本发明专利技术涉及一种用于测定电容式压力测量单元(1)中的压力测量信号(D)的方法，所述压力测量单元包括主体(3)和配置在所述主体(3)的前面的测量膜(5)。电极(7,9,11)配置在所述主体(3)和所述测量膜(5)上，并且在所述测量膜(5)的具有高的压力敏感性的区域中形成测量电容(Cm)并在所述测量膜(5)的具有低的压力敏感性的区域中形成基准电容(Cr)，其中根据所述测量电容(Cm)和所述基准电容(Cr)的第一种估算(A1)，对所述测量电容(Cm)和所述基准电容(Cr)进行彼此独立地检测，并且在第一测量范围内测定所述压力测量信号(D)，以及根据所述基准电容(Cr)的第二种估算(A2)在第二测量范围内测定所述压力测量信号(D)，并且如果根据第一种估算(A1)的所述压力测量信号(D)超过极限值(x)，那么发生从第一种估算(A1)到第二种估算(A2)的转变。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测定压力测量信号的方法以及用于该方法的压力测量装置
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于测定压力测量信号的方法以及根据权利要求12的前序部分所述的用于实施这种压力测量方法的压力测量装置。
技术介绍
在现有技术中已知并实施了各种压力测量方法和压力测量装置。特别地，陶瓷电容式压力测量单元在现有技术中是已知的，其相对于其他测量单元的特征在于，非常高的过载稳定性等。典型的陶瓷电容式压力测量单元包括主体，在该主体前面经由间隔件(例如，焊料玻璃)配置有测量膜。在测量膜和主体上均设有电极，它们在测量膜的压力敏感区域中形成测量电容并在测量膜的压力不太敏感区域中形成基准电容。当压力施加到测量膜的前面时，在测量膜和主体上形成的电极之间的距离改变，因而使得电容(特别是测量电容)改变，从而通过电容变化可以得出关于压力变化程度的结论。在现有技术中通常使用下式来测定压力测量信号D，以获得作用在测量膜上的压力。D＝1–Cr/Cm由于测定压力测量值要考虑基准电容Cr与测量电容Cm的比值这一事实，所以可以考虑环境条件的波动，即，特别是温度和湿度的变化，原因是它们对所形成的商不再具有任何影响。由于基准电容Cr的压力敏感性通常显著弱于测量电容Cm的压力敏感性这一事实，所以通过现有技术的估算，几乎仅可以检测到测量电容的改变，并且一旦测量膜在测量电容Cm的区域中施加到主体上，那么根据上述公式测定的压力测量信号D就变得饱和。因此，在现有技术中已知的这些陶瓷电容式压力测量单元中，认为不利的是，经由压力测量单元的标称范围(即，技术测量允许的范围)来测定压力仅可以进行不充分的测定，并且特别地，超过允许的标称压力的值只能被不充分地检测到。利用其中根据下式进行压力测量信号的测定的常规估算方法，任何施加的压力最多都只能被检测到压力测量单元的标称压力的大约两倍。D＝1–Cr/Cm在超过该压力的情况下，测量膜接触压力测量单元的主体，并且根据上述公式基于基准电容和测量电容之间的比值测定的输出信号不再有任何显著程度的变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是即使在显著超出这种压力测量单元的标称范围的情况下也允许进行测量检测，并且允许更好地分析由过载引起的压力测量单元的任何故障。这个目的通过包括权利要求1的特征的方法以及包括权利要求12的特征的压力测量装置来实现。根据本专利技术提供了一种用于测定电容式压力测量单元中的压力测量信号的方法，所述压力测量单元包括主体和配置在所述主体的前面的测量膜，其中电极配置在所述主体和所述测量膜上，所述各电极在所述测量膜的具有高的压力敏感性的区域中形成测量电容并在所述测量膜的具有低的压力敏感性的区域中形成基准电容，其中根据所述测量电容和所述基准电容的第一种估算，对所述测量电容和所述基准电容进行彼此独立地检测，并且在第一测量范围内测定所述压力测量信号，以及根据所述基准电容的第二种估算在第二测量范围内测定所述压力测量信号，其中，当根据第一种估算的所述压力测量信号超过极限值时，发生从第一种估算到第二种估算的转变。因此，本方法的决定性因素在于：取决于根据第一种估算的压力测量信号的值，发生从第一种估算到第二种估算的转变，从而根据第一种估算的由基准电容补偿的压力测量信号是转变的基础。一般而言，可以考虑依据基准电容的绝对值或测量电容的绝对值来发生第一种估算向第二种估算的转变，然而，这里不利的是，改变环境条件(例如改变的温度和/或湿度)很可能影响这些电容值，从而取决于环境影响，将在不同的条件下发生从第一种估算到第二种估算的转变。因此，根据本专利技术的方法的优点在于，通过基于补偿值的转变，以高精度的方式调整从第一种估算到第二种估算的转变，从而即使在所施加的压力超出测量单元的允许测量范围的情况下，也可以对所施加的压力进行精确估算。根据所述方法的一个实施方案，同时进行两种估算，并且如果第一种估算的压力测量信号超过所述极限值，那么丢弃第一种估算，如果第一种估算的压力测量信号低于所述极限值，那么丢弃第二种估算。由于同时进行两种估算这一事实，所以取决于从已经示出的环境条件的波动中释放出来的第一种估算的结果，可以作出将第一种估算的结果还是第二种估算的结果作为压力测量信号发出的决定。极限值(当超过该值时导致发生从第一种估算向第二种估算的转变)有利地设定为所述压力测量单元的标称压力或与其对应的值的1～5倍，优选2倍。在典型的陶瓷电容式压力测量单元中，所谓的触底(即，测量膜由于所施加的压力而接触主体)大约在压力测量单元的两倍标称压力时开始发生。因此，有利的是，大致在该值时提供从第一种估算到第二种估算的转变。然而，例如，取决于压力测量单元的尺寸，在压力测量单元的标称压力或者最多到标称压力的五倍时发生从第一种估算到第二种估算的转变也可能是有益的。对于极限值的选择，起决定性因素的是时间点，根据第一种估算在该时间点时必须预期压力测量信号的饱和或严重非线性。在典型的测量方法中，对于第一种估算，根据下式计算所述压力测量信号。