專利名稱：轉(zhuǎn)速傳感器的制作方法
轉(zhuǎn)速傳感器本發(fā)明涉及包括速度傳感器裝置的旋轉(zhuǎn)裝置，尤其但并不唯一地，本發(fā)明涉及透平機(jī)(turbomachine),諸如，潤(rùn)輪增壓器(turbocharger),所述透平機(jī)包括用于測(cè)量該透平機(jī)的壓縮機(jī)葉輪或渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的速度傳感器裝置。渦輪增壓器是用于以高于大氣(增壓)壓力的壓力向內(nèi)燃機(jī)的空氣進(jìn)口供應(yīng)空氣的公知裝置。傳統(tǒng)的渦輪增壓器通常包括安裝在渦輪機(jī)殼體中的旋轉(zhuǎn)軸上的排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪。渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)使得安裝在壓縮機(jī)殼體中的所述軸的另一端上的壓縮機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)葉輪將壓縮空氣輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率。已知提供具有傳感器裝置的渦輪增壓器來(lái)測(cè)量該渦輪增壓器的操作特性(例如渦輪增壓器的渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)速度)。任何這樣的操作特性可以被用作渦輪增壓器控制系統(tǒng)的一個(gè)參數(shù)，其可以增加至發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)或是形成發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的一部分。操作特性(例如渦輪增壓器的渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)速度)可以被用于監(jiān)控、防止或抵消任何渦輪增壓器超速等。已知的一種速度傳感器裝置包括位于將被測(cè)定旋轉(zhuǎn)速度的渦輪機(jī)葉輪附近的電極。該電極可以被安裝在例如容納渦輪機(jī)葉輪的渦輪機(jī)殼體的壁中所設(shè)置的孔中。隨著渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)潤(rùn)輪機(jī)葉輪的每個(gè)葉片掃(sweep)過(guò)該電極時(shí)，電極能夠檢測(cè)擾動(dòng)。所述擾動(dòng)可以是例如電容的擾動(dòng)、或電極處累積的電荷的擾動(dòng)、或例如該電極和渦輪機(jī)葉輪之間的電場(chǎng)的擾動(dòng)等。在渦輪機(jī)殼體中或在其周圍，可能存在明顯的噪音量。該噪音可能由渦輪機(jī)葉輪本身的旋轉(zhuǎn)、渦輪增壓器的一個(gè)或多個(gè)其他部件的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，或者是由例如電極附近存在的電場(chǎng)(例如由于靜電聚集產(chǎn)生)、或流過(guò)渦輪機(jī)殼體或周圍結(jié)構(gòu)(如車輛底盤)的電流引起的噪音。該噪音降低了電極處的信噪比，這可能使得難以或不能精確地和/或一致地確定任何擾動(dòng)的性質(zhì)(如，頻率或振幅)。因此，該噪音可能使得難以或不能精確地和/或一致地確定渦輪機(jī)葉輪的葉片(或者一般地，用速度傳感器裝置測(cè)量其旋轉(zhuǎn)速度的任何可旋轉(zhuǎn)體的凸(salient)構(gòu)件)的旋轉(zhuǎn)速度。另外，通常安裝時(shí)渦輪增壓器的至少一部分(如，作為發(fā)動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的部分)被接地。也就是說(shuō)，渦輪增壓器的該部分(如它的殼體)具有等于地電位的電位。實(shí)際上，將渦輪增壓器接地并不一定意味著渦輪增壓器和地面(例如土壤)之間存在電連接。例如，渦輪增壓器可以被電連接至電池的終端。在這個(gè)前提下，術(shù)語(yǔ)大地和地面可以指參考電位，該系統(tǒng)的其他部件的電壓可以相對(duì)于該參考電位而被測(cè)量。在這種情況中，接地的(earthed)或接地面的(grounded)可以指處于大地或地電位的部件。在上述包括位于潤(rùn)輪機(jī)葉輪附近的電極的已知的渦輪增壓器中，電極和渦輪增壓器的接地部分之間可能存在電位差。電極和渦輪增壓器的接地部分之間的電位差可能引起電極和接地部分之間的電荷泄露。這種電荷泄漏可能對(duì)速度傳感器的性能造成不利影響。例如，電荷泄漏可能降低速度傳感器的信噪比并因此使得速度傳感器不能精確地確定渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分(如，渦輪機(jī)葉輪或壓縮機(jī)葉輪)的速度。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)體凸構(gòu)件(如，渦輪機(jī)葉輪或壓縮機(jī)葉輪的葉片)的旋轉(zhuǎn)速度的速度傳感器裝置，其能消除或緩解于此處或其他地方確定的現(xiàn)有技術(shù)的問題，或提供替代現(xiàn)有技術(shù)的速度傳感器裝置的方案。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種旋轉(zhuǎn)裝置，包括第一部分、相對(duì)于該第一部分可旋轉(zhuǎn)并包括至少一個(gè)凸構(gòu)件的可旋轉(zhuǎn)體，以及在測(cè)量所述至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度中使用的速度傳感器裝置，該速度傳感器裝置包括:信號(hào)電極，其至少一部分位于可旋轉(zhuǎn)體和第一部分之間，在使用中信號(hào)電極和第一部分之間存在電位差，信號(hào)電極被配置成在使用中輸出第一信號(hào)，其是所述至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)；屏蔽電極(guardelectrode)，屏蔽電極的至少一部分位于信號(hào)電極和第一部分之間，該屏蔽電極通過(guò)至少第一電絕緣部分與信號(hào)電極分開，并且該屏蔽電極通過(guò)至少第二電絕緣介電部分與第一部分分開；以及緩沖器裝置，被配置成在使用中向屏蔽電極提供第二電信號(hào)，該第二電信號(hào)被配置成使屏蔽電極處于一個(gè)電位以使信號(hào)電極和屏蔽電極之間的電位差小于信號(hào)電極和第一部分之間的電位差。在使用中所述第一部分可以處于局部地電位。緩沖器裝置可以被配置成在使用中使得第二信號(hào)比第一信號(hào)經(jīng)歷較少的電阻抗。緩沖器裝置可以被配置成接收第一信號(hào)并根據(jù)第一信號(hào)將第二信號(hào)提供至屏蔽電極。第一和第二信號(hào)可以具有大致相同的電壓以使信號(hào)電極和屏蔽電極之間的電位差大致為零。緩沖器裝置可以包括放大器。該放大器可以是單位增益緩沖放大器。信號(hào)電極可以被連接至直流(DC)電源，該直流電源形成信號(hào)電極和第一部分之間的電位差。緩沖器裝置可以包括在直流電源和屏蔽電極之間的電連接。屏蔽電極和旋轉(zhuǎn)裝置的局部接地部分之間可能存在電位差。屏蔽電極和局部接地部分之間的電位差可以形成可被稱為抑制電場(chǎng)的電場(chǎng)。信號(hào)電極和屏蔽電極中的至少一個(gè)可以是部分環(huán)形(part-annular)。屏蔽電極可以被配置成使信號(hào)電極和第一部分之間垂直于信號(hào)電極的直線路徑通過(guò)屏蔽電極。信號(hào)電極和屏蔽電極可以通過(guò)插入可旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的插入物來(lái)支持。第三電絕緣介電部分可以被設(shè)置在信號(hào)電極上，以使第三電絕緣介電部分在信號(hào)電極和可旋轉(zhuǎn)體之間。旋轉(zhuǎn)裝置的所述第一部分可以是該旋轉(zhuǎn)裝置的殼體的一部分。如果存在，信號(hào)電極、屏蔽電極、第一電絕緣介電部分、第二電絕緣介電部分和第三電絕緣介電部分中的一個(gè)的至少一部分可以設(shè)置為該旋轉(zhuǎn)裝置的一部分上的涂層。旋轉(zhuǎn)裝置的所述部分是旋轉(zhuǎn)裝置的所述第一部分。如果存在，信號(hào)電極、屏蔽電極、第一電絕緣介電部分、第二電絕緣介電部分和第三電絕緣介電部分中的至少兩個(gè)可以在相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸線的徑向方向上形成堆疊(stack)ο旋轉(zhuǎn)裝置可以是壓縮機(jī)、渦輪機(jī)或渦輪增壓器。可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以是壓縮機(jī)葉輪或渦輪機(jī)葉輪，且凸構(gòu)件可以是該壓縮機(jī)葉輪或渦輪機(jī)葉輪的葉片。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種測(cè)量旋轉(zhuǎn)裝置的可旋轉(zhuǎn)體的凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的方法，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括第一部分以及具有信號(hào)電極、屏蔽電極和緩沖器裝置的速度傳感器裝置，該信號(hào)電極的至少一部分位于可旋轉(zhuǎn)體和所述第一部分之間，該屏蔽電極的至少一部分位于信號(hào)電極和所述第一部分之間；所述方法包括:使可旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)；將第一電信號(hào)提供至信號(hào)電極以使在信號(hào)電極和所述第一部分之間存在電位差；緩沖器裝置將第二電信號(hào)提供至屏蔽電極，該第二電信號(hào)使屏蔽電極處于一個(gè)電位以使信號(hào)電極和屏蔽電極之間的電位差小于信號(hào)電極和所述第一部分之間的電位差；信號(hào)電極輸出輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)是至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)；以及使用由凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)引起的輸出信號(hào)的變化來(lái)測(cè)量凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度。從以下的說(shuō)明本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)選特征將很明顯。現(xiàn)在將參考附圖僅通過(guò)示例的方式來(lái)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，其中:

圖1示意性地描述了通過(guò)可變幾何構(gòu)造渦輪增壓器的軸向橫截面；圖2示意性地描述了圖1的可變幾何構(gòu)造渦輪增壓器的一部分和已知的速度傳感器裝置的簡(jiǎn)化視圖；圖3是示意性地描述由圖2的速度傳感器裝置提供的第一輸入的曲線圖；圖4示意性地描述圖1的渦輪增壓器的一部分和圖2中示出的速度傳感器裝置的另一視圖；圖5示意性地描述圖1的渦輪增壓器的一部分和第一速度傳感器裝置，該渦輪增壓器和第一速度傳感器裝置是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置；圖6示意性地描述圖1的渦輪增壓器的一部分和第二速度傳感器裝置，該渦輪增壓器和第二速度傳感器裝置是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置；圖7示意性地描述圖6中示出的旋轉(zhuǎn)裝置的一部分的替代圖示；圖8示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置的渦輪增壓器的一部分的橫截面圖；如果這涉及當(dāng)前權(quán)利要求，則(32)是至將被應(yīng)用至表面的電極的連接。在此情況中將不存在‘T’截面。圖9示出圖8所示渦輪增壓器的電極組件部分的放大圖；如圖8，電極是與所述連接接觸的水平線，如在圖10所示。圖10示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置的電極組件部分的橫截面圖；圖11示意地描述可形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置的一部分的電極組件的一部分；以及圖12示意地描述通過(guò)可以形成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置的電極組件的一部分的已涂層的渦輪增壓器的一部分的橫截面。圖1示出一種可變幾何構(gòu)造渦輪增壓器，包括通過(guò)中心軸承殼體3相互連接的可變幾何構(gòu)造渦輪機(jī)殼體I和壓縮機(jī)殼體2。渦輪增壓器軸4通過(guò)軸承殼體3從渦輪機(jī)殼體I延伸至壓縮機(jī)殼體2。渦輪機(jī)葉輪5安裝在軸4的一端以用于在渦輪機(jī)殼體I中旋轉(zhuǎn)，且壓縮機(jī)葉輪6被安裝在軸4的另一端以用于在壓縮機(jī)殼體2中旋轉(zhuǎn)。軸4在位于軸承殼體3中的軸承組件上繞著渦輪增壓器軸線4a旋轉(zhuǎn)。
渦輪機(jī)殼體I限定進(jìn)口蝸殼7，氣體被從內(nèi)燃機(jī)(未示出)傳送至進(jìn)口蝸殼7。排氣經(jīng)由環(huán)形進(jìn)口通道9和渦輪機(jī)葉輪5從進(jìn)口室7流至軸向出口通道8。進(jìn)口通道9在一側(cè)上由可動(dòng)的環(huán)形壁構(gòu)件11 (通常被稱作“噴嘴環(huán)”)的徑向壁的表面10限定，而在相反的一側(cè)上由環(huán)形保護(hù)罩12限定，該環(huán)形保護(hù)罩形成進(jìn)口通道9的面向噴嘴環(huán)11的壁。保護(hù)罩12覆蓋渦輪機(jī)殼體I中的環(huán)形凹部13的開口。噴嘴環(huán)11支撐許多周向地且等間距地隔開的入口葉片14，每個(gè)入口葉片14延伸經(jīng)過(guò)進(jìn)口通道9。葉片14被定向成使流動(dòng)通過(guò)進(jìn)口通道9的氣體朝著渦輪機(jī)葉輪5的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)向。當(dāng)噴嘴環(huán)11接近環(huán)形保護(hù)罩12時(shí)，葉片14通過(guò)保護(hù)罩12中適當(dāng)配置的槽縫突出到凹部13中。在另一實(shí)施方式中(未示出)，進(jìn)口通道的壁可以設(shè)置有葉片，且噴嘴環(huán)設(shè)置有凹部和保護(hù)罩。噴嘴環(huán)11的位置由驅(qū)動(dòng)器(actuator)組件(例如US5，868，552中公開的驅(qū)動(dòng)器組件類型)控制。驅(qū)動(dòng)器(未示出)可操作以通過(guò)驅(qū)動(dòng)器輸出軸(未示出)調(diào)整噴嘴環(huán)11的位置，該驅(qū)動(dòng)器輸出軸被連接至軛(yoke) 15。該軛15又接合支撐噴嘴環(huán)11的軸向延伸可移動(dòng)桿16。因此，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器的適當(dāng)控制(例如可以是氣動(dòng)的或電動(dòng)的)，桿16的軸向位置可以被控制，因此噴嘴環(huán)11的軸向位置可以被控制。噴嘴環(huán)11具有軸向延伸的徑向內(nèi)部和外部環(huán)形凸緣(flange) 17和18，凸緣17和18延伸至設(shè)置在渦輪機(jī)殼體I中的環(huán)形腔19中。內(nèi)部和外部密封圈20和21被設(shè)置以分別關(guān)于環(huán)形腔19的內(nèi)部和外部環(huán)形表面密封噴嘴環(huán)11，同時(shí)允許噴嘴環(huán)11在環(huán)形腔19中滑動(dòng)。