相对压力传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于使用具有在基体(3)和测量膜(5)之间设置的至少一个测量电容(CM)以及在所述基体(3)和所述测量膜(5)之间设置的至少一个基准电容(CR)的相对压力传感器来测定输出值(A)的方法，所述输出值等于压力(P)或是与所述压力(P)成比例的值，其中所述输出值(A)的测定至少包括以下步骤：测定所述测量电容(CM)；测定所述基准电容(CR)；将所述基准电容(CR)的第一函数FZ(CR)的值与所述测量电容(CM)进行比较；和将以下值作为所述输出值发出：对于CM＝FZ(CR)，发出A＝FQ(CM,CR)；对于CM>FZ(CR)，发出A＝FCR(CR)；对于CM<FZ(CR)，发出A＝FCM(CM)。

Relative pressure sensor

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e86\u4e00\u79cd\u7528\u4e8e\u4f7f\u7528\u5177\u6709\u5728\u57fa\u4f53(3)\u548c\u6d4b\u91cf\u819c(5)\u4e4b\u95f4\u8bbe\u7f6e\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u6d4b\u91cf\u7535\u5bb9(CM)\u4ee5\u53ca\u5728\u6240\u8ff0\u57fa\u4f53(3)\u548c\u6240\u8ff0\u6d4b\u91cf\u819c(5)\u4e4b\u95f4\u8bbe\u7f6e\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u57fa\u51c6\u7535\u5bb9(CR)\u7684\u76f8\u5bf9\u538b\u529b\u4f20\u611f\u5668\u6765\u6d4b\u5b9a\u8f93\u51fa\u503c(A)\u7684\u65b9\u6cd5\uff0c\u6240\u8ff0\u8f93\u51fa\u503c\u7b49\u4e8e\u538b\u529b(P)\u6216\u662f\u4e0e\u6240\u8ff0\u538b\u529b(P)\u6210\u6bd4\u4f8b\u7684\u503c\uff0c\u5176\u4e2d\u6240\u8ff0\u8f93\u51fa\u503c(A)\u7684\u6d4b\u5b9a\u81f3\u5c11\u5305\u62ec\u4ee5\u4e0b\u6b65\u9aa4\uff1a\u6d4b\u5b9a\u6240\u8ff0\u6d4b\u91cf\u7535\u5bb9(CM)\uff1b\u6d4b\u5b9a\u6240\u8ff0\u57fa\u51c6\u7535\u5bb9(CR)\uff1b\u5c06\u6240\u8ff0\u57fa\u51c6\u7535\u5bb9(CR)\u7684\u7b2c\u4e00\u51fd\u6570FZ(CR)\u7684\u503c\u4e0e\u6240\u8ff0\u6d4b\u91cf\u7535\u5bb9(CM)\u8fdb\u884c\u6bd4\u8f83\uff1b\u548c\u5c06\u4ee5\u4e0b\u503c\u4f5c\u4e3a\u6240\u8ff0\u8f93\u51fa\u503c\u53d1\u51fa\uff1a\u5bf9\u4e8eCM\uff1dFZ(CR)\uff0c\u53d1\u51faA\uff1dFQ(CM,CR)\uff1b\u5bf9\u4e8eCM>FZ(CR)\uff0c\u53d1\u51faA\uff1dFCR(CR)\uff1b\u5bf9\u4e8eCM<FZ(CR)\uff0c\u53d1\u51faA\uff1dFCM(CM)\u3002

【技术实现步骤摘要】
相对压力传感器
本专利技术涉及一种使用电容式压力测量单元进行的相对压力测量方法以及相对压力测量单元。
技术介绍
