应变计型压力感测制造技术

在特定实施例中，公开了一种用于应变计型压力感测的压力传感器装置，包括多个应变计，该多个应变计包括第一应变计和第二应变计。压力传感器装置还包括隔膜，该隔膜耦合在多个应变计和物体之间，该物体被配置为向隔膜施加压力。隔膜具有第一部分和第二部分。第一部分在物体和第一应变计之间具有第一厚度。第二部分在物体和第二应变计之间具有第二厚度。在未压缩状态下，第二厚度大于第一厚度。第二厚度大于第一厚度。第二厚度大于第一厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】应变计型压力感测


[0001]本公开涉及压力传感器，更具体地，涉及应变计型压力感测。

技术介绍

[0002]压力传感器在数千种应用中用于控制和监测，并且在技术、配置和成本方面可能有很大差异。在典型的应变计压力传感器中，具有箔图案的应变计被施加到隔膜，隔膜在应变计和施加待测力(压力)的物体之间具有均匀厚度。当从物体施加到隔膜的力导致隔膜变形时，应变计的箔图案也会变形，从而导致箔图案的电阻发生变化。应变计的这个新电阻可以被测量并且与特定压力值相关联。
[0003]在该配置中，隔膜的厚度越大，压缩隔膜所需的压力越大，并且压力传感器能够测量的压力越大。然而，隔膜厚度越大且压力传感器能够测量的压力范围越大，与隔膜的每个增量压缩量相关联的压力量就越大。即，对于通常固定分辨率的传感器，隔膜厚度越大，压力传感器对物体施加的压力的每个增量变化的灵敏度或精度越低。随着压力的每次增量增加，先前压力量和新压力量之间的变化百分比减小。例如，压力从100巴增加到101巴代表压力增加1％，而从1000巴增加到1001巴代表压力增加0.1％。该原理会影响压力传感器的精度，尤其是导致较低压力范围的精度(或分辨率)较差。例如，对于100巴满量程应用报告典型1％FS误差的压力传感器仅偏离1巴，但对于1000巴满量程应用报告典型1％FS误差的压力传感器实际上偏离10巴。显然，由于分辨率低，高压满量程传感器的准确度对于低压范围并不良好。因此，设计对高压范围敏感的压力传感器通常会涉及牺牲低压范围准确度。但是，有许多应用需要低压范围的严格准确度，并需要高压满量程输出。