內(nèi)部密封圈20支撐在形成于腔19的徑向內(nèi)部環(huán)形表面中的環(huán)形凹槽中且承受噴嘴環(huán)11的內(nèi)部環(huán)形凸緣18。外部密封圈20支撐在形成于腔19的徑向外部環(huán)形表面中的環(huán)形凹槽中且承受噴嘴環(huán)11的外部環(huán)形凸緣18。從進(jìn)口室7流至出口通道8的氣體通過(guò)渦輪機(jī)葉輪5且因此轉(zhuǎn)矩被應(yīng)用至軸4以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)葉輪6。壓縮機(jī)殼體2中的壓縮機(jī)葉輪6的旋轉(zhuǎn)使得空氣進(jìn)口 22中的周圍空氣增壓，且將增壓的空氣輸送至空氣出口蝸殼23，增壓的空氣被從空氣出口蝸殼23饋送至內(nèi)燃機(jī)(未示出)。渦輪機(jī)葉輪5的速度取決于氣體通過(guò)環(huán)形進(jìn)口通道9的速率。對(duì)于流進(jìn)進(jìn)口通道9的氣體的固定速率，氣體速率是進(jìn)口通道9的寬度的函數(shù)，該寬度通過(guò)控制噴嘴環(huán)11的軸向位置是可調(diào)的。圖1示出的環(huán)形進(jìn)口通道9是完全打開的。進(jìn)口通道9可以通過(guò)將噴嘴環(huán)11的表面10朝向保護(hù)罩12移動(dòng)而被關(guān)閉成最小?？赡芟Ｍ軌驕y(cè)量渦輪增壓器的渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)速度，例如，圖1的渦輪增壓器的渦輪機(jī)葉輪。圖2示意性地描述圖1的渦輪增壓器的一部分和已知的速度傳感器裝置30。壓縮機(jī)葉輪6與軸向空氣進(jìn)口 22和壓縮機(jī)殼體2的一部分的簡(jiǎn)化的視圖被一起示出。速度傳感器裝置30包括電極32，該電極32延伸通過(guò)壓縮機(jī)殼體2中設(shè)置的孔34。電極32鄰近壓縮機(jī)殼體2的內(nèi)壁36,形成壓縮機(jī)殼體2的內(nèi)壁36的一部分或從壓縮機(jī)殼體2的內(nèi)壁36延伸。電極32可以經(jīng)由電線38等與另外的電氣部件電連接。壓縮機(jī)葉輪6的旋轉(zhuǎn)使得壓縮機(jī)葉輪6的葉片40掃過(guò)電極32或被電極32掃過(guò)。電極32檢測(cè)由于葉片40通過(guò)而產(chǎn)生的擾動(dòng)。這些擾動(dòng)可以是電容、電場(chǎng)、電極獲得或丟失的電荷等的擾動(dòng)。圖3是示意性地描述可以由圖2中的電極提供至例如另外的電子器件的第一輸入50。第一輸入50的信號(hào)振幅作為時(shí)間的函數(shù)周期性地變化。周期性可以例如對(duì)應(yīng)于渦輪機(jī)葉輪的葉片經(jīng)過(guò)電極的通過(guò)時(shí)間，因此渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)速度可以根據(jù)該周期性計(jì)算。信號(hào)振幅可以例如從IV改變至3V。信號(hào)振幅可以作為例如電極表面積、旋轉(zhuǎn)凸構(gòu)件(在此情況中為壓縮機(jī)葉輪的葉片)的尺寸和形狀以及抑制(containment)電位的大小(以下討論)的函數(shù)而改變。 圖4示出圖1和2中所示的可變幾何構(gòu)造渦輪增壓器的一部分的示意圖。圖4還示出傳感器裝置30的部分電路的示意圖示?？梢钥闯鲭姌O32位于壓縮機(jī)葉輪6和壓縮機(jī)殼體2之間。壓縮機(jī)葉輪6和壓縮機(jī)殼體2都可以為局部地電位(有時(shí)稱為虛擬接地)。術(shù)語(yǔ)局部地電位可以指參考電位，相對(duì)于該參考電位渦輪增壓器的其他部件的電壓可以被測(cè)量。壓縮機(jī)葉輪6和壓縮機(jī)殼體可以說(shuō)是位于局部地電位，因?yàn)閴嚎s機(jī)葉輪6和壓縮機(jī)殼體2被電連接至渦輪增壓器是其一部分的發(fā)動(dòng)機(jī)，且該發(fā)動(dòng)機(jī)被電連接至電池的端子。在這種情況中，所述電池端子的電位處于渦輪增壓器的其他部件的電壓相對(duì)于其被測(cè)量的電位(即，局部地電位)。壓縮機(jī)葉輪6和/或壓縮機(jī)殼體可以是電導(dǎo)體。例如，它們可以由金屬制成。但是，在一些實(shí)施方式中，壓縮機(jī)葉輪6可以由如塑料材料或陶瓷材料的電絕緣材料形成。電極32經(jīng)由電阻44被電連接至DC電源42。DC電源42形成電極32和局部接地部分(壓縮機(jī)葉輪6和壓縮機(jī)殼體2)之間的電位差，且因此形成電極32和局部接地部分之間的電場(chǎng)。電極32和局部接地部分之間的電位差可以稱為抑制電勢(shì)，而由抑制電勢(shì)形成的電場(chǎng)可以被稱為抑制電場(chǎng)。由電極32形成的電場(chǎng)的擾動(dòng)可以導(dǎo)致通過(guò)電極32提供至另外的電子器件(如圖3中所示)的第一輸入的變化。由電極32提供至另外的電子器件的第一輸入可以經(jīng)由信號(hào)輸出46提供。由電極32生成的電場(chǎng)的擾動(dòng)可以由掃過(guò)電極32且因此通過(guò)電極32和局部接地部分之間的電場(chǎng)的壓縮機(jī)葉輪6的葉片40引起。 為了能夠建立電極32和壓縮機(jī)殼體2 (以及壓縮機(jī)葉輪6)之間的電位差，電極32被從壓縮機(jī)殼體2 (和壓縮機(jī)葉輪6)電隔離。電極32通過(guò)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間存在的電絕緣材料被從壓縮機(jī)殼體2 (壓縮機(jī)葉輪6)電隔離。電極和壓縮機(jī)葉輪6之間的電絕緣材料是來(lái)自壓縮機(jī)進(jìn)氣口的空氣。電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的電絕緣材料采用絕緣體層48的形式。絕緣體層48可以由任何合適的電絕緣材料制成。例如，絕緣體層48可以由塑料材料或陶瓷材料形成。絕緣體層48由不僅僅是電絕緣而且是介電材料的材料形成。由于實(shí)際上介電絕緣體層48在電極32和壓縮機(jī)殼體2之間，電極32、介電絕緣體層48和壓縮機(jī)殼體2可以形成電容器。該電容器在圖4中以虛線表示為50。電容器50被示出將電極32連接至壓縮機(jī)殼體2。但是，將理解圖4中所示的電容器50僅僅用于幫助理解。如其所示電容器50不存在。相反，電容器50表不由電極32、介電絕緣體層48和壓縮機(jī)殼體2形成的電容器。電容器50可以允許電荷從電極32流至局部接地的壓縮機(jī)殼體2。電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的電荷轉(zhuǎn)移可以稱為電荷泄漏并可能不利地影響由傳感器裝置30的電極32提供至輸出46的信號(hào)。例如，電荷泄漏可能減小在傳感器裝置30的輸出46處提供的信號(hào)的振幅。由于通過(guò)電介質(zhì)(在此情況中是絕緣體層48)的泄漏電流在電容器中發(fā)生電荷泄漏。通常，在包括由電介質(zhì)隔離的兩個(gè)極板(Plate)的電容器的操作期間，假設(shè)電介質(zhì)將有效地阻止電流通過(guò)電容器的流動(dòng)(即，電荷的移動(dòng))。這是因?yàn)殡娊橘|(zhì)通常具有較高的電阻。盡管電介質(zhì)的電阻較高，但是一些電流可以流過(guò)它而引起電容器極板之間的電荷泄漏。另外，因?yàn)殡姌O32和壓縮機(jī)殼體2之間的電荷泄漏可以將電極32電連接至壓縮機(jī)殼體2，關(guān)于局部接地的任何干擾可以被從局部接地的壓縮機(jī)殼體耦合至電極32。關(guān)于局部接地的干擾因此可以消極地影響提供至傳感器裝置30的輸出46的信號(hào)，且因此消極地影響由傳感器裝置30進(jìn)行的速度測(cè)量的精確度。本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)防止或基本限制電極32和壓縮機(jī)殼體2之間發(fā)生的電荷泄漏來(lái)改善速度傳感器裝置的操作性能。圖5不出本發(fā)明第一實(shí)施方式的一部分的不意圖。其中適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,相同編號(hào)被用于圖5所示實(shí)施方式的等同元件和圖4所示元件。本發(fā)明的該實(shí)施方式中的傳感器裝置30a在幾個(gè)方面不同于圖4所示的傳感器裝置30。傳感器裝置30a具有位于電極32 (可以被稱為信號(hào)電極)和壓縮機(jī)殼體2之間的另外的屏蔽電極52。在此情況中，壓縮機(jī)殼體2構(gòu)成渦輪增壓器的第一部分。如先前所討論的，在使用中壓縮機(jī)殼體2將被局部接地并因此處于局部地電位。傳感器裝置30a還具有第一、第二和第三絕緣體層48a、48b和48c。以與如圖4所示關(guān)于傳感器裝置描述的絕緣體層48類似的方式，圖5所示實(shí)施方式中的絕緣體層48a、48b和48c可以由任何合適的電介質(zhì)、電絕緣材料制成。優(yōu)選地,絕緣材料應(yīng)該具有低介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度。合適的絕緣材料的示例是Mylar 。當(dāng)在25°C的溫度下Mylar 被暴露在交變電場(chǎng)時(shí)，Mylar 具有大約7000V每毫米的典型介電強(qiáng)度。在25°C的溫度和IkHz的交變電場(chǎng)頻率時(shí)，MylaKE)具有大約是自由空間的介電常數(shù)(ε J的3.2倍的典型的介電常數(shù)。絕緣體層48a、48b和48c被定位以使第一絕緣體層48a位于壓縮機(jī)殼體2和屏蔽電極52之間，第二絕緣體層48b位于屏蔽電極52和信號(hào)電極32之間，而第三絕緣體層48c位于信號(hào)電極32和壓縮機(jī)葉輪6之間。應(yīng)當(dāng)理解，盡管第一和第二絕緣體層48a和48b形成接觸它們各自相鄰的電導(dǎo)體部分(壓縮機(jī)殼體2、屏蔽電極52和信號(hào)電極32)的電絕緣介電部分，第三絕緣體層48c形成與信號(hào)電極32接觸但不與壓縮機(jī)葉輪6接觸的電絕緣介電部分。應(yīng)當(dāng)理解，這是因?yàn)槿绻谌^緣體層48c與壓縮機(jī)葉輪6接觸，則可能妨礙壓縮機(jī)葉輪6的旋轉(zhuǎn)和/或減少至壓縮機(jī)葉輪6的氣流。這可能消極地影響渦輪增壓器的壓縮機(jī)的性能。應(yīng)當(dāng)理解在一些實(shí)施方式中，形成絕緣體層48a、48b和48c的材料可以是氣體材料(如空氣)。在第三絕緣體層48c由氣體形成的情況中，絕緣體層48c可以與壓縮機(jī)葉輪6接觸。在一些實(shí)施方式中，絕緣體層48a、48b和48c每一個(gè)可以由多種材料形成。例如，第一和/或第二絕緣體層48a和48b可以包括一個(gè)固體狀態(tài)(例如塑料或陶瓷材料)的材料層和一個(gè)氣體狀態(tài)(如空氣)的材料層。信號(hào)電極32和屏蔽電極52被電連接至緩沖器裝置54。緩沖器裝置54包括緩沖放大器58。信號(hào)電極32被電連接至緩沖放大器58的第一輸入56。緩沖放大器58的輸出60被連接至緩沖放大器50的第二輸入62并被連接至屏蔽電極52。在所示實(shí)施方式中，緩沖放大器58的第一輸入56是非反相輸入(由+表不)而第二輸入62是反相輸入(由-表示)。緩沖放大器58作用以使得其從輸出60輸出基本與由信號(hào)電極32提供至輸入56的信號(hào)相同的信號(hào)。因?yàn)榫彌_放大器58作用以使得其輸出基本與輸入信號(hào)相同的信號(hào)(即，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)具有基本相同的振幅)，所以緩沖放大器可以被稱為單位增益緩沖放大器。
由于實(shí)際上緩沖放大器58的輸出60被提供至屏蔽電極52，屏蔽電極被保持在基本與信號(hào)電極32的電位相同的電位。因?yàn)槠帘坞姌O52的電位基本與信號(hào)電極32的電位相同，在信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間基本不存在電位差。由于實(shí)際上在信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間基本不存在電位差，所以在信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間基本不存在電場(chǎng)。這意味著在信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間基本不存在電荷運(yùn)動(dòng)。因此，從信號(hào)電極32產(chǎn)生極少的電荷泄漏，因此與不包括屏蔽電極52和緩沖器裝置54的傳感器裝置相比，傳感器裝置30a的操作性能改善。屏蔽電極可以通過(guò)緩沖器裝置被保持在一個(gè)電位以使電場(chǎng)被形成在屏蔽電極和壓縮機(jī)的局部接地部分之間。該電場(chǎng)可以被稱為抑制電場(chǎng)。該抑制電場(chǎng)可以增強(qiáng)由可旋轉(zhuǎn)體(在此情況中為壓縮機(jī)葉輪)的旋轉(zhuǎn)引起的任何擾動(dòng)的影響，例如電場(chǎng)的擾動(dòng)、電容的擾動(dòng)或在電極裝置中或電極裝置上電荷的累積或丟失的擾動(dòng)。盡管壓縮機(jī)殼體2關(guān)于信號(hào)電極32處于不同的電位，但是信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間基本沒有電荷泄漏。這是因?yàn)槠帘坞姌O52位于信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間且因?yàn)槠帘坞姌O52基本上使存在于信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2的方向上的屏蔽電極52之間的任何電場(chǎng)無(wú)效。因?yàn)樾盘?hào)電極32和屏蔽電極56之間的電場(chǎng)基本為零，基本不存在作用在信號(hào)電極32中的電荷上以弓丨起從信號(hào)電極32向壓縮機(jī)殼體2的電荷泄漏的力。緩沖放大器58產(chǎn)生基本與從信號(hào)電極32提供至輸入56的信號(hào)相同的輸出信號(hào)60。使用緩沖放大器的輸出供給屏蔽電極52(與使用直接連接到信號(hào)電極32相反)可以是有益的，因?yàn)橛糜谛纬呻娢坏木彌_放大器58的使用將不從信號(hào)電極32吸引任何電流。相反，電流將從緩沖放大器58被吸引，這可以具有從信號(hào)電極32隔離的電源。由于實(shí)際上緩沖放大器58基本不從信號(hào)電極32吸引電流以在屏蔽電極52處形成電位，在屏蔽電極52處形成電位對(duì)由信號(hào)電極32檢測(cè)的信號(hào)基本沒有影響。在缺少緩沖放大器58的情況下，如果明顯的電流從信號(hào)電極32被吸引以給屏蔽電極52供電(即在屏蔽電極52處形成電位)，則由信號(hào)電極32提供的信號(hào)可能受到不利的影響，從而不能精確地反映壓縮機(jī)葉輪6的旋轉(zhuǎn)速度。緩沖放大器作用以使得向屏蔽電極52輸出基本與由信號(hào)電極32提供至緩沖放大器58的輸入56相同的信號(hào)60。但是，由緩沖放大器58在其輸出60處產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)受小于由信號(hào)電極32提供至緩沖放大器58的輸入56的信號(hào)所經(jīng)受的電阻抗的電阻抗。由于實(shí)際上緩沖放大器58在屏蔽電極52處建立電位，并因?yàn)閴嚎s機(jī)殼體2處于局部地電位，在屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間可能存在電位差。如前文所述，因?yàn)樵谄帘坞姌O52和壓縮機(jī)殼體2之間存在電位差,所以在屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間將存在電場(chǎng)。