ver loren der Vorteil der möglichen Verdopplung des Meßbereiches be ziehungsweise Halbierung der Nichtlinearität.Embodiments in which only one of the sleeve bodies is designed so that it is under pressure action undergoes a change in length, which by means of a magnetoelastic measuring layer can be evaluated for pressure measurement. Then the measuring layer is not used under pressure changing sleeve body alone to compensate for tempera effects and fulfills the function of a reference layer, such as it is known from DE 36 04 088 C2. However, this goes away Read the advantage of the possible doubling of the measuring range or halving the non-linearity.
In Fig. 2 ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen magnetoe lastischen Druckaufnehmers zu einem Differenzdruckaufnehmer dar gestellt, welcher den Differenzdruck zweier anschließbarer Druckwellen mißt. Für funktionell entsprechende Bauteile wurden die gleichen Positionszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Der linke Teil des Differenzdruckaufnehmers in Fig. 2, beginnend mit dem Flanschteil 1 und dem Gewindestück 16 entspricht in Aufbau und Funktion dem des Druckaufnehmers in Fig. 1. Dem Flanschteil 1 gegenüberliegend und unter Einschluß der beiden Hülsenkörper 2, 12 ist weitgehend spiegelbildlich ein zweites Flanschteil 1′ mit einem zweiten Gewindestück 16′ angeordnet. Eine zweite Druckkam mer 13′ nimmt den durch eine Öffnung 15′ im zweiten Gewindestück 16′ eingelassenen Druck p2 einer zweiten Druckwelle auf. Die zweite Druckkammer 13′ wird seitlich von der Mantelfläche einer Druckkammerhülse 20, öffnungsseitig von dem zweiten Flanschteil 1′ und diesem gegenüberliegend von einer zweiten Druckscheibe 3′ begrenzt. Die Druckscheibe 3′ ist passend in die Druckkammerhül se 20 eingelassen, wobei ein zwischen Rand der Druckscheibe 3′ und der Druckkammerhülse 20 eingelassenes zweites Dichtelement 11′ einen druckdichten Abschluß herstellt, ohne daß Längskräfte von der Druckscheibe 3′ auf die Druckkammerhülse 20 übertragen werden können. Es ist vorteilhaft, die Druckkammerhülse 20 als über das Bodenteil 14 hinausgehende Verlängerung des äußeren Hülsenkörpers 2 mit diesem einstückig auszubilden. In dieser Ausbildung muß jedoch der Abschluß der Druckkammerhülse 20 ge genüber dem zweiten Flanschteil 1′ druckdicht und keine Längs kräfte übertragend ausgeführt sein, was ebenfalls durch ein ge eignetes weiteres Dichtungselement 11′′ erfolgen kann.In Fig. 2, a development of the magneto-elastic pressure transducer according to the invention is a differential pressure transducer, which measures the differential pressure of two connectable pressure waves. The same position symbols as in FIG. 1 were used for functionally corresponding components. The left part of the differential pressure transducer in Fig. 2, beginning with the flange part 1 and the threaded piece 16 corresponds in structure and function to that of the pressure transducer in Fig. 1. Opposite the flange part 1 and including the two sleeve bodies 2 , 12 is largely a mirror image of a second Flange part 1 'arranged with a second threaded piece 16 '. A second Druckkam mer 13 'takes in through an opening 15 ' in the second threaded piece 16 'let in pressure p2 of a second pressure wave. The second pressure chamber 13 'is laterally delimited by the outer surface of a pressure chamber sleeve 20 , on the opening side of the second flange part 1 ' and opposite it by a second pressure plate 3 '. The thrust washer 3 'is fitted into the pressure chamber sleeve 20 , a second sealing element 11 ' inserted between the edge of the pressure disk 3 'and the pressure chamber sleeve 20 ' creates a pressure-tight seal without longitudinal forces being transmitted from the pressure disk 3 'to the pressure chamber sleeve 20 . It is advantageous to form the pressure chamber sleeve 20 as an extension of the outer sleeve body 2 going beyond the base part 14 and in one piece with the latter. In this design, however, the conclusion of the pressure chamber sleeve 20 must be designed to be pressure-tight and no longitudinal forces transmitting relative to the second flange part 1 ', which can also be done by a suitable additional sealing element 11 ''.
Der Spulenraum 17 wird somit auf der linken Seite von der ersten Druckscheibe 3 und auf der rechten Seite von der zweiten Druck scheibe 3′ druckdicht abgeschlossen. Beide Druckscheiben 3, 3′ sind durch eine Koppelhülse 18 mechanisch starr miteinander ver bunden. In platzsparender Weise ist die Koppelhülse 18 koaxial innerhalb des inneren Hülsenkörpers 12 angeordnet und wird von diesem eingeschlossen.The spool chamber 17 is thus disk on the left side of the first pressure plate 3 and on the right side of the second pressure 3 'pressure-tight. Both thrust washers 3 , 3 'are mechanically rigidly connected to one another by a coupling sleeve 18 . In a space-saving manner, the coupling sleeve 18 is arranged coaxially within the inner sleeve body 12 and is enclosed by the latter.
Bei Druckbeaufschlagung mit einem Druck p1 von links über das erste Gewindestück 1 ist die Funktionsweise analog zu der des Druckaufnehmers in Fig. 1: Auf den inneren Hülsenkörper 12 wirkt dann eine Druckspannung und auf den äußeren Hülsenkörper 2 eine Zugspannung, wie bereits oben beschrieben. When pressure is applied with a pressure p1 from the left via the first threaded piece 1 , the mode of operation is analogous to that of the pressure sensor in FIG. 1: A compressive stress then acts on the inner sleeve body 12 and a tensile stress acts on the outer sleeve body 2 , as already described above.
Wird über das zweite Gewindestück 16′ von der rechten Seite ein Vergleichsdruck p2 in die zweite Druckkammer 13′ eingelassen, so wird mit diesem Druck p2 die zweite Druckscheibe 3′ beauf schlagt. Über die Koppelhülse 18 wird eine entsprechende Druck kraft auf die erste Druckscheibe 3 übertragen und wirkt einer dort wirkenden Druckkraft entgegen, so daß nur noch eine aus der Druckdifferenz p1-p2 resultierende Druckkraft auf die Hülsenkör per 12, 2 wirkt. Wenn der rechte Druck p2 größer als der linke Druck p1 ist, so wirkt auf den inneren Hülsenkörper 12 eine Zug- und auf den äußeren Hülsenkörper 2 eine Druckspannung.If a comparison pressure p2 is let into the second pressure chamber 13 'from the right-hand side via the second threaded piece 16 ', the second pressure disk 3 'is applied to this pressure p2. About the coupling sleeve 18 , a corresponding pressure force is transmitted to the first thrust washer 3 and acts against a compressive force acting there, so that only a pressure force resulting from the pressure difference p1-p2 acts on the sleeve body by 12 , 2 . If the right pressure p2 is greater than the left pressure p1, then a tensile stress acts on the inner sleeve body 12 and a compressive stress acts on the outer sleeve body 2 .
Insgesamt wirken bei beidseitiger Druckbeaufschlagung in den beiden Hülsenkörpern 12, 2 resultierende Zug- und Druckkräfte, welche über entsprechenden Längenänderungen in den dünnwandigen Abschnitten mechanischen Spannungen in den Meßschichten 4 bzw. 5 erzeugen, die aufgrund der magnetoelastischen Kopplung in magne tische Permeabilitätsänderung umgewandelt werden. Die Meßspulen 6, 7 formen über die entsprechenden magnetischen Kreise die ma gnetischen Permeabilitätsänderungen in Induktivitätsänderungen der Meßspulen 6, 7 um. In vorteilhafter Weise sind die beiden Meßspulen 6, 7 zu einer induktiven Halbbrücke verschaltet und werden in der bereits geschilderten Weise elektronisch ausgewer tet.Overall, act on both sides pressurization in the two sleeve bodies 12 , 2 resulting tensile and compressive forces, which generate mechanical stresses in the measuring layers 4 and 5 via corresponding changes in length in the thin-walled sections, which are converted into magnetic permeability changes due to the magnetoelastic coupling. The measuring coils 6 , 7 shape the magnetic permeability changes into inductance changes of the measuring coils 6 , 7 via the corresponding magnetic circuits. Advantageously, the two measuring coils 6 , 7 are connected to form an inductive half-bridge and are electronically evaluated in the manner already described.
Der erfindungsgemäße Differenzdruckaufnehmer gemäß Fig. 2 ermög licht relative Druckdifferenzen zu messen, unter Beibehaltung der platzsparenden radialen Bauform und aller bereits geschil derten Vorteile. Es sind ohne weiteres alternative Bauformen zu den Ausführungsformen in Fig. 1 und Fig. 2 denkbar, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der Hülsenkörper, der Anordnung der Meßschichten und Meßspulen, welche den erfindungsgemäßen Gedan ken verwirklichen.The differential pressure transducer according to the invention as shown in FIG. 2 enables light to measure relative pressure differences while maintaining the space-saving radial design and all the advantages already described. There are alternative designs readily to the embodiments in FIGS. 1 and Fig. 2 conceivable, in particular as regards the formation of the sleeve body, the arrangement of the measuring layers and measurement coils which realize ken gedan the invention.
Als Meßschichten werden Schichten aus einem amorphen oder nano kristallinen, weichmagnetischen und magnetostriktiven (magnetoelastischen) Material mit einer im folgenden näher er läuterten chemischen Zusammensetzung verwendet.Layers made of an amorphous or nano are used as measuring layers crystalline, soft magnetic and magnetostrictive (magnetoelastic) material with a closer he below refined chemical composition used.
Die magnetoelastischen Metallschichten bestehen hauptsächlich aus Nickel mit Zusätzen von weniger als 8% Phosphor P, vorzugs weise weniger als 3% Phosphor, weniger als 2% Antimon Sb und we niger als 5% Kobalt Co, alle Angaben in Gewichtsprozenten. Der zu 100% fehlende Gewichtsanteil wird vom Hauptbestandteil Nickel Ni gebildet. Jeder Zwischenwert aus den oben angegebenen Ge haltsbereichen ergibt eine für eine Meß- bzw. Referenzschicht taugliche Stoffkombination. Dabei ist es auch möglich, anstelle von Kobalt ein anderes Übergangsmetall zu verwenden, beispiels weise Eisen. Außerdem kann anstelle von Antimon ein anderes Ele ment der IV.- oder V.-Hauptgruppe des Periodensystems, bei spielsweise Blei, Verwendung finden.The magnetoelastic metal layers mainly exist made of nickel with additions of less than 8% phosphorus P, preferred less than 3% phosphorus, less than 2% antimony Sb and we less than 5% cobalt Co, all figures in percent by weight. Of the The main component is nickel, which is 100% missing by weight Ni formed. Any intermediate value from the above ge holding ranges results in one for a measuring or reference layer suitable combination of fabrics. It is also possible instead of cobalt to use another transition metal, for example wise iron. In addition, another Ele ment of the IV.- or V.-main group of the periodic table, at for example lead, find use.
Das Übergangsmetall, hier Kobalt, bewirkt eine Anhebung der Kri stallisationstemperatur der Meßschicht auf über 700°K und eine Anhebung der Currietemperatur von Nickel. Das Element der IV.- oder V.-Hauptgruppe, hier Antimon Sb oder Blei Pb, bewirkt durch den hohen Anteil an Atombindungen eine beträchtliche Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstandes, so daß eine beson ders effiziente Dämpfung von eventuell auftretenden Wirbelströ men gegeben ist. Der Phosphorzusatz beeinflußt die Amorphizität und die magnetische Isotropie der Schicht und somit deren weichmagnetischen Eigenschaften. Ein Phosphor-Anteil von mehr als 3% führt zu einer Abnahme des Ferromagnetismus und somit zu einer Abnahme des magnetostriktiven (magnetoelastischen) Effek tes. Des weiteren hat sich gezeigt, daß durch Zugeben von geeig neten eigenspannungsbeeinflussenden Verbindungen, wie z. B. Sac charin, in das Herstellungs-Elektrolytbad die Eigenspannungen der Schicht günstig beeinflußt werden, was zur Erhöhung der Ma gnetoelastizität beiträgt.The transition metal, here cobalt, causes the Kri to rise Installation temperature of the measuring layer to over 700 ° K and a Raising the curry temperature of nickel. The element of IV.- or V. main group, here antimony Sb or lead Pb, caused by the high proportion of atomic bonds a considerable increase of the specific electrical resistance, so that a particular efficient damping of eddy currents that may occur men is given. The addition of phosphorus influences the amorphicity and the magnetic isotropy of the layer and thus its soft magnetic properties. A phosphorus share of more than 3% leads to a decrease in ferromagnetism and thus to a decrease in the magnetostrictive (magnetoelastic) effect tes. Furthermore, it has been shown that by adding appro Neten intrinsic voltage-influencing connections, such as. B. Sac charin, the residual stresses in the manufacturing electrolyte bath the layer can be influenced favorably, which increases the Ma gnetoelasticity contributes.
Unter Verwendung der bereits aufgeführten Bestandteilen können geeignete Zusammensetzungen der Meßschicht auch mit der chemi schen Formel A1-xBx angegeben werden, wobei x Werte zwischen 0 und 1 annimmt. Dabei ist A eine Menge aus vorzugsweise zwei fer romagnetischen Übergangmetallen M1 und M2, insbesondere Ni für M1 und Co für M2, und B eine Menge aus Metalloiden m1 und m2, wobei P für m1 und Sb für m2 sein kann. Ein mögliches Mengenver hältnis ist dabei (M10,9, M20,1)0,8(m10,5, m20,5)0,2. Grundsätz lich wird die Magnetostriktionskonstante durch die Zusammenset zung der Schicht beeinflußt. Bei kontinuierlicher Änderung des Mengenverhältnisses M1 : M2 von 9 : 1 nach 1 : 9 geht die Magneto striktionskonstante vom negativen zum positiven Vorzeichen über, wobei bei einem Mengenverhältnis von ca. 1 : 1 eine minimale Ma gnetostriktion durchlaufen wird.Using the components already listed, suitable compositions of the measuring layer can also be given with the chemical formula A 1-x B x , where x assumes values between 0 and 1. A is a set of preferably two ferromagnetic transition metals M1 and M2, in particular Ni for M1 and Co for M2, and B is a set of metalloids m1 and m2, where P can be for m1 and Sb for m2. A possible quantitative ratio is (M1 0.9 , M2 0.1 ) 0.8 (m1 0.5 , m2 0.5 ) 0.2 . Basically, the magnetostriction constant is influenced by the composition of the layer. When the quantity ratio M1: M2 changes continuously from 9: 1 to 1: 9, the magnetostriction constant changes from the negative to the positive sign, with a minimal magnetostriction being carried out at a quantity ratio of approximately 1: 1.
Zum mechanischen und chemischen Schutz der Meßschicht kann als Schutzschicht eine magnetoelastische Schicht mit einem höheren Phosphor-Gehalt (< 8% Phosphor) aufgebracht werden.For mechanical and chemical protection of the measuring layer can be used as Protective layer a magnetoelastic layer with a higher Phosphorus content (<8% phosphorus) can be applied.
Das Aufbringen der magnetoelastischen Schicht auf einen Träger, kann durch atomares Aufwachsen erfolgen, z. B. durch chemische Oberflächenreduktion, elektrolytische Abscheidung, durch ein physikalisches Aufdampfverfahren (PVD, Physical Vapour Depositi on), ein chemisches Aufdampfverfahren (CVD, Chemical Vapour De position), Ionenimplantation bzw. durch Kombinationen oder Va riationen der genannten Verfahren. Bekannte Verfahren verwenden moderne Techniken wie Ultraschall, Laser oder Plasma und der gleichen. Alternativ ist es möglich, ein magnetoelastisches Bau teil massiv aus amorphem Werkstoff mittels mechanischen Legie rens der Bestandteile herzustellen.The application of the magnetoelastic layer to a carrier, can be done by atomic growth, e.g. B. by chemical Surface reduction, electrolytic deposition, by a physical vapor deposition (PVD, Physical Vapor Depositi on), a chemical vapor deposition process (CVD, Chemical Vapor De position), ion implantation or by combinations or Va rations of the procedures mentioned. Use known methods modern techniques such as ultrasound, laser or plasma and the same. Alternatively, it is possible to build a magnetoelastic partly solid made of amorphous material using mechanical alloy to manufacture the components.
