公开了用于监测电容式压力测量单元(10)的操作的方法，该电容式压力测量单元具有测量电容器(C<subgt;M</subgt;)和参考电容器(C<subgt;R</subgt;)，测量电容器和参考电容器具有以交变方波信号的形式向它们施加的内部激励电压U<subgt;E0</subgt;，并且从测量电容器(C<subgt;M</subgt;)和参考电容器(C<subgt;R</subgt;)的电容值获得压力测量值p，其中，测量电容器(C<subgt;M</subgt;)通过积分将激励电压U<subgt;E0</subgt;转换为上升或下降电压信号U<subgt;COM</subgt;，电压信号U<subgt;COM</subgt;被供应到比较器‑振荡器(SG)，从而导致生成激励电压U<subgt;E0</subgt;，并且，在至少两个限定的时间t<subgt;1</subgt;、t<subgt;2</subgt;在下降和/或上升信号特性期间从电压信号U<subgt;COM</subgt;获取对应的电压值U<subgt;1</subgt;、U<subgt;2</subgt;，并且基于两个值对t<subgt;1</subgt;；U<subgt;1</subgt;和t<subgt;2</subgt;；U<subgt;2</subgt;确定线性方程U＝f(t)，其特征在于，在时间t<subgt;2</subgt;与在比较器‑振荡器(SG)中设置的电压信号U<subgt;COM</subgt;的切换点之间限定至少一个时间t<subgt;3</subgt;，在该时间t<subgt;3</subgt;的下降或上升信号特性内使用线性方程U＝f(t)计算相关联的电压值U<subgt;3</subgt;，并且将该电压值U<subgt;3</subgt;与电压信号U<subgt;COM</subgt;在时间t<subgt;3</subgt;的实际值在绝对值方面进行比较，其中，如果电压信号U<subgt;COM</subgt;的值大于计算的电压值U<subgt;3</subgt;，则存在电磁和/或低频性质的外部影响，如果电压信号U<subgt;COM</subgt;的值小于计算的电压值U<subgt;3</subgt;，则可能存在由潮湿引起的电阻干扰影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于监测电容式压力传感器的压力测量单元的操作的方法。
技术介绍
1、在许多工业领域中，电容式压力传感器或压力测量设备用于压力测量。电容式压力传感器或压力测量设备通常具有作为用于过程压力的换能器的陶瓷压力测量单元和用于信号处理的评估电子器件。
2、电容式压力测量单元由陶瓷基体和膜片构成，其中在基体与膜片之间布置玻璃焊环。基体与膜片之间形成的空腔由于压力影响而有利于膜片的纵向移动性。因此，该空腔也被称为测量室。在膜片的下侧和基体的相对的顶侧上，设置有相应的电极，这些电极共同形成测量电容器。压力的作用导致膜片变形，从而导致测量电容器中的电容的变化。
3、评估单元用于记录电容的变化并将其转换成压力测量值。这些压力传感器通常用于监测或控制过程。因此，压力传感器经常连接到上级控制单元(superordinate controlunit，plc)。
4、de19851506c1公开了一种电容式压力传感器，其中，由两个电容值的商来确定压力测量值，这两个电容值与测量电容器和参考电容器有关。尽管本专利说明书没有具体描述压力测量单元，但是所示的电路和所述的方法适用于电容式压力测量单元。该压力测量设备的特定特征是，仅方波信号的振幅(与其频率无关)与评估作为所记录的压力测量值的度量的输出处的测量信号相关。
5、ep0569573b1公开了一种用于电容式压力传感器的电路布置，其同样涉及使用求商法来进行压力分析。
6、求商法通常基于以下压力相关性：
7、和/或或
>8、其中，cm表示测量电容器的电容，cr表示参考电容器的电容，p表示要确定的过程压力。还可以想到的是互换商中的cm和cr的选择。然而，分母中具有cm的指示示例是支持自线性化的最常见形式。因此，除非另外指示，否则以下假定该实施例。9、电容式压力传感器的可靠性变得越来越重要。期望的目的是关于在测量单元背面(背对要测量的介质的一侧)上或在评估电子器件的零件中的潜在泄漏电流来优化压力传感器中的测量原理，以便消除可能由环境引入的并具有冷凝趋势的潮湿部分。
10、引用de10333154a1和de102014201529a1作为关于监测电容式压力传感器的操作的一般现有技术。
11、de19708330c1和ep2738535a1构成了限定技术背景的另外文献。
12、最后，应该提及de102018118645b3和de102018118646b3，其分别公开了用于监测电容式压力传感器的压力测量单元的操作的方法。de102018118645b3基于以下认识：在压力传感器的公称压力范围内，在脉冲高度或振幅与周期持续时间或频率之间存在固定的关系，并且当介质进入测量室时，由于测量膜片的损坏或经由通风通道的进入，由测量电容器cm和参考电容器cr的上述商形成的方波信号显著变化。在de102018118646b3中，要点是在背对待测量介质的测量单元背面上或在评估电子器件的零件中的潮湿以及由此产生的泄漏电流引起以交变方波信号形式存在的测量信号的变化。代替具有在脉冲宽度的过程中恒定的振幅或脉冲高度的均匀方波脉冲，振幅或脉冲高度在错误测量信号的情况下不再恒定，而是在脉冲宽度的过程中上升或下降。