由于實(shí)際上在屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間存在電場(chǎng)，并因?yàn)樗鼈儽挥呻娊橘|(zhì)電絕緣材料形成的絕緣體層48a隔開,所以屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2將形成電容器。由屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2形成的電容器由附圖的虛線中示出的電容器50a描述。因?yàn)槠帘坞姌O52、絕緣體層48a和壓縮機(jī)殼體2形成電容器，所以在屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間可能存在電荷泄漏。但是由于實(shí)際上提供至屏蔽電極52的信號(hào)所經(jīng)歷的阻抗小于信號(hào)電極32提供的信號(hào)所經(jīng)歷的阻抗，所以如果屏蔽電極52不存在，屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間的電流泄漏將小于信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的電流泄漏。如上文所述，提供至屏蔽電極52的信號(hào)所經(jīng)歷的阻抗小于信號(hào)電極32提供的信號(hào)所經(jīng)歷的阻抗的原因是因?yàn)槠帘坞姌O52由緩沖放大器58供電。因?yàn)槠帘坞姌O52由緩沖放大器58供電，因而屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間發(fā)生的任何電荷泄漏將從緩沖放大器58吸引電流而不從給信號(hào)電極32供電的DC電源42吸引電流。因此屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間的電荷泄漏將不影響信號(hào)電極32提供至傳感器裝置30a的輸出46的信號(hào)。盡管所描述的實(shí)施方式具有緩沖器裝置，該緩沖器裝置具有單位增益緩沖放大器，但是將理解任何合適的放大器可以被用作緩沖器裝置的一部分。從附圖中可以看出屏蔽電極52大于信號(hào)電極32。特別地，屏蔽電極52延伸以使其軸向長(zhǎng)度比信號(hào)電極32長(zhǎng)。這意味著在信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間不存在垂直于信號(hào)電極32、不通過(guò)屏蔽電極52的直線路經(jīng)。也就是說(shuō)，信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間不存在不通過(guò)屏蔽電極52的徑向路經(jīng)。與信號(hào)電極32相比屏蔽電極52的較大尺寸確保屏蔽電極52基本阻止信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的基本垂直于信號(hào)電極32 (即徑向)的任何電場(chǎng)。因?yàn)榕c信號(hào)電極32相比屏蔽電極52的較大尺寸基本阻止了信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的基本垂直于信號(hào)電極32 (即徑向)的電場(chǎng)的形成,所以由信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間在基本垂直于信號(hào)電極32的方向(即,基本為徑向的)上的電荷的運(yùn)動(dòng)所引起的電荷泄漏基本被阻止。從而，因?yàn)橛尚盘?hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間在基本垂直于信號(hào)電極32的方向(即，基本為徑向)上的電荷的運(yùn)動(dòng)引起的電荷泄漏基本上被防止，所以信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的電荷泄漏的總量被減小。圖6和7示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置的一部分的不同表示。本發(fā)明的該實(shí)施方式與圖5所示的非常相似。整個(gè)附圖中對(duì)于等同特征被賦予相同的編號(hào)。圖6和7中所示的實(shí)施方式不同于圖5所示的實(shí)施方式之處在于:傳感器裝置30b的緩沖器裝置54a不包括緩沖放大器，而是包括屏蔽電極52和直流電源42之間的連接。以與先前描述的實(shí)施方式類似的方式，緩沖器裝置54a供應(yīng)至屏蔽電極52的信號(hào)所經(jīng)歷的電阻抗小于信號(hào)電極32提供的信號(hào)所經(jīng)歷的阻抗。由于實(shí)際上屏蔽電極52被連接至DC電源42，屏蔽電極52被保持在基本與DC電源42相同的電位下。因?yàn)槠帘坞姌O52基本上與DC電源42的電位相同且因?yàn)镈C電源42也為信號(hào)電極32供電,與信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的電位差相比,屏蔽電極52和信號(hào)電極32之間的電位差是小的。因而，與缺少屏蔽電極52的情況下信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體2之間的電荷泄漏相比，信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間的電荷泄漏是小的。在一些情況中，信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間的電荷泄漏基本被阻止。與先前實(shí)施方式一樣，這意味著信號(hào)電極32和壓縮機(jī)殼體52之間的電荷泄漏也將基本被阻止。電荷泄漏將優(yōu)先在屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間發(fā)生，至少部分因?yàn)閷?shí)際上屏蔽電極52比傳感器電極32離壓縮機(jī)殼體2近。如先前所討論的，屏蔽電極52、第一絕緣體層48a和局部接地壓縮機(jī)殼體2形成電容器。該電容器由圖6和7的虛線中示出的電容器50a象征性地表示。以類似的方式，信號(hào)電極32、第二絕緣體層48b和屏蔽電極52之間形成第二電容器。該電容器由圖6和7的虛線中示出的電容器50b象征性地表示。如前所述，信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間可以基本沒有電荷泄漏(即，經(jīng)由電容器50b)，因?yàn)樾盘?hào)電極32和屏蔽電極52之間可以基本沒有電位差。在根據(jù)圖6和7所示的本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)電連接至為信號(hào)電極32供電的DC電源42的屏蔽電極52的使用能夠加強(qiáng)(并因此提高)信號(hào)電極32產(chǎn)生的信號(hào)的強(qiáng)度。還發(fā)現(xiàn)在一段時(shí)間之后，在該時(shí)間期間傳感器裝置30b經(jīng)歷了屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體上電荷的穩(wěn)定化(因此二者之間的電場(chǎng)的穩(wěn)定化)，屏蔽電極可以抑制局部接地的壓縮機(jī)殼體的電位發(fā)生的干擾，否則該干擾可能引起在信號(hào)電極32處產(chǎn)生信號(hào)。如關(guān)于先前實(shí)施方式的討論及如在圖6中所見，優(yōu)選屏蔽電極52將大于信號(hào)電極32。在一些實(shí)施方式中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，設(shè)定屏蔽電極尺寸使得其在每個(gè)方向上從信號(hào)電極向外延伸至少Imm對(duì)于屏蔽電極有效運(yùn)行是有益的。例如，在屏蔽電極和信號(hào)電極是部分環(huán)形的情況中，屏蔽電極可以軸向地延伸超過(guò)信號(hào)電極的圓周邊緣至少1_。