在现有技术中已知有各种相对压力传感器。相对压力传感器用于测量待测介质中的压力和当前给定的大气压力之间的压力差。这种相对压力传感器由基体制成，基体和在边缘处与其连接的测量膜一起形成传感器室和/或压力室。为了测量相对压力，经由基体侧的通气口将基准空气引入传感器室中，其中这里，待测量的压力作用在测量膜的背离传感器室的表面上。由此引起的测量膜的变形表示相对压力的测量值，其被转换为测量信号。使用间隔件将包括基体烧结体和膜烧结体的陶瓷电容式压力测量单元的边缘彼此焊接或硬焊接，以形成传感器室。这里，所使用的焊料或活性硬焊料(例如，玻璃料)本身用作间隔件。这里，在组装基体和膜体之前，通常通过溅射钽或者通过厚层金丝网印刷法将基体电极和膜电极施加在基体和膜体的形成传感器室的室壁的表面上。当经由通气口供给基准空气时，水分进入传感器室，当露点下降时，水分会在这里冷凝，如此这会使功能受损。由于水的积聚，有效电极表面的介电常数会受损，从而导致虚假的测量结果。为了改善耐湿性，根据EP1061351A1提出了用疏水性材料(优选使用硅烷)来完全涂布这种压力测量单元的传感器室的内表面。由于这种包含硅烷或硅烷化合物的涂层在性质上是有机的这一事实，所以其可用的温度范围是有限的。这里给出的另外的缺点是，由于这种涂层的温度限制，所以只能在使膜和基体结合之后借助使用通气口在基体中产生的真空来产生这种涂层，即，这里需要较高的技术生产成本。此外，从EP2463635A1中已知一种压力测量单元，其中简化了生产过程，使得在膜和基体结合之前，将疏水性玻璃涂层涂布到预先设置有电极的基体和膜的整个表面上。
技术实现思路
由于利用上述设计方法不可能完全防止测量室内的所有冷凝这一事实，因此仍然会发生由冷凝导致的虚假测量结果。这促成了本专利技术的目的。该目的通过下述的用于测定输出值的方法以及下述的相对压力传感器来实现。优选实施方案示出了有益的进一步发展。根据本专利技术，提供了一种用于使用具有在基体和测量膜之间形成的至少一个测量电容以及在所述基体和所述测量膜之间形成的至少一个基准电容的相对压力传感器来测定输出值的方法，所述输出值等于压力或与所述压力成比例的值，其中所述输出值的测定至少包括以下步骤：测定测量电容的值；测定基准电容的值；将所述基准电容的预定第一函数的值与所述测量电容的值进行比较；和将以下值作为显示值发出：如果所述测量电容的值等于取决于所述基准电容的第一函数的值，则发出取决于所述测量电容和所述基准电容的第二函数的值；如果所述测量电容的值大于第一函数的值，则发出取决于所述基准电容的第三函数的值；以及如果所述测量电容的值小于第一函数的值，则发出取决于所述测量电容的第四函数的值。这里，本专利技术基于以下这样的认识，例如，尽管测量膜和基体的彼此面对的表面是疏水性的设计，但是仍不能完全防止传感器内的水分的所有冷凝，然而这种冷凝通常最初仅影响在压力测量单元内部构成的其中一个电容器。另一个认识是，在没有任何冷凝的正常条件下，测量电容的值可以表示为由压力引起的变化所产生的基准电容的函数，该变化总是影响在压力下会发生变化的所有电容值，可以测定哪些电容受到介电常数的冷凝相关的变化的影响，并且可以基于未受影响和/或不是虚假的电容发出输出值。这里，尽管接受在测定输出值时的精度损失，但是相对于由冷凝造成的虚假的输出值，其仍然表现出了改进。在根据本专利技术的方法的进一步改进中，可以对所述输出值额外地进行温度和/或湿度的补偿。这里，通过测定传感器内部的温度和/或湿度，当计算输出值时可以测定并考虑电容的温度引起的变化以及基于由于升高的湿度而改变的介电常数所引起的电容变化。另外地或可选择地，第一函数可以考虑例如+/-1％的偏差，从而只有在实际上已经测定出液滴的形成对其中一个电容产生了相当大的影响时，才会发生向仅取决于基准电容或仅取决于测量电容的输出值的计算的任何转移。根据本申请的相对压力传感器包括在基体和测量膜之间形成的至少一个测量电容以及在所述基体和所述测量膜之间形成的至少一个基准电容，并且所述压力传感器包括具有存储器和比较单元的传感器电子元件，其中在所述存储器中保存有：取决于所述基准电容的所述测量电容的至少一个第一函数，用于根据所述测量电容和所述基准电容来测定输出值的第二函数，用于根据所述基准电容来测定输出值的第三函数，以及用于根据所述测量电容来测定输出值的第四函数，所述测量电容和第一函数的值被供给到所述比较单元以进行比较，并且根据所述比较将以下值作为所述输出值发出：在所述测量电容的值等于第一函数的值的情况下，发出第二函数的值；在所述测量电容的值大于第一函数的值的情况下，发出第三函数的值；以及在所述测量电容的值小于第一函数的值的情况下，发出第四函数的值。通过传感器的适宜的实施方案，实现了以下内容：在正常情况下(即，当不存在由传感器内部的水分的冷凝所引起的影响时)，将取决于测量电容和基准电容的函数的值作为输出值发出。在这种情况下，通过对输出值的适当计算，这里可以补偿影响两个电容(即，测量电容和基准电容)的干扰影响。在两个电容中的一个因冷凝受损的情况下，可以通过将测量电容的值与第一函数的值进行比较来对其进行测定，然后可以使用未受影响的电容对输出值进行计算。在所述压力传感器上或所述压力传感器中，优选在所述基体和所述测量膜之间形成的测量室中，可以设置有温度传感器和/或湿度传感器以补偿温度和/或湿度引起的(即，由空气湿度引起的)偏差。利用这种实施方案，实现了以下内容：检测测量单元内部的温度和/或湿度的值并且当计算输出值时可以考虑该温度和/或湿度的值。由于传感器包括用于评估的其它测量电容和/或基准电容这一事实，所以存储器中可以包含用于测定测量值和补偿测量值以及用于由冷凝引起的电容偏差的相互监测的额外函数。例如，如果测量单元包括一个测量电容和两个基准电容，那么有利地，可以在存储器中保存七个函数。也就是以下这些函数：用于根据测量电容、第一基准电容和第二基准电容计算输出值的函数，用于根据测量电容和第一基准电容计算输出值的函数，用于根据测量电容和第二基准电容计算输出值的函数，用于根据第一基准电容和第二基准电容计算输出值的函数，用于根据测量电容计算输出值的函数，用于根据第一基准电容计算输出值的函数，用于根据第二基准电容计算输出值的函数，其中，这里根据哪些电容受到了冷凝的影响来选择测定输出值的适当函数。可以基于保存在存储器中的控制函数来得出一个或多个电容受冷凝影响的结论。这样，可以进一步改进测量。附图说明在下文中，参照附图基于示例性实施方案对本专利技术进行更详细地说明。在附图中：图1示出了根据本专利技术的压力传感器1的原理的示意图，和图2示出了受到持续湿度影响的第二函数和第三函数的比较图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的压力传感器1的原理的示意图。图1示出了压力传感器1的纵剖面图，其中压力传感器1基本上包括基体3以及经由间隔件13设置在基体3上的测量膜5。在基体3和测量膜5的彼此面对的表面上设置有电极以形成测量电容CM以及基准电容CR。为此，在图1所示的示例性实施方案中，在测量膜5上设置有膜电极7，其基本上覆盖测量膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用具有在基体(3)和测量膜(5)之间设置的至少一个测量电容(CM)以及在所述基体(3)和所述测量膜(5)之间设置的至少一个基准电容(CR)的相对压力传感器来测定输出值(A)的方法，所述输出值等于压力(P)或是与所述压力(P)成比例的值，其中所述输出值(A)的测定至少包括以下步骤：‑测定所述测量电容(CM)；‑测定所述基准电容(CR)；‑将所述基准电容(CR)的第一函数FZ(CR)的值与所述测量电容(CM)进行比较；和‑将以下值作为所述输出值发出：对于CM＝FZ(CR)，发出A＝FQ(CM,CR)；对于CM>FZ(CR)，发出A＝FCR(CR)；对于CM<FZ(CR)，发出A＝FCM(CM)。

【技术特征摘要】
2015.11.30 EP 15196952.41.一种用于使用具有在基体(3)和测量膜(5)之间设置的至少一个测量电容(CM)以及在所述基体(3)和所述测量膜(5)之间设置的至少一个基准电容(CR)的相对压力传感器来测定输出值(A)的方法，所述输出值等于压力(P)或是与所述压力(P)成比例的值，其中所述输出值(A)的测定至少包括以下步骤：-测定所述测量电容(CM)；-测定所述基准电容(CR)；-将所述基准电容(CR)的第一函数FZ(CR)的值与所述测量电容(CM)进行比较；和-将以下值作为所述输出值发出：对于CM＝FZ(CR)，发出A＝FQ(CM,CR)；对于CM>FZ(CR)，发出A＝FCR(CR)；对于CM<FZ(CR)，发出A＝FCM(CM)。2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述输出值(A)额外地进行温度和/或湿度的补偿。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中第一函数考虑到偏差(Z)，所述偏差取决于装置的精度，特别地，总计+/-1％。4.一种相对压力传感器(1)，所述相对压力传感器(1)具有在基体(3)和测量膜(5)之间设置的至少一个测量电容(CM)以及在所述基体(3)和所述测量膜(5)之间设置的至少一个基...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德·韦勒，约翰内斯·塞夫，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE