压力传感器组件及具有其的过程控制测量系统技术方案

一种压力传感器组件及具有其的过程控制测量系统，所述压力传感器组件包括压力传感器，所述压力传感器具有支撑结构和蓝宝石隔离构件，所述蓝宝石隔离构件联接到所述支撑结构并且形成所述蓝宝石隔离构件的第一表面与所述支撑结构之间的区域。所述蓝宝石隔离构件的第二表面被定位成与来自或联接到过程的流体接合。电引线联接到多晶硅应变仪图案，所述多晶硅应变仪图案定位在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面上的所述区域中，并且所述多晶硅应变仪图案被配置为在所述蓝宝石隔离构件响应于所述压力而偏转时生成指示所述流体的所述压力的电信号。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器组件及具有其的过程控制测量系统
本公开的实施方案涉及工业过程变送器，并且更具体地，涉及用于此类变送器中的压力传感器组件。
技术介绍
工业过程现场设备(诸如过程变送器)用于工业过程控制和监测系统中，以监测工业过程变量并将过程变量的测量值传送回例如化学、石油、天然气、制药或其他流体加工厂中的控制室。术语“过程变量”是指物质的物理或化学状态或能量的转换。过程变量的示例包括压力、温度、流量、电导率、pH和其他属性。压力变送器和其他压力感测现场设备或仪器包括感测压力(诸如过程流体的压力)的压力传感器。压力传感器提供指示所感测的压力的电输出。所感测的压力可由压力变送器的电路处理和/或被传送到外部控制单元。某些压力变送器依靠薄(.001-.002″)金属膜片将过程流体与压力传感器隔离，其中工厂安装的填充流体将来自过程的压力信号传输到电子压力传感器。这些系统可能不是很适合过程具有研磨性的应用，或者过程(例如，卫生过程)在隔离膜片失效的情况下不能冒潜在的过程污染风险的应用。这些填充系统还冒着扩散气体和/或真空影响流体完整性的风险。一些压力变送器通过“无油”(无填充流体)设计解决了这些问题，这些设计将氧化铝陶瓷隔离与集成电容感测结合在一起。这些产品使用氧化铝陶瓷作为过程隔离膜片并且形成集成电容传感器的一部分。这些压力变送器虽然提供“无油”特征部，但与类似的金属隔离的流体填充设备相比，可能存在缺点，包括精度、范围度、稳定性和过压能力降低。这些限制中的某些限制是氧化铝材料固有的，氧化铝材料既是传感器系统中的隔离元件又是压力传感器偏转元件。此外，隔离/传感器陶瓷具有易于发生撞击/裂纹扩展失效的颗粒性质。而且，当配置用于仪表测量时，周围大气进入这些类型中的一些类型的压力变送器中的电容检测腔，这会导致性能问题，因为“空气”电介质可能是潮湿/冷凝的和/或以其他方式被污染，从而产生测量误差。
技术实现思路
本公开的实施方案整体涉及压力传感器组件以及生产所述压力传感器组件的方法。压力传感器组件的一个实施方案包括形成腔的集管，其中所述集管提供通向所述腔的流体通道。压力传感器定位在所述腔中并且被配置为感测所述流体通道内的流体的压力。所述压力传感器包括支撑结构和蓝宝石隔离构件，所述蓝宝石隔离构件粘结或联接到所述支撑结构以形成所述蓝宝石隔离构件的第一表面与所述支撑结构之间的区域。在示例性实施方案中，所述蓝宝石隔离构件是单晶蓝宝石元件。而且，在一些示例性实施方案中，所述支撑结构由具有与所述蓝宝石隔离构件相似的膨胀特性的材料(诸如蓝宝石或Al2O3)形成。所述蓝宝石隔离构件的第二表面被定位成与所述流体通道内的流体接合。电引线可以延伸穿过所述支撑结构。多晶硅应变仪图案定位在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面上的所述区域中并且联接到所述电引线。所述多晶硅应变仪图案(其可以形成为惠斯登电桥)被配置为在所述蓝宝石隔离构件响应于所述压力而偏转时生成指示所述流体通道内的所述流体的所述压力的电信号。在示例性实施方案中，形成在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面与所述支撑结构之间的所述区域包含参考压力。所述参考压力可以是真空压力。在其他实施方案中，所述压力传感器被配置为表压传感器并且包括穿过所述支撑结构的参考通风口，以将形成在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面与所述支撑结构之间的所述区域连接到大气压力。在一些示例性实施方案中，所述压力传感器组件包括几何突起，所述几何突起在形成在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面与所述支撑结构之间的所述区域内联接到所述支撑结构或与所述支撑结构一起形成，以在过压条件下限制所述蓝宝石隔离构件的偏转。在一些示例性实施方案中，所述压力传感器组件包括温度传感器，所述温度传感器定位在所述蓝宝石隔离构件的所述第二表面上并且被配置为测量过程温度以补偿过程温度瞬变。在另一个实施方案中，提供了一种生产压力传感器组件的方法。所述方法包括在蓝宝石隔离构件的第一表面上形成多晶硅应变仪图案，并且将所述蓝宝石隔离构件粘结到支撑结构以形成所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面与所述支撑结构之间的区域，其中所述多晶硅应变仪图案形成在所述区域内。然后将所述压力传感器定位在集管的腔内，使得所述蓝宝石隔离构件的第二表面被定位成与穿过所述集管的流体通道内的流体接合。在另一个实施方案中，一种过程控制测量系统包括壳体以及定位在所述壳体内的集管，其中所述集管包括腔以及通向所述腔的流体通道。压力传感器定位在所述腔中并且被配置为感测穿过所述流体通道的过程流体的压力。所述压力传感器包括支撑结构以及由单晶蓝宝石元件形成的蓝宝石隔离构件，所述蓝宝石隔离构件联接到所述支撑结构以形成所述蓝宝石隔离构件的第一表面与所述支撑结构之间的区域。所述蓝宝石隔离构件的第二表面被定位成与所述流体通道内的流体接合，使得所述蓝宝石隔离构件被来自所述流体通道内的所述流体的压力偏转。电引线延伸穿过所述支撑结构并且联接到多晶硅应变仪图案，所述多晶硅应变仪图案定位在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面上的所述区域中。所述多晶硅应变仪图案被配置为在所述蓝宝石隔离构件响应于所述压力而偏转时生成指示所述流体通道内的所述流体的所述压力的电信号。在一些实施方案中，所述区域内的所述支撑结构上的几何突起在过压条件下限制所述蓝宝石隔离构件的偏转。提供本
技术实现思路
以简化形式介绍一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决
技术介绍
中指出的任何或所有缺点的实施方式。附图说明图1是根据本公开的实施方案的过程控制或测量系统中的压力变送器的示例的局部剖面剖视图。图2是根据本公开的实施方案的图1的压力变送器的一部分的剖视图。图3是根据本公开的实施方案的用于测量绝对压力的压力传感器组件的一部分的简化剖视图。图4-1是根据本专利技术的实施方案的用于测量表压的替代压力传感器组件的一部分的简化剖视图。图4-2是图4-1的压力传感器组件的一部分的视图并且示出了过压保护止动件或特征部。具体实施方式下文参考附图更充分地描述本公开的实施方案。使用相同或相似附图标记标识的元件是指相同或相似元件。为了简化图示，某些元件可能未在每个图中示出。然而，本公开的各种实施方案可以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的具体实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开将是透彻和完整的，并且这些实施方案将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。图1是根据本公开的实施方案的包括压力变送器102的过程控制或测量系统100的示例的局部剖面剖视图。图2是图1的变送器102的一部分的剖视图。系统100可用于材料(例如，过程介质)的处理中，以将材料从价值较低的状态转变为价值更高且更有用的产品，诸如石油、化学品、纸张、食品等。例如，系统100可用于执行卫生过程或其他类型的工业过程的设施中。压力变送器102可包括壳体104，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器组件，其特征在于，所述压力传感器组件包括：/n形成腔的集管，所述压力传感器组件包括通向所述腔的流体通道；/n压力传感器，所述压力传感器定位在所述腔中并且被配置为感测所述流体通道内的流体的压力，所述压力传感器包括：/n支撑结构；/n蓝宝石隔离构件，所述蓝宝石隔离构件联接到所述支撑结构并且形成所述蓝宝石隔离构件的第一表面与所述支撑结构之间的区域，所述蓝宝石隔离构件的第二表面被定位成与所述流体通道内的流体接合；/n电引线；以及/n多晶硅应变仪图案，所述多晶硅应变仪图案定位在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面上的所述区域中并且联接到所述电引线，其中所述多晶硅应变仪图案被配置为在所述蓝宝石隔离构件响应于所述压力而偏转时生成指示所述流体通道内的所述流体的所述压力的电信号。/n

【技术特征摘要】
20200921 US 17/026,8311.一种压力传感器组件，其特征在于，所述压力传感器组件包括：
形成腔的集管，所述压力传感器组件包括通向所述腔的流体通道；
压力传感器，所述压力传感器定位在所述腔中并且被配置为感测所述流体通道内的流体的压力，所述压力传感器包括：
支撑结构；
蓝宝石隔离构件，所述蓝宝石隔离构件联接到所述支撑结构并且形成所述蓝宝石隔离构件的第一表面与所述支撑结构之间的区域，所述蓝宝石隔离构件的第二表面被定位成与所述流体通道内的流体接合；
电引线；以及
多晶硅应变仪图案，所述多晶硅应变仪图案定位在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面上的所述区域中并且联接到所述电引线，其中所述多晶硅应变仪图案被配置为在所述蓝宝石隔离构件响应于所述压力而偏转时生成指示所述流体通道内的所述流体的所述压力的电信号。


2.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述蓝宝石隔离构件是单晶蓝宝石元件。


3.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，形成在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面与所述支撑结构之间的所述区域包含参考压力。


4.根据权利要求3所述的压力传感器组件，其特征在于，所述参考压力是形成在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面与所述支撑结构之间的所述区域中的真空压力。


5.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述压力传感器被配置为表压传感器并且包括穿过所述支撑结构的参考通风口，以将形成在所述蓝宝石隔离构件的所述第一表面与所述支撑结构之间的所述区域连接到大气压力。


6.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，所述蓝宝石隔离构件使用粘结材料粘结到所述支撑结构。


7.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其特征在于，还包括几何突起，所述几何突起在形成在所述蓝宝石隔离构件的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·安德鲁·布罗登，查尔斯·雷·威尔科克斯，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国;US