圖7示意性地描述了圖6所示旋轉(zhuǎn)裝置的一部分的替代表示。旋轉(zhuǎn)裝置的元件由電氣符號(hào)表示。屏蔽電極52和局部接地的壓縮機(jī)殼體2被示為通過(guò)電容器50b象征性地連接(虛線中所示)。由于壓縮機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)而引起的壓縮機(jī)葉輪6和信號(hào)電極32之間的電場(chǎng)的擾動(dòng)由AC電源64表不。圖5所示本發(fā)明的實(shí)施方式可以被稱為具有有源屏蔽電極，而圖6所示的實(shí)施方式可以被稱為具有無(wú)源屏蔽電極。圖5所示實(shí)施方式可以被稱為具有有源屏蔽電極，由于實(shí)際上屏蔽電極52被連接至緩沖放大器58并由緩沖放大器58供電。緩沖放大器58具有其自身的電源，該電源與DC電源42的電源是分開的。另外，提供至屏蔽電極52的信號(hào)變化以便匹配信號(hào)電極32處的信號(hào)。相反，圖6所示的實(shí)施方式中的可以被稱為無(wú)源的屏蔽電極52由為信號(hào)電極32供電的同一個(gè)DC電源42供電。提供至屏蔽電極的信號(hào)可以不作為中心電極32處的信號(hào)的函數(shù)而改變。圖8和9示出一種提出的方式，在該方式中根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)電極和屏蔽電極可以被安裝在渦輪增壓器的壓縮機(jī)內(nèi)。圖8示出通過(guò)軸流壓縮機(jī)進(jìn)口 22的上部的剖面圖。插入物66被容納在由壓縮機(jī)殼體2限定的軸流壓縮機(jī)進(jìn)口 22中。插入物66優(yōu)選地由電絕緣材料形成以使電極32被從壓縮機(jī)殼體2的局部地電位電隔離。例如，該插入物可以由塑料或陶瓷材料制造。插入物66可以被設(shè)計(jì)成執(zhí)行多種功能。例如，插入物66可以形成噪音擋板或地圖寬度增強(qiáng)(MWE)結(jié)構(gòu)?？商娲兀鶕?jù)本發(fā)明插入物66可以僅支撐速度傳感器裝置的一部分(例如，電極組件68)。在圖8和9所示的實(shí)施方式中，插入物66支撐電極組件68。根據(jù)圖5和6所示的任一個(gè)實(shí)施方式電極組件68包括信號(hào)電極32、絕緣體層48b和屏蔽電極52。電極組件68被插入物66中的徑向孔70接收。參考圖9，圖9是圖8所示渦輪增壓器的一部分的放大圖，電極組件68包括信號(hào)電極32和屏蔽電極52。信號(hào)電極32具有大致“圖釘”形狀，具有增大的頭部32a，細(xì)長(zhǎng)桿32b大致從該增大的頭部32a徑向向外延伸。電絕緣電介質(zhì)材料在信號(hào)電極32和屏蔽電極52之間形成絕緣體層48b。屏蔽電極52大致是圓柱形的。屏蔽電極52大致與信號(hào)電極32的桿32b的縱軸線同軸。屏蔽電極52大致圍繞信號(hào)電極32。但是，信號(hào)電極32和屏蔽電極52被布置成使得信號(hào)電極32的頭部32a與屏蔽電極52同等地延伸到渦輪增壓器的進(jìn)口通道22中。在所示實(shí)施方式中，信號(hào)電極32和屏蔽電極52與插入物66的內(nèi)表面齊平。由于實(shí)際上信號(hào)電極32和屏蔽電極52與插入物66的內(nèi)表面齊平,在使用中信號(hào)電極32和屏蔽電極52在通過(guò)插入物66的氣流中不形成明顯的干擾。通過(guò)插入物66的氣流的干擾可以在傳感器電極32所測(cè)量的電場(chǎng)中引起有害干擾并因此導(dǎo)致速度傳感器裝置所進(jìn)行的壓縮機(jī)葉輪的速度測(cè)量的不準(zhǔn)確。因而，通過(guò)插入物的氣流的干擾在一些實(shí)施方式中可能是不希望的。信號(hào)電極32的前表面被引導(dǎo)到渦輪增壓器的進(jìn)口通道22中。屏蔽電極52不在信號(hào)電極32的前表面和進(jìn)氣通道22之間延伸。圖8和9所示的速度傳感器裝置的部分在使用中還具有在信號(hào)電極32和壓縮機(jī)葉輪(未示出)之間的絕緣體層(圖中未指示并等同于圖5和6所示的第三絕緣體層48c)。該絕緣體層可以至少部分地由固體電絕緣材料形成或可以由信號(hào)電極32和壓縮機(jī)葉輪之間的氣體絕緣材料(如空氣)形成。插入物66形成另一絕緣體層的至少一部分。屏蔽電極52和壓縮機(jī)殼體2之間的絕緣體層等同于圖5和6所示的第一絕緣體層48a。例如，該絕緣體層(等同于圖5和6所示的第一絕緣體層)可以包括插入物66和絕緣體涂層71。連接器組件72延伸通過(guò)壓縮機(jī)殼體2中的孔74以使形成連接器組件72的72的一部分的插頭裝置76能夠與信號(hào)電極32和屏蔽電極52 二者電連接。由插頭裝置76形成的電連接能夠使得傳感器電極32和屏蔽電極52被連接至緩沖器裝置(未示出)和任何需要的電源(未示出)。絕緣體涂層71由電絕緣材料形成且位于壓縮機(jī)殼體2和電連接至屏蔽電極52的連接器組件72的部分的中間。絕緣體涂層可以被涂在連接器組件72上和/或限定孔74的壓縮機(jī)殼體2的部分上。絕緣體涂層71形成絕緣體層，該絕緣體層使壓縮機(jī)殼體2從電連接至屏蔽電極52的連接器組件72部分基本上電絕緣。絕緣體涂層71確保連接器組件72不利于在信號(hào)電極32或屏蔽電極52與局部接地的壓縮機(jī)殼體2之間的有害電連接。圖8和9示出本發(fā)明所提出的實(shí)施方式的示例的示意圖。圖8和9中所示實(shí)施方式僅僅是出于說(shuō)明的目的并提供能夠執(zhí)行本發(fā)明的可能的方式的指示。其不應(yīng)該認(rèn)為以任何方式限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的另一電極組件68a的橫截面示意圖。電極組件68a包括連接器組件78，該連接器組件78延伸通過(guò)局部接地的部分82 (如壓縮機(jī)殼體)中的孔80。此外，連接器組件78由電絕緣材料(如塑料材料或陶瓷材料)形成。這確保連接器組件78不利于在信號(hào)電極32或屏蔽電極52與局部接地的壓縮機(jī)殼體2之間的任何有害電連接。電極組件68a包括信號(hào)電極32和屏蔽電極52。信號(hào)電極32和屏蔽電極52分別具有形成連接器組件78的一部分的針部分32a和52a。針部分32a和52a可以被用于促進(jìn)信號(hào)電極32和屏蔽電極52與形成傳感器裝置的一部分的另外的電氣元件的電連接，所述傳感器裝置形成本發(fā)明的一部分。電介質(zhì)絕緣體層48a被設(shè)置在局部接地部分82和屏蔽電極52之間。電介質(zhì)絕緣體層48b被設(shè)置在屏蔽電極52和信號(hào)電極32之間。當(dāng)電極組件被安裝時(shí)，電介質(zhì)絕緣體層48c被設(shè)置在信號(hào)電極32和旋轉(zhuǎn)體(未示出)之間。可以看出，如前文所討論的，屏蔽電極52比信號(hào)電極32大。在這種情況中，屏蔽電極52具有比信號(hào)電極32更長(zhǎng)的長(zhǎng)度。圖11示出另一種可能的電極組件68b的俯視圖。電極組件68b具有大致T型信號(hào)電極32和較大的T型屏蔽電極52。信號(hào)電極32被堆疊在屏蔽電極52的頂部(以使他們形成延伸至在提供圖的平面之外的堆疊)。盡管在圖中未示出，但是信號(hào)電極32和屏蔽電極52被電解質(zhì)絕緣層分開。 在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，信號(hào)電極、屏蔽電極和絕緣體層中的至少一個(gè)可以作為涂層被應(yīng)用至渦輪增壓器(或其他旋轉(zhuǎn)裝置)。圖12示出包括信號(hào)電極對(duì)的電極組件68c，該信號(hào)電極對(duì)被提供作為渦輪增壓器的一部分上的涂層。信號(hào)電極32被提供作為接近可旋轉(zhuǎn)體的渦輪增壓器的一部分上的涂層，可旋轉(zhuǎn)體的速度將被速度傳感器裝置測(cè)量。信號(hào)電極32被設(shè)置以使可旋轉(zhuǎn)體(如渦輪機(jī)葉輪或壓縮機(jī)葉輪)的旋轉(zhuǎn)在由傳感器裝置產(chǎn)生的電場(chǎng)(或如周圍電場(chǎng))中引起擾動(dòng)。為了形成圖12中所示的電極裝置68c的信號(hào)電極32和屏蔽電極52，該裝置被逐層形成。