D1＝1–Cr/Cm这里，以下确认是起决定性作用的：测量电容的值与所施加的压力的值成比例，其中在该范围内基准电容有益地对所施加的压力显示出非常小的依赖性。此外，当在高于极限值的压力下在第二测量范围内也发生测量补偿时，这是有益的。特别地，这种测量补偿应该考虑诸如温度和湿度等环境条件。生成这种测量补偿的一个选项是在从第一种估算转变到第二种估算时测定并保存所述基准电容的当前给定值。如此，这里，在第二种估算中，在给定时间相应测定的基准电容的值可以用从第一种估算转变到第二种估算时测定的基准电容的值进行标准化，从而允许至少对在所述时间点给出的环境条件进行补偿。另外或可选择地，对于第二种估算，也可以仅考虑基准电容与所保存的值相比的变化。在高于极限值时仅需要降低的精度或者其中预计环境条件的波动仅微小的实施方案中，制造商还可以预先确定当第一种估算转变到第二种估算时的基准电容的值并可以将该值永久地保存在存储单元中。在这种情况下，例如，可以保存对于传感器的典型环境条件的基准电容的值。如上所述，如此，可以用所保存的基准电容的值对根据第二种估算的基准电容的测量值进行补偿，并且以这种方式可以降低环境条件的影响。特别地，可以根据下式进行第二种估算的计算，其中Cr(p)表示基准电容的当前给定值，Cr(p＝x)表示当从第一种估算转变到第二种估算时的基准电容的值，x表示极限值，以及m表示常数。D2＝m(Cr(p)–Cr(p＝x))+x简言之，如此，从转变到第二种估算的时间点开始仅考虑与常数因子相乘的基准电容的变化，其中极限值和乘数由制造商预先确定。当根据第二种估算的最大值和/或从第一种估算转变到第二种估算的次数保存在存储单元中时，这可以是进一步有利的。如此，可以向后续估算提供最大压力负载和/或过载循环次数。根据本专利技术的用于提供压力测量信号的压力测量装置具有电容式压力测量单元，所述电容式压力测量单元包括主体和配置在所述主体的前面的测量膜，其中电极配置在所述主体和所述测量膜上，所述各电极在所述测量膜的具有高的压力敏感性的区域中形成测量电容并在所述测量膜的具有低的压力敏感性的区域中形成基准电容，其中，所述压力测量装置还包括构造成适于实施根据前述权利要求中任一项所述的压力测量方法的测量电子器件。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测定电容式压力测量单元(1)中的压力测量信号(D)的方法，所述压力测量单元包括主体(3)和配置在所述主体(3)的前面的测量膜(5)，其中电极(7,9,11)配置在所述主体(3)和所述测量膜(5)上，所述各电极在所述测量膜(5)的具有高的压力敏感性的区域中形成测量电容(Cm)并在所述测量膜(5)的具有低的压力敏感性的区域中形成基准电容(Cr)，其中根据所述测量电容(Cm)和所述基准电容(Cr)的第一种估算(A1)，对所述测量电容(Cm)和所述基准电容(Cr)进行彼此独立地检测，并且在第一测量范围内测定所述压力测量信号(D)，以及根据所述基准电容(Cr)的第二种估算(A2)在第二测量范围内测定所述压力测量信号(D)，其特征在于，当根据第一种估算(A1)的所述压力测量信号(D)超过极限值(x)时，发生从第一种估算(A1)到第二种估算(A2)的转变。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测定电容式压力测量单元(1)中的压力测量信号(D)的方法，所述压力测量单元包括主体(3)和配置在所述主体(3)的前面的测量膜(5)，其中电极(7,9,11)配置在所述主体(3)和所述测量膜(5)上，所述各电极在所述测量膜(5)的具有高的压力敏感性的区域中形成测量电容(Cm)并在所述测量膜(5)的具有低的压力敏感性的区域中形成基准电容(Cr)，其中根据所述测量电容(Cm)和所述基准电容(Cr)的第一种估算(A1)，对所述测量电容(Cm)和所述基准电容(Cr)进行彼此独立地检测，并且在第一测量范围内测定所述压力测量信号(D)，以及根据所述基准电容(Cr)的第二种估算(A2)在第二测量范围内测定所述压力测量信号(D)，其特征在于，当根据第一种估算(A1)的所述压力测量信号(D)超过极限值(x)时，发生从第一种估算(A1)到第二种估算(A2)的转变。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同时发生两种估算(A1,A2)，并且如果第一种估算(A1)的压力测量信号(D)超过所述极限值(x)，那么丢弃第一种估算(A1)，如果第一种估算(A1)的压力测量信号(D)低于所述极限值(x)，那么丢弃第二种估算(A2)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述极限值(x)是所述压力测量单元(1)的标称压力(pnom)或与其对应的值的1～5倍，优选为2倍。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于第一种估算(A1)，根据下式计算第一压力测量信号(D1)。D1＝1–Cr/Cm5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第二测量范围内发生测量补偿。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在从第一种估算(A1)转变到第二种估算(A2)时测定并保存所述基准电容(Cr)的当前给定值Cr(p＝x)。7.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，在从第一种估...
【专利技术属性】
技术研发人员：约恩·雅各布，伯恩哈德·韦勒，
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
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