[发明专利]具有集成的温度测量的振动传感器

说明书

本发明涉及一种具有集成的温度测量的振动传感器，该振动传感器具有能够振动的薄膜以及用于使所述薄膜振动并用于测量所述薄膜的振动的压电驱动器，驱动器具有机械地串联连接的至少两个压电元件，其中至少一个第一压电元件由第一压电材料形成且至少一个第二压电元件由第二压电材料形成，并且通过检测至少一个压电元件的电容来确定温度。

技术领域

本发明涉及一种具有集成的温度测量的压电操作型振动限位开关。

背景技术

作为振动限位开关使用的振动传感器在现有技术中是已知的，其中，振动传感器具有能够被驱动器激励以形成振动的薄膜，由此能够激励布置在薄膜上的机械振动器进行振动。根据机械振动器被填充材料覆盖的水平以及该填充材料的粘度，机械振动器以特定频率进行振动，该特定频率被振动传感器检测并能够被转换成测量信号。

图8示出了现有技术中已知的特别地可作为振动限位开关使用的压电驱动型振动传感器。振动传感器具有能够被驱动器3激励以进行振动的薄膜5，且驱动器3包括多个具有开口9的环形压电元件7和环形压电元件7的电触点。典型地，压电元件7通过(布置在振动传感器1的薄膜5上并延伸穿过压电元件7的开口9的)连接螺钉17被朝向薄膜5拉紧，使得由电信号产生的压电元件7的振动被可靠地传递到薄膜5上。通常，装配陶瓷13和拉紧盘14布置在压电元件7和薄膜5之间，由此确保了机械振动至薄膜5的针对性引入以及压电元件7与通常由金属形成的薄膜5的电隔离和热调节。类似于薄膜5和压电元件7之间的装配陶瓷13和拉紧盘14，同样可以在拉紧螺栓19与压电元件7之间设置另外的装配陶瓷13和拉紧盘14，使得拉紧螺栓19也与压电元件7电绝缘。

压电元件7可以经由套管10与连接螺钉17绝缘，其中，套管10布置在开口9中且在这里未被示出。

压电元件7的电触点由布置在压电元件7的表面上且经由电缆25进行外部接触的电极8来实现。

被作为桨设计的两个机械振动器11通常布置在薄膜5的背向驱动器3的一侧，机械振动器将耦合在薄膜5中的振动传递到机械振动器11周围的介质。

上述类型的振动传感器，特别是用于流体的振动限位开关根据共振频率偏移原理进行工作。根据介质的覆盖水平、密度和温度，振动限位开关以不同的共振频率和振幅进行振动。在这里，共振频率的大小取决于介质的粘度。频率偏移取决于介质的密度和温度。

为了能够补偿温度对共振频率的影响，必须获知压电驱动器和/或振动元件处的温度。

通过所使用的材料的材料常数，特别是通过薄膜和振动元件的材料常数来获知温度对共振频率的影响。如果温度是已知的，则能够补偿由温度影响导致的共振频率偏移。在现有技术中，使用了图8中的由22表示的PT100型温度传感器。

在现有技术中的已知的振动传感器的情况下，可以想到的缺点在于，温度检测需要具有额外的空间要求、额外的成本和额外的配线的作为额外部件的温度传感器。

发明内容

本发明的目的在于进一步改进具有集成的温度测量的振动传感器，使得不需要单独的传感器。

根据本发明的具有集成的温度检测功能的振动传感器具有能够振动的薄膜和用于使薄膜振动并用于检测薄膜的振动的压电驱动器，其中，驱动器具有机械地串联连接的至少两个压电元件，其特征在于，至少一个第一压电元件由第一压电材料形成，且至少一个第二压电元件由第二压电材料形成，且通过检测至少一个压电元件的电容来确定温度。

通过使用由不同压电材料形成的至少两个压电元件，能够使两个不同的压电元件在它们的诸如耦合因数和介电常数等特性的方面具有不同的温度依赖性。以此方式，通过合适的材料组合，能够提供具有既可以用于宽温度范围又可以实现集成的温度检测的驱动器的振动传感器。