首先，第一絕緣體層(未示出)作為渦輪增壓器的一部分(如壓縮機(jī)殼體)的涂層被涂覆。第一絕緣體層涂層可以以液體的形式被涂覆，然后該液體可以自然變干或被固化以形成電介質(zhì)電絕緣材料的層。一旦第一絕緣體層被充分干燥/固化以使另一涂層可以被涂覆至其上，屏蔽電極52可以作為第一絕緣體層的涂層被涂覆。屏蔽電極52涂層可以由導(dǎo)電液體(如，油墨(ink))形成，但是，將理解任何合適的材料可以被使用，只要其干燥/固化從而形成導(dǎo)電層。第二絕緣體層48b和信號(hào)電極32可以以類似于上述絕緣體層48a和屏蔽電極52的方式被涂覆為涂層。然后最后的絕緣體層48c可以被應(yīng)用以涂覆信號(hào)電極32。絕緣體層48c可以提供保護(hù)以防止在使用中由于通過(guò)渦輪增壓器的氣流且由于鄰近的可旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而引起的磨損。絕緣體層48c還可以針對(duì)諸如在渦輪增壓器使用中可能出現(xiàn)的高溫的其他環(huán)境因素而提供保護(hù)。形成電極32、52及絕緣體層48a、48b和48c的導(dǎo)電層和絕緣體層可以使用“厚膜”技術(shù)來(lái)被涂覆。在這種情況中，每一層以液體(如，油墨)被涂覆并使用高溫固化形成的涂層以完成使得所述層具有期望的性能的化學(xué)反應(yīng)。所期望的電極層性能中的一個(gè)可以是它們攜帶提供至其的電信號(hào)的能力。所期望的絕緣層性能中的一個(gè)可以是基本上阻止電荷在各個(gè)電極和/或壓縮機(jī)殼體之間流動(dòng)。將理解任何合適的方法可以被用于將信號(hào)電極、屏蔽電極和絕緣體層涂覆至渦輪增壓器的殼體上。例如，可以使用任何合適的涂層技術(shù)。在一些實(shí)施方式中，信號(hào)電極、屏蔽電極或絕緣體層可以被印刷至壓縮機(jī)上，或由之后可以被安裝在渦輪增壓器殼體(如壓縮機(jī)殼體)上的另外的材料(如膜)提供。在信號(hào)電極、屏蔽電極、和/或絕緣體層被印刷至渦輪機(jī)殼體的一部分上的實(shí)施方式中，厚膜油墨可以被使用:相對(duì)導(dǎo)電的油墨用于電極，而電介質(zhì)油墨用于絕緣體層。厚膜油墨通常可以在高達(dá)600°C的溫度下工作。使用厚膜印刷工藝形成電極或絕緣體層的示例性厚度為大約0.7mm。形成外部涂層的絕緣體層48c可以被拋光或以其他方式處理以降低缺陷和/或增加絕緣體涂層48c的表面的光滑度。這可以幫助降低在使用中經(jīng)過(guò)絕緣體層48c的任何空氣的擾動(dòng)。降低經(jīng)過(guò)絕緣體層48c的空氣的擾動(dòng)可以改善速度傳感器裝置的性能，因?yàn)榭諝獾臄_動(dòng)可以引起由傳感器裝置測(cè)量的電場(chǎng)的有害擾動(dòng)。圖12中的虛線示出一旦絕緣體層48c已經(jīng)被拋光后其可能的輪廓。圖12中虛線上方的實(shí)線(考慮圖的方向)示出絕緣體層48c的進(jìn)一步的可能輪廓。在這種情況中，在一些實(shí)施方式中，絕緣體層48c可能已經(jīng)被拋光，而在其他實(shí)施方式中，絕緣體層48c可能還未被拋光。在一些實(shí)施方式中，絕緣體層48c可以由合適的材料形成以使速度傳感器裝置結(jié)合通過(guò)旋轉(zhuǎn)裝置的水或油來(lái)發(fā)揮作用。應(yīng)當(dāng)理解，信號(hào)電極和屏蔽電極可以具有任何合適的形狀，并在渦輪增壓器內(nèi)以任何合適的方向和位置被布置。例如，信號(hào)電極和屏蔽電極可以是矩圓形的并被布置成使得他們的縱軸基本上平行于渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。可替代地，信號(hào)電極和屏蔽電極可以被布置成使得他們的縱軸部分地圍繞渦輪增壓器的圓周延伸(如在壓縮機(jī)進(jìn)口或渦輪機(jī)出口內(nèi))。在上文所述中,信號(hào)電極和壓縮機(jī)殼體之間存在電位差。代替壓縮機(jī)殼體，信號(hào)電極和渦輪增壓器的任何合適部分之間可存在電位差，這落入本發(fā)明的范圍。例如，渦輪增壓器的一部分可以不是壓縮機(jī)殼體，而是渦輪增壓器的任何合適的部分(如渦輪增壓器殼體的另一部件的部分)?？商娲?，該部分可以是與渦輪增壓器(因而壓縮機(jī))殼體電隔離的一部分。信號(hào)電極和潤(rùn)輪增壓器的第一部分(如壓縮機(jī)殼體)之間的電位差被描述為信號(hào)電極的電位和第一部分的局部地(也稱為虛地)電位之間的電位差。術(shù)語(yǔ)局部接地電位可以指參考點(diǎn)位，渦輪增壓器的其他部分的電位可以相對(duì)于該參考電位被測(cè)量。局部地電位可以是電池端子的電位。為了在信號(hào)電極和第一部分之間具有電位(從而二者之間存在電場(chǎng))，信號(hào)電極和第一部分將處于不同的電位。在所述實(shí)施方式中，信號(hào)電極已經(jīng)處于由DC電源供電的電位(不同于局部接地部分的電位)。在一些實(shí)施方式中，該要求不是必須的。例如，由于可以由可旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)引起的電荷的形成和運(yùn)動(dòng)，信號(hào)電極可以處于不同于局部接地部分的電位的電位。例如，隨著可旋轉(zhuǎn)體相對(duì)于空氣的運(yùn)動(dòng)由摩擦起電效應(yīng)形成的電荷可以使得信號(hào)電極處于與局部地電位不同的電位。在一些實(shí)施方式中，壓縮機(jī)殼體的至少一部分可以由電絕緣材料(如，塑料或陶瓷材料)形成。在這種情況中，如果形成壓縮機(jī)殼體的所述至少一部分的材料是弱電介質(zhì)，以上述方式使用屏蔽電極可以提高由信號(hào)電極產(chǎn)生的信號(hào)的強(qiáng)度。在一些實(shí)施方式中，速度傳感器裝置可以包括如W02011/023931 (其內(nèi)容通過(guò)引用被合并于此)中公開的電極裝置的多個(gè)信號(hào)電極。在具有多個(gè)信號(hào)電極的實(shí)施方式中，存在多個(gè)屏蔽電極。每個(gè)屏蔽電極可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)信號(hào)電極。在存在多個(gè)屏蔽電極的情況中，它們可能相互之間被電連接(例如它們可以被并聯(lián))。可替代地，在存在多個(gè)信號(hào)電極的實(shí)施例中，可以存在一個(gè)信號(hào)屏蔽電極，該信號(hào)屏蔽電極對(duì)應(yīng)所有的信號(hào)電極。如果一個(gè)屏蔽電極對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)電極，則屏蔽電極可以阻止或基本限制從相應(yīng)的信號(hào)電極的電荷泄漏。雖然本發(fā)明已經(jīng)闡述了其應(yīng)用于渦輪增壓器的壓縮機(jī)，但是將理解本發(fā)明可以具有其他應(yīng)用。總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的速度傳感器裝置可以適用于測(cè)量可旋轉(zhuǎn)體的任何合適的凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度。該可旋轉(zhuǎn)體可以是例如渦輪機(jī)葉輪或壓縮機(jī)葉輪。凸構(gòu)件可以是渦輪機(jī)葉輪或壓縮機(jī)葉輪的一個(gè)或多個(gè)葉片。渦輪機(jī)葉輪可以形成渦輪機(jī)(例如可變幾何構(gòu)造渦輪機(jī))的一部分。壓縮機(jī)葉輪可以形成壓縮機(jī)的一部分。渦輪機(jī)和/或壓縮機(jī)可以形成渦輪增壓器或其他透平機(jī)(例如動(dòng)力渦輪機(jī))的一部分。透平機(jī)可以形成內(nèi)燃機(jī)(如汽車發(fā)動(dòng)機(jī))的一部分或與內(nèi)燃機(jī)連接。本發(fā)明所述的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的其他可能修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的情況下，可以對(duì)本發(fā)明上述的實(shí)施方式進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)裝置，該裝置包括: 第一部分； 可旋轉(zhuǎn)體，相對(duì)于所述第一部分能夠旋轉(zhuǎn)并包括至少一個(gè)凸構(gòu)件；以及 速度傳感器裝置，用于在測(cè)量所述至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度中使用，該速度傳感器裝置包括: 信號(hào)電極，該信號(hào)電極的至少一部分位于所述可旋轉(zhuǎn)體和所述第一部分之間，在使用中在所述信號(hào)電極和所述第一部分之間存在電位差，所述信號(hào)電極被配置成在使用中輸出第一信號(hào)，該信號(hào)是所述至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)； 屏蔽電極，該屏蔽電極的至少一部分位于所述信號(hào)電極和所述第一部分之間，所述屏蔽電極通過(guò)至少第一電絕緣部分與所述信號(hào)電極分開，并且所述屏蔽電極通過(guò)至少第二電絕緣介電部分與所述第一部分分開；以及 緩沖器裝置，被配置成在使用中將第二電信號(hào)提供至所述屏蔽電極； 所述第二電信號(hào)被配置使得所述屏蔽電極處于一電位，以使得所述信號(hào)電極和所述屏蔽電極之間的電位差 小于所述信號(hào)電極和所述第一部分之間的電位差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中在使用中所述第一部分處于局部地電位。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述緩沖器裝置被配置成在使用中使得與所述第一信號(hào)相比所述第二信號(hào)經(jīng)受較小的電阻抗。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述緩沖器裝置被配置成接收所述第一信號(hào)并根據(jù)所述第一信號(hào)將所述第二信號(hào)提供至所述屏蔽電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)具有大致相同的電壓以使得所述信號(hào)電極和所述屏蔽電極之間的電位差大致為零。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述緩沖器裝置包括放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述放大器為單位增益緩沖放大器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述信號(hào)電極被連接至DC電源，該DC電源形成所述信號(hào)電極和所述第一部分之間的電位差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述緩沖器裝置包括所述DC電源和所述屏蔽電極之間的電連接。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述信號(hào)電極和所述屏蔽電極中的至少一個(gè)為部分環(huán)形。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述屏蔽電極被配置為使得所述信號(hào)電極和所述第一部分之間垂直于所述信號(hào)電極的直線路徑通過(guò)所述屏蔽電極。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述信號(hào)電極和所述屏蔽電極由插入至所述可旋轉(zhuǎn)裝置中的插入物支撐。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中第三電絕緣介電部分被設(shè)置在所述信號(hào)電極上以使所述第三電絕緣介電部分在所述信號(hào)電極和所述可旋轉(zhuǎn)體之間。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)裝置的所述第一部分為所述旋轉(zhuǎn)裝置的殼體的一部分。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)裝置為壓縮機(jī)、渦輪機(jī)或渦輪增壓器。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其中所述可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件為壓縮機(jī)葉輪或渦輪機(jī)葉輪，且所述凸構(gòu)件為該壓縮機(jī)葉輪或渦輪機(jī)葉輪的葉片。
17.—種測(cè)量旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)體的凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的方法，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括: 第一部分；以及 速度傳感器裝置，具有信號(hào)電極、屏蔽電極及緩沖器裝置，所述信號(hào)電極的至少一部分位于所述可旋轉(zhuǎn)體和所述第一部分之間，所述屏蔽電極的至少一部分位于所述信號(hào)電極和所述第一部分之間； 所述方法包括以下步驟: 使可旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)； 將第一電信號(hào)提供至所述信號(hào)電極以使得在所述信號(hào)電極和所述第一部分之間存在電位差； 所述緩沖器裝置將第二電信號(hào)提供至所述屏蔽電極，所述第二電信號(hào)使所述屏蔽電極處于一個(gè)電位，以使得所述信號(hào)電極與所述屏蔽電極之間的電位差小于所述信號(hào)電極和所述第一部分之間的電位差； 所述信號(hào)電極輸出輸出信號(hào) ，該輸出信號(hào)是所述至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)；以及 使用由所述凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)引起的所述輸出信號(hào)的變化來(lái)測(cè)量所述凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)裝置，該裝置包括第一部分；可旋轉(zhuǎn)體，相對(duì)于所述第一部分可旋轉(zhuǎn)并包括至少一個(gè)凸構(gòu)件；以及速度傳感器裝置，用于在測(cè)量所述至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度中使用，該速度傳感器裝置包括信號(hào)電極，該信號(hào)電極的至少一部分位于所述可旋轉(zhuǎn)體和所述第一部分之間，在使用中所述信號(hào)電極和所述第一部分之間存在電位差，所述信號(hào)電極被配置成在使用中輸出第一信號(hào)，該信號(hào)是所述至少一個(gè)凸構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)；屏蔽電極，該屏蔽電極的至少一部分位于所述信號(hào)電極和所述第一部分之間，所述屏蔽電極通過(guò)至少第一電絕緣部分而與所述信號(hào)電極分開，并且所述屏蔽電極通過(guò)至少第二電絕緣介電部分而與所述第一部分分開；以及緩沖器裝置，被配置成在使用中將第二電信號(hào)提供至所述屏蔽電極；所述第二電信號(hào)被布置使得所述屏蔽電極處于一電位，以使得所述信號(hào)電極和所述屏蔽電極之間的電位差小于所述信號(hào)電極和所述第一部分之間的電位差。
文檔編號(hào)G01D5/241GK103189752SQ201180052598
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
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