用于探测气体的参数的装置，用于运行这种装置的方法和用于确定气体的参数的测量系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于探测气体的参数的装置(100)。装置(100)包括至少一个用于容纳来自外室(108)的气体的腔(104)，至少一个用于将腔(104)相对于外室(108)分开的膜(106)，其中，面对外室(108)的膜(106)的第一侧(110)具有第一层(114)导电的材料和面对的腔(104)，与第一侧(110)相对置的，膜(106)的第二侧(112)具有第二层(116)导电的材料，和其中，膜(106)的至少一个区段具有离子导电的材料，和至少一个布置在膜(106)处的、用于探测在腔(104)中的气体压力的压力测量元件(118)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】现有技术本专利技术涉及一种用于探测气体的参数的装置，一种用于确定气体的参数的测量系统，一种用于运行用于探测气体的参数的装置的方法，一种相应的装置以及一种相应的计算机程序。用于探测氧气或二氧化氮的废气传感器目前几乎仅仅在陶瓷工艺或者是LTCC(低温共烧陶瓷)中制造。作为离子导体使用的活性层在此情况下多数由氧化钇稳定的二氧化锆(YSZ)制造和与另外的层组合，例如氧化铝为基的绝缘层或导电层，例如由Pt构成的层，其通过金属浆料压力被结构化和煅烧。还存在用于构造固体电解质为基的、微机械的传感器的设计构思，其中，电流与通过电解质的离子流成比例。此外，已知压力传感器，它们可以通过可变形的膜以非常高的分辨率测量小的压力差或也测量绝对压力，其中，在绝对压力测量情况下，使用具有恒定的封闭的气体量的气密的腔。用于制造腔的已知的工艺，其除了其他方面适用于在传感器中使用，例如是一个或多个基于SOI的APSM-工艺。DE102004036032A1公开一种用于制造半导体元器件的方法，其中借助于第一外延层，其被施加在一个半导体载体上，在半导体载体的一个区域的上方由第一掺杂产生一个膜和借助于第二外延层，其被施加在所述半导体载体上，将一个结构化的稳定元件设置在半导体载体上。本专利技术的公开在这个背景下，通过在此处介绍的构思，提出根据主权利要求所述的一种用于探测气体的参数的装置，一种用于确定气体的参数的测量系统，一种用于运行用于探测气体的参数的装置的方法，此外一种使用这种方法的装置，以及最后一种相应的计算机程序。有利的设计方案由相应的从属权利要求和以下的描述中得到。一种用于探测气体的参数的、具有用于容纳气体的腔的装置包括在覆盖所述腔的离子导电的膜的相对置的侧面上的两个导电的材料的层以及布置在膜处的压力测量元件。因此可以实现一种组合的传感器，其由一个压力传感器和一个基于在导电的材料的层之间的电压的气体传感器组成。一种按照在此处介绍的构思建造的传感器装置允许改进对气体的探测，该气体可以借助于离子导电的材料直接地或间接地测量，即例如氧气或有害气体如氧化氮，尤其是在废气中，例如在机动车的废气中。在此处建议的构思的一种扩展方案中，尤其可以取代瞬时测量小的气体浓度，实现要求很少费用的在时间上积分的测量模式。由此可以考虑有效的废气标准，其不是探测瞬时的浓度，而是要求积分的值，例如在确定的行驶路段上探测。在一个按照在此处建议的设计构思中，实现的传感器装置也可以使用在导电的层之间的电流，其不要求放大和/或屏蔽。由此可以有效地降低下游连接的测量机构的费用。此外建议的设计构思实现传感器的功率消耗的和加热时间的减少，例如通过在运行装置中仅仅将离子导电的层而不是传感器作为复合体通过加热器加热到运行温度上。通过一种由此可能的非常快的加热升温，传感器的安装地点可以自由地选择，例如进一步远离对装置的壳体不利的、高的机动车废气温度。作为另外的优点，在建议的设计构思的一个扩展方案中，允许使用在离子导电的元件处的导电的层作为电极并且，作为加热器结构，允许一种具有较小的成本和提升的可靠性的显著简化的结构。