本发明专利技术涉及一种用于测量元件(9)中出现的机械应力或振动的测量装置(M)，其中测量装置(M)包括可以力锁定的方式集成至元件(9)中的至少一个机电换能器(1)，以及经由信号线(2)连接至换能器(1)并且用于记录和处理换能器(1)传递的信号的至少一个电子单元(5)。为了改善布置的稳健性，根据本发明专利技术提供了一种至少部分地被壳体(8)包围的电子单元(5)，其中在电子单元(5)和壳体(8)之间提供有用于吸收壳体(8)和电子单元(5)之间相对运动的补偿区域(6)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】测量装置以及集成有测量装置的元件本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的测量装置。本专利技术进一步涉及一种集成有测量装置的元件。US 2003/0030565 Al中已知这种测量装置。在已知的测量装置中，用于检测轴承振动的机电换能器以及用于记录和处理换能器传递的信号的电子单元安装在印刷电路板上。该印刷电路板被壳体包围。在印刷电路板容纳该换能器和容纳该单元之间的中间空间用例如硅树脂的橡胶类基质填充。例如，US 6，252，334 BI中已知具有测量装置的另一元件。在这种情况下，控制电子设备借助提供有电镀通孔的接口板连接至压电换能器。控制电子设备安装在元件的外侦U。结果是，已知测量装置的应用领域受到限制。例如，所述测量装置不适于监测具有受热、受冷、暴露于流动介质等的表面的元件。例如，已知测量装置不适于测量直升飞机旋翼叶片、风力系统的转子叶片、机动车辆的轮缘和地轮等的应力。EP 2 372 802 A2公开了一种机电换能器，其中压电换能器和与其连接的导电迹线集成在由固化聚合物预浸料形成的整体复合材料中。DE 10 2006 035 274 Al描述了一种纤维增强元件，其中传感器单元、电源和发光二极管集成到纤维增强元件。传感器单元安装在纤维增强元件中性纤维的外部。由于保护免受机械应力的影响，电源和信号处理设置在纤维增强元件中性纤维的区域中。DE 10 2005 006 666 Al公开了一种压电传感器，包括压电测量值接收机、放大电路和用于外部电源线或信号线的至少一个连接。上述元件集成在支撑结构之上或之中。在已知的测量装置中，换能器和控制电子设备之间经由信号线建立的连接容易受到干扰。控制电子设备只在特定元件的情况下可集成在元件的中性纤维中。本专利技术解决的问题是消除了现有技术的缺点。特别地，目的是提供一种用于集成到元件的通用的和故障安全的测量装置，并提供一种元件。该问题通过权利要求1和18的特征得到解决。本专利技术有利的实施例从权利要求2至17的特征中变得显而易见。根据本专利技术，换能器以力锁定和材料锁定的方式直接连接至壳体，或者，换能器可经由元件以力锁定和材料锁定的方式连接至壳体。在本专利技术的含义内，特别地，“力锁定和材料锁定连接”意味着以力锁定和材料锁定的方式彼此连接的元件之间的振动基本无能量损失和/或相位偏移地进行传递。在本专利技术的含义内，就振动传播而言，以力锁定和材料锁定的方式彼此连接的多个元件表现地类似于一体式单个元件。振动的影响不会引起以力锁定和材料锁定的方式彼此连接的元件之间的相对运动。根据本专利技术的第一变体，换能器以力锁定和材料锁定的方式直接连接至壳体。当壳体集成至元件时，经由壳体将振动从元件直接传递至以力锁定和材料锁定的方式连接至所述壳体的换能器。有利地，壳体也以力锁定和材料锁定的方式集成至元件。根据本专利技术的第二变体，换能器可经由元件以力锁定和材料锁定的方式连接至壳体。即，在这种情况下，一旦集成到元件，首先建立换能器和壳体之间的力锁定和材料锁定连接。在这种情况下，元件和换能器之间的连接，以及元件和壳体之间的连接为力锁定和材料锁定的。这也确保了就振动传播而言壳体和换能器表现地类似于一体式元件。根据本专利技术，换能器直接连接至元件或经由壳体以力锁定和材料锁定的方式间接连接至元件，从而实现元件到换能器的最佳振动传递。避免振动传递中能量的损失或相位偏移。所提出的测量装置的特征在于，敏感度相对于现有技术有了相当大的提高。因此，例如可以检测极弱的地震弓I起的振动。根据本专利技术的另一特征，电子单元至少部分地被壳体包围，其中在电子单元和壳体之间提供有用于吸收壳体和电子单元之间相对运动的补偿区域。在电子单元和形成壳体的材料之间没有直接的力锁定连接。结果是，机械应力对壳体的影响引起电子单元和壳体之间的相对运动。补偿区域设计成使得形成壳体的材料只相对于电子单元移动，从而没有直接接触，因此没有机械应力传递至电子单元。这防止了电子单元受到从元件传递至壳体的机械应力而损坏。根据本专利技术提出的测量装置可集成至元件上。特别地，不必将电子单元设置在元件的中性纤维区域中。这对元件的设计和配置带来了新的自由度。根据一个有利的实施例，补偿区域由第一弹性材料制成的层形成。有利地，第一弹性材料为具有在0.001至1GPa的范围内的弹性模量和/或非线性弹性性能的材料。有利地，第一材料具有在0.1至1GPa的范围内的弹性模量。根据另一个有利的实施例，通过围绕单元浇铸生成该层。围绕电子单元的浇铸例如可借助注塑成型、压铸、树脂传递模塑、预浸料工艺、热压、高压釜真空袋工艺等实施。此夕卜，将第一弹性材料制成的预成型部件插入到电子单元或提供具有预成型部件的电子单元也是可行的。预成型部件可以为环、盖、板等。有利地，第一弹性材料由下述材料中的一种制成:PP、TPU、PA、PPS、环氧化物、LCP、TP1、PA1、PPS、PPSU、PEK、PEEK、苯酚、PE、硅树脂、橡胶、聚合物泡沫。第一弹性材料也可以是纤维增强的。纤维例如可以由E-玻璃、聚合物、芳族聚酰胺、碳、金属或陶瓷制成。这些也可以是天然纤维。可以设想使用纤维织物、多向纤维纱布、机织粗砂、单向无纺布、交叉帘布层(0° /90° )、交叉帘布层(0° /45° )、抓绒、连续纤维、或独立的长或短纤维形式的混纺纤维。根据可替代的实施例，补偿区域也可以是至少部分地围绕电子单元的间隙。提供间隙也可以使电子单元能够从形成该单元的材料机械地去親。还可能的是，围绕该层饶铸的电子元件至少部分被间隙包围。有利地，壳体由第二弹性材料制成。第二弹性材料可以是具有基本为线性弹性性能的材料。第二弹性材料有利地由以下材料中的一种形成:环氧化物、PA、苯酚、PE、PU、PP、TPU、LCP、TP1、PA1、PA、PPS、PPSU、P1、PEK、PEEK。特别地，第二弹性材料可以是纤维增强的。纤维例如可以由E-玻璃、聚合物、芳族聚酰胺、碳、金属或陶瓷制成。这些也可以是天然纤维。可以设想使用纤维织物、多向纤维纱布、机织粗砂、单向无纺布、交叉帘布层(0° /90° )、交叉帘布层(0° /45° )、抓绒、连续纤维、或独立的长或短纤维形式的混纺纤维。有利地，壳体为导电的。这使得能够经由壳体耗散电荷和/或屏蔽电子单元的电磁场效应。可屏蔽电子单元和/或换能器和/或信号线。可例如借助银导体浆料或借助碳纤维复合材料(CRP)形成屏蔽。根据一个特别有利的实施例，第一弹性材料的第一弹性模量小于第二弹性材料的第二弹性模量。此外，有利地，第二弹性材料的第二弹性模量大于形成元件的材料的第三弹性模量。因此，能够通过换能器、换能器板或补偿区域补偿弹性模量的减少。可特别有效地补偿相对运动和/或机械应力，而不会弱化元件。有利地，元件由纤维复合材料制成。例如，元件可由CRP、GFRP、或芳族聚酰胺加强塑料(ARP)制成。换能器可包括至少一个压电换能器。借助于这种换能器，例如能够检测元件的动态应变。此外，可分析固有振荡。另外，可执行声发射测量和/或超声波测量程序。使用压电换能器也使得能够提供具有电能的测量装置。压电换能器传递的电流例如可存储于测量装置的储能装置中。因此，能够自主提供具有电流的电子单元。另外，能够将测量值无线发送到置于元件外部的接收机。根据本专利技术一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量元件(9)中出现的机械应力或振动的测量装置(M)，其中所述测量装置(M)包括可集成至所述元件(9)中的至少一个机电换能器(1)，以及经由信号线(2)连接至所述换能器(1)并且用于记录和处理所述换能器(1)传递的信号的至少一个电子单元(5)，其中所述电子单元(5)至少部分地被壳体(8)包围，在所述电子单元(5)和所述壳体(8)之间提供有用于吸收所述壳体(8)和所述电子单元(5)之间相对运动的补偿区域(6)，其特征在于，所述换能器(1)以力锁定和材料锁定的方式直接连接至所述壳体(8)，或者，所述换能器(1)可经由所述元件(9)以力锁定和材料锁定的方式连接至所述壳体(8)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：瑞诺·彼得里切维奇，
申请(专利权)人：尹迪泰特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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