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckaufnehmer einen inneren Hülsenkörper (12) aufweist, der im Inneren eines äußeren Hülsenkörpers (2) koaxial angeord net ist,
- - wobei der innere Hülsenkörper (12) stirnseitig mit einer Druck scheibe (3) abgeschlossen ist und an seinem anderen Ende sich gegen ein den äußeren Hülsenkörper (2) abschließendes Bodenteil (14) abstützt und der äußere Hülsenkörper (2) stirnseitig, un ter Einschluß des inneren Hülsenkörpers (12) und der Druck scheibe (3), mit einem Flanschteil (1) zur Befestigung an einer Meßstelle abgeschlossen ist, wobei das Flanschteil (1) eine Öffnung (15) aufweist, durch welche die Druckscheibe (3) mit dem zu messenden Druck (p) beaufschlagbar ist,
- - wobei jeder Hülsenkörper (2, 12) auf seiner Mantelfläche eine magnetoelastische Meßschicht (4, 5) trägt, deren Permeabilität sänderungen durch zugeordnete Meßspulen (6, 7) erfaßbar sind,
- - wobei mindestens einer der beiden Hülsenkörper (2, 12) so aus gebildet ist, daß bei Druckbeaufschlagung der Druckscheibe (3), infolge derer der innere Hülsenkörper (12) einer Druckspannung und der äußere Hülsenkörper (2) einer entgegengesetzten Zugs pannung ausgesetzt ist, eine geringe Längenänderung des Hülsen körpers (2, 12) im Bereich der Meßschicht (4, 5) eintritt, wel che zu einer meßbaren Permeabilitätsänderung führt.
characterized,
that the pressure sensor has an inner sleeve body ( 12 ) which is arranged coaxially in the interior of an outer sleeve body ( 2 ),
- - Wherein the inner sleeve body ( 12 ) is completed with a pressure disc ( 3 ) and at its other end against an outer sleeve body ( 2 ) final bottom part ( 14 ) is supported and the outer sleeve body ( 2 ) on the face, un ter inclusion of the inner sleeve body ( 12 ) and the pressure disc ( 3 ), with a flange part ( 1 ) for attachment to a measuring point, the flange part ( 1 ) having an opening ( 15 ) through which the pressure disc ( 3 ) with the pressure (p) to be measured can be applied,
- - wherein each sleeve body ( 2 , 12 ) carries a magnetoelastic measuring layer ( 4 , 5 ) on its outer surface, the permeability changes of which can be detected by assigned measuring coils ( 6 , 7 ),
- - Wherein at least one of the two sleeve bodies ( 2 , 12 ) is formed such that when pressure is applied to the pressure disc ( 3 ), as a result of which the inner sleeve body ( 12 ) is subjected to compressive stress and the outer sleeve body ( 2 ) is subjected to an opposite tension, a small change in length of the sleeve body ( 2 , 12 ) occurs in the area of the measuring layer ( 4 , 5 ), which leads to a measurable change in permeability.
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|---|---|---|---|
| DE1996111189 DE19611189C2 (en) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | Magnetoelastic pressure sensor |
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|---|---|
| DE19611189A1 true DE19611189A1 (en) | 1997-09-25 |
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ID=7789000
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19611189C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101650217B (en) * | 2009-09-23 | 2011-02-02 | 上海交通大学 | Non-contact coaxial magnetoelastic sensor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3604088C2 (en) * | 1986-02-08 | 1987-11-12 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart, De | |
| DE3819083C2 (en) * | 1988-06-04 | 1990-04-19 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | |
| US5165284A (en) * | 1990-04-05 | 1992-11-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pressure sensor utilizing a magnetostriction effect |
| DE4238863A1 (en) * | 1992-01-30 | 1993-08-05 | Daimler Benz Ag | Arrangement for measuring mechanical stress states in components - has part of defined composition formed by atomic growth on measurement component causing change in magnetic flux of coil related to stress state |
| DE4333199A1 (en) * | 1993-09-29 | 1995-03-30 | Daimler Benz Ag | Sensor for non-contact torque measurement on a shaft and measuring layer for such a sensor |
-
1996
- 1996-03-21 DE DE1996111189 patent/DE19611189C2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3604088C2 (en) * | 1986-02-08 | 1987-11-12 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart, De | |
| DE3819083C2 (en) * | 1988-06-04 | 1990-04-19 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | |
| US5165284A (en) * | 1990-04-05 | 1992-11-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pressure sensor utilizing a magnetostriction effect |
| DE4238863A1 (en) * | 1992-01-30 | 1993-08-05 | Daimler Benz Ag | Arrangement for measuring mechanical stress states in components - has part of defined composition formed by atomic growth on measurement component causing change in magnetic flux of coil related to stress state |
| DE4333199A1 (en) * | 1993-09-29 | 1995-03-30 | Daimler Benz Ag | Sensor for non-contact torque measurement on a shaft and measuring layer for such a sensor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101650217B (en) * | 2009-09-23 | 2011-02-02 | 上海交通大学 | Non-contact coaxial magnetoelastic sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19611189C2 (en) | 2000-11-23 |
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