提出一种用于探测气体的参数的装置，其中，装置具有以下特征:至少一个用于容纳来自外室的气体的腔（空穴）；至少一个用于将腔相对于外室分开的膜，其中，面对外室的膜的第一侧具有第一层导电的材料和面对腔的、与第一侧相对置的、膜的第二侧具有第二层导电的材料，和其中，膜的至少一个区段具有离子导电的材料；和至少一个布置在膜处的、用于探测在腔中的气体压力的压力测量元件。该装置可以是一种用于确定气体浓度的传感器装置，例如在机动车的废气中。为此可以探测一个或多个气体的参数，例如用于泵送气体到腔中要求的泵电流的大小和/或位于腔中气体的气体压力。所述至少一个腔可以以凹槽（盆）的形式施加在用于安装所述装置的各个元件的衬底中，例如通过在衬底的表面上实施的蚀刻工序。外室可以表示一个位于腔外部的环境。外室可以在膜和装置的外壳之间或之外延伸。在外室中可以具有环境压力。膜可以由一种允许弹性变形的材料制造并且设计成用于在响应在腔内部中的气体压力下形成一个在外室方向上的拱形体。尤其地，膜可以借助于离子导电的材料被设计成用于允许气体在外室和腔之间扩散。第一和第二层导电的材料可以是金属层，通过在其处布置的电的接触接头可以在其上施加电势和/或通过接触接头可以在其处抽取电势。压力测量元件例如可以布置在膜面对外室的侧面上并且设计成用于压电地或压阻地探测气体压力。压力测量元件例如可以是电阻应变片或压力测量元件可以具有电阻应变片。按照装置的一个实施方式，所述第一层导电的材料，所述膜和所述第二层导电的材料可以设计成用于，在第一层和第二层之间施加的电压下将气体通过膜泵送。备选地或附加地，第一层导电的材料，膜和第二层导电的材料可以设计成用于，在气体通过膜扩散期间在第一层和第二层之间产生电压。因此可以直接地借助于探测用于将气体从外室泵送到腔中和/或从腔中泵送到外室中的泵电流和备选地或附加地，借助于抽取基于气体扩散的电压，推断出气体的成分。尤其地，第一层导电的材料和/或第二层导电的材料可以具有可透气的贵金属。因此可以有利地获得膜或膜的离子导电的区段的透气性。按照另一个实施方式，第一层导电的材料和/或第二层导电的材料可以具有第一电的接触接头和第二电的接触接头并且被相应地设计成用于，基于在第一电的接触接头和第二电的接触接头之间的电流量加热膜的至少一个区段。用于加热膜的热量可以以简单的方式通过施加不同的电势到第一和第二电的接触接头上产生。因此可以取消在装置中的加热元件并且由此节省成本和结构空间。尤其地，压力测量元件可以布置在膜的要加热的区段外部。因此可以直接地保证，压力测量元件的测量功能不会受到温度波动或对压力测量元件有损害的温度的影响。按照一个特别的实施方式，第一层导电的材料和/或第二层导电的材料可以曲折形地（回形地）构造，例如在一个与膜的第一和第二侧基本上平行的平面中曲折形地延伸。尤其地，导电的材料的层，其被用于加热膜的区段，可以具有曲折形的走向。因此，为了最佳地加热膜，可以以简单的和牢靠的方式提供一个延长的加热路段。此外，在将不透气的材料用于导电的材料的层时，可以为气体的通过形成暴露的区域。装置可以具有用于限制膜的偏转的止挡元件。止挡元件尤其可以布置在腔的底部上。通过这个实施方式，可以以简单的和成本有利的方式避免膜的损坏。按照另一个实施方式，装置可以具有至少一个第二压力测量元件。第二压力测量元件可以布置在与压力测量元件的位置不同的、在膜处的另外的位置上。因此，通过探测在膜的不同的位置处的气体压力，可以更精确地确定在腔中存在的气体压力。尤其地，压力测量元件的探测方向可以与所述另外的压力测量元件的探测方向不同。探测方向可以是一种方向，在方向上压力测量元件在记录测量参数中经历物理的和/或化学的变化。如果压力测量元件例如实施成电阻应变片，那么探测方向可以对应于电阻应变片的延伸（应变）方向。该实施方式的这个具体的扩展方案实现更精确地确定气体压力。