技术实现思路

[0004]在本公开的特定实施例中，公开了一种用于应变计压力感测的压力传感器装置，包括在施加力的物体和多个应变计之间的单个隔膜，该单个隔膜具有两个不同厚度的两个部分。每个部分耦合到特定的应变计，使得该部分的应变计的电阻响应于该部分厚度的变化而改变。由于每个应变计耦合到具有不同隔膜厚度的特定部分，因此每个应变计对压力的灵敏度是不同的。在特定实施例中，隔膜的第二部分比隔膜的第一部分更厚，使得耦合到第一隔膜部分的第一应变计对低压范围敏感并且对于较低压力范围提供比第二应变计更好的准确度，同时第二隔膜部分可以提供更高的压力输出。因此，通过使压力传感器装置具有包括两种不同厚度的单个隔膜，压力传感器装置能够测量高压范围而不必牺牲低压范围的灵敏度和准确度。
[0005]在特定实施例中，公开了一种用于应变计压力感测的压力传感器装置，包括多个应变计，包括第一应变计和第二应变计。压力传感器装置还包括耦合在多个应变计和物体之间的隔膜，物体被配置为向隔膜施加压力。隔膜具有第一部分和第二部分。第一部分在物体和第一应变计之间具有第一厚度。第二部分在物体和第二应变计之间具有第二厚度。在未压缩状态下，第二厚度大于第一厚度。第一应变计被配置为响应于隔膜的第一部分的厚
度变化而改变电阻，并且第二应变计被配置为响应于隔膜的第二部分的厚度变化而改变电阻。因为每个应变计被配置为响应具有两种不同厚度的隔膜的两个不同部分的厚度变化，所以压力传感器装置能够具有两种不同的压力范围灵敏度。
[0006]在特定实施例中，公开了一种用于应变计压力感测的方法，包括耦合到包括第一应变计和第二应变计的多个应变计的电子模块接收与第一应变计的电阻相关联的第一输出。该方法还包括电子模块接收与第二应变计的电阻相关联的第二输出。此外，该方法还包括电子模块基于第一输出和第二输出而输出一个或多个压力值。在该特定实施例中，多个应变计耦合到隔膜，并且隔膜耦合在多个应变计和被配置为向隔膜施加压力的物体之间。隔膜具有第一部分和第二部分。隔膜的第一部分在物体和第一应变计之间具有第一厚度。隔膜的第二部分在物体和第二应变计之间具有第二厚度。在未压缩状态下，第二厚度大于第一厚度。第一应变计被配置为响应于隔膜的第一部分的厚度变化而改变电阻。第二应变计被配置为响应于隔膜的第二部分的厚度变化而改变电阻。
[0007]如下文将更详细地解释的，因为电子模块从两个不同的应变计接收两个不同的输出，每个应变计具有不同的压力范围灵敏度，该实施例的优点之一是电子模块可以确定哪一个应变计输出最佳地用于特定的压力范围。例如，如果应变计输出中的一个或多个指示被测量的压力在高压范围内，则电子模块可以使用来自具有高压范围灵敏度的应变计的输出来确定压力值输出。继续此示例，如果应变计输出中的一个或多个指示被测量的压力在低压范围内，则电子模块可以使用来自具有低压范围灵敏度的应变计的输出来确定压力值输出。因为电子模块被配置为利用具有两种不同灵敏度的两种不同应变计输出，所以与使用来自具有基本相同压力范围灵敏度的应变计的输出的电子模块相比，该电子模块报告的压力的准确度可以在宽压力范围内更大。
[0008]本公开的前述和其他目的、特征和其他优点将从以下对如附图中所示的本公开的示例性实施例的更具体描述而变得显而易见，其中相同的附图标记通常表示本公开的示例性实施例的相同部分。
附图说明
[0009]为了使所公开的技术所属领域的普通技术人员更容易理解如何制作和使用所公开的技术，可以参考以下附图。
[0010]图1是根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的压力传感器装置的示例的截面图。
[0011]图2描绘了根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的压力传感器装置的示例。
[0012]图3是根据本公开的至少一个实施例的图2的压力传感器装置的截面图。
[0013]图4描绘了根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的压力传感器装置的示例。
[0014]图5A描绘了根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的压力传感器装置的示例。
[0015]图5B描绘了根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的压力传感器装置的示例。
[0016]图6是示出根据本公开的至少一个实施例的对于由压力传感器装置观察到的低压、压力传感器装置的两个应变计的输出的曲线图。
[0017]图7是根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的方法的示例的流程图。
[0018]图8是根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的方法的示例的流程图。
[0019]图9是根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的方法的示例的流程图。
[0020]图10是根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的方法的示例的流程图。
[0021]图11是根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的方法的示例的流程图。
具体实施方式
[0022]图1是根据本公开的至少一个实施例的用于应变计型压力感测的压力传感器装置(100)的截面图。图1的压力传感器装置(100)包括耦合在物体(102)和多个应变计(160)之间的隔膜(104)。
[0023]在图1的示例中，物体(102)被配置为向隔膜(104)施加力。在特定实施例中，物体(102)是具有下部和上部的腔体。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于应变计型压力感测的压力传感器装置，所述压力传感器装置包括：多个应变计，包括第一应变计和第二应变计；以及隔膜，耦合在所述多个应变计和物体之间，所述物体被配置为向所述隔膜施加压力，所述隔膜具有第一部分和第二部分；所述第一部分在所述物体和所述第一应变计之间具有第一厚度，所述第二部分在所述物体和所述第二应变计之间具有第二厚度；在未压缩状态下，所述第二厚度大于所述第一厚度；所述第一应变计被配置为响应于所述隔膜的所述第一部分的厚度变化而改变电阻；以及所述第二应变计被配置为响应于所述隔膜的所述第二部分的厚度变化而改变电阻。2.根据权利要求1所述的压力传感器装置，还包括耦合到所述第一应变计和所述第二应变计两者的电子模块，所述电子模块被配置为：接收与所述第一应变计的电阻相关联的第一输出；接收与所述第二应变计的电阻相关联的第二输出；以及基于所述第一输出和所述第二输出，输出一个或多个压力值。3.根据权利要求2所述的压力传感器装置，其中，所述电子模块还被配置为将所述第一输出与第一压力值相关联并且将所述第二输出与第二压力值相关联。4.根据权利要求3所述的压力传感器装置，其中，所述电子模块还被配置为基于所述第一压力值输出低压范围值。5.根据权利要求3所述的压力传感器装置，其中，所述电子模块还被配置为基于所述第二压力值输出高压范围值。6.根据权利要求3所述的压力传感器装置，其中，所述电子模块还被配置为：确定值是否低于预定阈值；响应于确定所述值低于所述预定阈值，基于所述第一压力值输出低压范围值；以及响应于确定所述值等于或高于所述预定阈值，基于所述第二压力值输出高压范围值。7.根据权利要求1所述的压力传感器装置，其中，所述第一应变计和所述第二应变计是微熔硅应变计。8.一种应变计型压力感测的方法，所述方法包括：通过耦合到包括第一应变计和第二应变计的多个应变计的电子模块执行以下操作：接收与所述第一应变计的电阻相关联的第一输出；接收与所述第二应变计的电阻相关联的第二输出；以及基于所述第一输出和所述第二输出而输出一个或多个压力值；所述多个应变计耦合到隔膜，所述隔膜耦合在所述多个应变计和物体之间，所述物体被配置为向所述隔膜施加压力，所述隔膜具有第一部分和第二部分；所述第一部分在所述物体和所述第一应变计之间具有第一厚度，所述第二部分在所述物体和所述第二应变计之间具有第二厚度；在未压缩状态下，所述第二厚度大于所述第一厚度；所述第一应变计被配置为响应于所述隔膜的所述第一部分的厚度变化而改变电阻；以及所述第二应变计被配置为响应于所述隔膜的所述第二部分的厚度变化而改变电阻。9.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过所述电子模块将所述第一输出与第一压力值相关联；以及通过所述电子模块将所述第二输出与第二压力值相关联。10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过所述电子模块基于所述第一输出和所述第二输出而输出一个或多个压力值包括：基于所述第一压力值...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍世宏，马克，
申请(专利权)人：森萨塔电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：