[发明专利]先进的厚膜载荷传感器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及载荷传感器(load cell)及电子力传感器应用。本发明也涉及模块传感器装置及系统。

背景技术

在称重单元(秤)及力传感器组件中，机电型力变送器，也称作载荷传感器，如今通常用于将需确定的重力转换为电子值。然后以适当的方式进一步处理该电子值，以便将测量值以用户能够在称重单元的显示器上读取的方式按重量为单位来呈现，或者以发送到监控装置的方式来呈现。最常用的载荷传感器是基于应变计的。

在秤或者力测量系统的操作过程中，载荷传感器不仅承载有被称重物品的重量，也承载有常量初始载荷，常量初始载荷由所谓的秤的大浅盘或者力测量系统的力传输器的重量组成，其上可以放置待称物品或者通过被传输的力。

载荷传感器及相关的电子力传感器或变送器获得可应用性的一个领域是机动车和航空领域。通常，需要确定机动车乘客车厢内座位上的乘客的重量及位置。例如，基于座位上的乘客的重量和位置，自动安全约束系统可以确定是否施加力或者施加多大的力。

自从气囊的发展以及它包含在机动车内以来，就存在对不同的人群使用相对展开力的问题。自1992年以来，气囊已经成为新机动车的必需品。在碰撞发生时，使用气囊来俘获司机或者乘客的向前冲力。如果为所有的乘客设计通用的气囊，则必须具有足够的力来阻止可预计的最大乘客。小一些的乘客冲力小，所以不需要像较大乘客相同的冲力变化。除此之外，小乘客矮，且坐的靠近仪表盘，因此比坐的靠后的普通成年男子要承受更大的气囊爆破力。当前气囊展开力的结果就是造成了许多和气囊展开有关的伤害和死亡。当没有气囊展开不会导致乘客的任何伤害的情况下，小的成年人或者幼儿超过100起的死亡归因于气囊的展开。

这种情况引发了NHTSA，即国家高速公路交通安全管理局，美国运输署的一个分部，提出修改有关气囊启动及展开力标准的法律以保护这样的小乘客。除了这些要求之外，NHTSA也标识了“位置外”乘客为关注源。因此如果乘客，即使是正常大小的成年乘客，在位置上以致于会被气囊伤害时，系统必须能够调制或者减小气囊的展开力。

机动车工业仅仅代表应变测定力转换器应用的一个领域。任何必须测量及/或检测力或应变的领域都能用到应变测定力转换器或者应变测定装置。其他例子包括航空工业及比如为疲劳周期研究而检测航空器机身上的力的应用。

目前的载荷传感器及相关的电子力传感器技术包含了昂贵的费用去控制像应变片，电容组件或者晶振等传感装置。很难自动化生产这样的装置。除此之外，这些装置多数实际上不是模块化的。当前不存在用于易于自动化的载荷传感器的高输出的厚膜技术。人们相信，此处描述的应用通过为许多电子力传感器应用提供实际模块载荷传感器装置来说明这一重要的需求。

发明内容

提供下面对发明的概述以利于理解本发明的独一无二的一些创新特征，并不意指作为详细描述。可以通过将全部的说明书，权利要求书，附图及摘要作为整体来获得对本发明不同方面的全面理解。

因此，本发明的一个方面是提供一种改进的传感器装置(或设备)及系统。

本发明的另一方面提供一种改进的载荷传感器装置。

本发明的又一方面是提供一种应用于电子力传感器的改进的应变测定装置。

本发明的前述各方面、其他目的及优点现在可以从其中描述的内容来获得。公开了载荷传感器装置及其形成方法。载荷传感器装置可以被构造成包括载荷传感器外壳及模块化地组装于载荷传感器外壳内的模块(或模块化)应变测定部件。载荷传感器外壳及模块应变测定部件一起形成应用于电子力传感器的载荷传感器装置。模块应变测定部件可以由先进的厚膜(ATF)兼容材料构造，并可形成为包含一个或多个接触突起，所述突起对于在张紧状态或压缩状态下进行加载能实现低滞后及准确边缘条件。

此外，加载按钮可以形成于模块应变测定部件中，而模块应变测定部件构造成包括与加载按钮侧相对的应变测定表面。接触突起或多个接触突起可被构造成在其高载荷应用时将载荷传递到载荷传感器外壳。载荷传感器外壳也可被构造成包括放大器外壳。除此之外，可在放大器外壳内形成电缆可以进入并伸出的孔。此外，盖子可位于放大器外壳附近并被载荷传感器外壳包围。最后，保持槽环可被定位于盖子附近，这样盖子位于保持槽环和放大器外壳之间。模块应变测定部件一般被焊接于载荷传感器外壳。

附图说明

附图中，相同的附图标记代表各图中相同部件或功能相似的部件，各图包含在内并形成说明书的一部分，这些附图进一步阐述本发明，并且与发明的详述结合，用以解释本发明的原理，其中：