按照一个特别的实施方式，装置可以具有至少一个另外的用于容纳来自外室的气体的腔，至少一个另外的用于将另外的腔相对于外室分开的膜和至少一个另外的布置在膜处的、用于探测在另外的腔中的气体压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于探测气体(306)的参数的装置(100)，其中，装置(100)具有以下特征:至少一个用于容纳来自外室(108)的气体(306)的腔(104)；至少一个用于将腔(104)相对于外室(108)分开的膜(106)，其中，面对外室(108)的膜(106)的第一侧(110)具有第一层(114)导电的材料和面对腔(104)的、与第一侧(110)相对置的、膜(106)的第二侧(112)具有第二层(116)导电的材料，和其中，膜(106)的至少一个区段具有离子导电的材料；和至少一个布置在膜(106)处或中的、用于探测在腔(104)中的气体压力的压力测量元件(118)，尤其地其中，所述压力测量元件(118)也可以包含温度测量机构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 DE 102014207480.01.用于探测气体(306)的参数的装置(100)，其中，装置(100)具有以下特征:至少一个用于容纳来自外室(108)的气体(306)的腔(104)；至少一个用于将腔(104)相对于外室(108)分开的膜(106)，其中，面对外室(108)的膜(106)的第一侧(110)具有第一层(114)导电的材料和面对腔(104)的、与第一侧(110)相对置的、膜(106)的第二侧(112)具有第二层(116)导电的材料，和其中，膜(106)的至少一个区段具有离子导电的材料；和至少一个布置在膜(106)处或中的、用于探测在腔(104)中的气体压力的压力测量元件(118)，尤其地其中，所述压力测量元件(118)也可以包含温度测量机构。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，第一层(114)，膜(106)和第二层(116)被设计成用于在一个施加在第一层(114)和第二层(116)之间的电压下将气体(306)通过膜(106)泵送和/或被设计成用于在气体(306)通过膜(106)扩散时在第一层(114)和第二层(116)之间产生一个电压。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，第一层(114)和/或第二层(116)具有第一电的接触接头(127)和第二电的接触接头(132)和被设计成用于，基于在第一电的接触接头(127)和第二电的接触接头(132)之间的电流量，加热膜(106)的至少一个区段(130)。4.根据权利要求3所述的装置(100)，其特征在于，压力测量元件(118)布置在膜(106)的要加热的区段(130)的外部。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，第一层(114)和/或第二层(116)曲折形地布置。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，装置(100)具有用于限制膜(106)的偏转的止挡元件(128)，尤其地其中，止挡元件(128)布置在腔(104)的底部(124)上。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，装置(100)具有至少一个第二压力测量元件(118)，其布置在膜(106)处的、与压力测量元件(118)的位置不同的另外的位置处，尤其地其中，压力测量元件(118)的探测方向不同于该另外的压力测量元件(118)的探测方向。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，装置(100)具有至少一个用于容纳来自外室(108)的气体(306)的另外的腔(104)，至少一个用于将所述另外的腔(104)相对于外室(108)分开的另外的膜(106)和至少一个布置在膜(106)处的、用于探测在所述另外的腔(104)中的气体压力的另外的压力测量元件(118)，其中，面对外室(108)的、所述另外的膜(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A克劳斯，C舍林，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE