[发明专利]用于制造传感器系统的方法和传感器系统

说明书

本发明涉及一种用于制造传感器系统的方法，该传感器系统用于在测量 技术方面监测元件，它带有至少一个采用厚膜技术并通过导线连接到测量系 统的传感器，其中，该至少一个传感器由至少一层导电的糊料构成，并且该 糊料被烘烤。

此外，本发明涉及一种用于在测量技术方面监测元件的传感器系统，带 有至少一个采用厚膜技术并通过导线连接到测量系统的传感器，其中，该至 少一个传感器由至少一层在温度下硬化的导电糊料构成。

概念“元件”尤其是支撑元件，例如桥的支撑结构部件和支撑结构。

在公知的厚膜技术中，无源电子部件和印制导线借助于所谓的厚膜按丝 网印刷方法被施加到一衬底上，并且在连续式炉中烘烤。

例如WO99/26256A1记载了一种利用厚膜技术制造传感器装置的方法。

DE4131129记载了一种用于烘烤采用厚膜技术的电路的方法以及一种 用于实施该方法的装置。

公知的厚膜技术仅能应用在尺寸与连续式炉适应的衬底上。如果衬底过 大，则间接地设置所述厚膜传感器，为此，首先将用于制造传感器和/或印刷 导线的糊料涂敷并烘烤在一个较小的元件上，然后通过连接技术例如粘结， 将这个较小的元件固定在希望的安装位置上。

公知的用于监测一些构件、例如桥的各个支撑结构的传感器在制造之后 被固定在这些构件上，并且通过电缆被供电和实现询问及应答。为此常常设 置自有的监测竖井。业已公知的是，采用厚膜技术实现的传感器用于检测例 如延伸率、压力、扭转、加速度、湿度等。

这些现有技术在外部连接方面(腐蚀、电缆断裂......)具有问题并且在运 行中开销非常大，因此它们仅在特殊情况下用于永久的监测。

本发明所要解决的技术问题是改进上述类型的方法和上述类型的传感 器系统，以便允许将传感器应用在比通常的连续式炉大的元件上。该方法和 传感器系统应可以尽可能廉价地实施或制造。避免或至少减少公知方法和传 感器系统的缺点。

按照本发明，该技术问题在方法上由此解决，即，通过将用于形成所述 至少一个传感器的至少一层糊料直接施加在元件的表面并直接烘烤在元件 上，而将所述至少一个传感器设置在待监测的元件的表面上。按本发明的方 法的特征在于，传感器在厚膜技术中不是施加在衬底上，而是直接施加在待 监测的元件的表面上，例如支撑结构部件的表面，并在此通过一个可移动的 用于实施烘烤过程阶段的装置直接烘烤，因此实现直接的厚膜涂敷。通过这 种直接涂敷厚膜产生的传感器可以在结构的内部通过例如设置在混凝土部 件的钢筋上或者沥青路面的板条上用于测量震动。通过按本发明的方法可以 降低测量技术监测的成本。厚膜传感器可以设置在各种材料上，如金属、玻 璃、石头等。

至少一个传感器的连接导线也有利地以厚膜技术直接形成在待监测的 元件表面上。因此，可以避免到传感器的耗费的电缆铺设和与铺设电缆相关 的机械问题和电问题。

按照本发明的另一特征，多个传感器直接形成在待监测的元件的表面 上，并且通过现场总线相互连接。以这种方式可利用厚膜技术实现所谓的传 感器链，其通过现场总线相互连接。借助于这种传感器链可以检测元件，尤 其是支撑机构中的振动。通过使用现场总线用于数据通信可以去掉耗费的电 缆铺设。

所谓的现场总线也优选以厚膜技术直接形成在待监测的元件的表面上。 通过这种方式，带有传感器、连接导线和现场总线的元件可以以直接设置的 厚膜技术制造。传感器、或许还有连接导线以及必要时还有现场总线可以在 各元件的制造过程中就已经设置，这显著地降低了成本。

为避免所述通过现场总线相互连接的传感器携带寻址芯片，在各个传感 器中形成具有不同谐振频率的振荡回路。通过这种方式，可以通过传感器的 测量信号与传感器各自的谐振频率叠加，将每个信号与相应的传感器一一对 应起来。

用于形成传感器的糊料、或许还有用于形成连接导线以及必要时所需的 现场总线的糊料优选借助于可移动的装置直接烘烤在待监测的元件上。可移 动的装置替代通常在厚膜技术中使用的连续式炉。

糊料有利地在最高可达900℃的不同温度下烘烤。

糊料也可以在保护气体氛围下烘烤。保护气体氛围例如可以通过在糊料 周围喷射氮气形成。