13、最接近的现有技术被认为是de102019129264b4，从该文献中可以收集到，在背对待测量介质的测量单元背面上或在评估电子器件的零件中的潮湿以及由此产生的泄漏电流引起由测量电容器结合比较器-振荡器生成的三角波形电压信号ucom的变化。在这种情况下，继而发生膨胀特性，而不是均匀线性上升和下降的特性。具体地，该特性的出现随后使得上升在三角波形信号的上升特性期间和在下降特性期间初始增加且随后减小。取决于电阻影响有多大，继而发生或多或少的膨胀特性。为了检测这种信号特性，在下降和/或上升信号特性期间在至少两个限定的时间t1、t2从三角波形电压信号ucom获取对应的电压值u1、u2，并且基于两个值对t1；u1和t2；u2确定线性方程u＝f(t)。使用该线性方程u＝f(t)，可以计算在下降或上升信号特性内达到在比较器-振荡器中被设置为阈值或切换点的电压值ux的时间tx。当时间tx显著偏离比较器-振荡器的实际切换时间时，或者当由在时间tx限定的比较器-振荡器的虚切换点计算的虚操作频率显著偏离比较器-振荡器的实际操作频率时，生成错误信号。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是进一步提高从de102019129264b4已知的用于检测特别是由于潮湿引起的泄漏电流对测量结果的错误影响的方法的可靠性。
2、该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。本专利技术的有利配置在从属权利要求中指定。
3、本专利技术基于以下认识：三角波形电压信号ucom不仅受到由潮湿引起的泄漏电流的影响，而且受到位于压力传感器周围的可能的电磁和/或低频干扰源(例如附近的电源、大功率设备或逆变器的干扰，其仅轻微地干扰传感器本身的操作)的影响。内部保护电路的缺陷也可能导致对应的影响。然而，这使得更难以解释信号的变化，并且可能导致存在由潮湿引起的泄漏电流的假阳性假定。
4、研究表明，在存在电磁和/或低频干扰影响的情况下，电压信号ucom在上升或下降特性期间不一定以膨胀(bulging)方式(在单独增加且然后减小上升的意义上)表现其自身，而是由一种正弦波运动构成。
5、为了检测这种信号特性，根据本专利技术的方法规定使用从de102019129264b4已知的线性方程u＝f(t)来计算与至少一个另外的时间t3相关联的电压值u3，该方程由在至少两个限定的时间t1、t2存在的电压值u1、u2确定。该时间t3被限定在时间t2与在比较器-振荡器(sg)中设置的电压信号ucom的切换点之间。最后，将电压值u3与电压信号ucom在时间t3的实际值在绝对值方面(即不考虑算术符号，仅考虑正值)进行比较。如果电压信号ucom的值大于计算的电压值u3，则存在电磁和/或低频性质的外部影响，而如果电压信号ucom的值小于计算的电压值u3，则可以考虑由潮湿引起的电阻干扰影响。
6、有利地，在期间三角波形电压值ucom已经覆盖超过一百个周期的几秒内观察信号特性。假设上述第一种情况(即电压信号ucom的值小于计算的电压值u3)在该观察周期中甚至仅出现一次，则任何先前发布的关于由潮湿引起的电阻干扰影响的错误消息可以被作为不可信的而摒弃。
7、另外有利的改进规定激励电压ue0具有变化的频率。电压信号ucom的切换点然后在限定的时间段内变化。因此，由于变化的频率经常出现新的情况，所以可以忽略系统错误。优选地，通过改变比较器-振荡器的至少一个阈值来产生频率的改变。然而，时间t3在每种情况下总是在时间t2与电压信号ucom的切换点之间，该切换点可以随时间变化。
8、还可以有利的是除了时间t3之外还指定另外的时间t4、t5、...，这些另外的时间同样被限定在时间t2与在比较器-振荡器(compa本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于监测电容式压力测量单元(10)的操作的方法，所述电容式压力测量单元具有测量电容器(CM)和参考电容器(CR)，所述测量电容器和所述参考电容器具有以交变方波信号的形式向它们施加的内部激励电压UE0，并且从所述测量电容器(CM)和所述参考电容器(CR)的电容值获得压力测量值p，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在三角波形电压信号UCOM已覆盖超过一百个周期的时间间隔中计数所述两种情况。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述激励电压UE0具有变化的频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激励电压UE0的所述变化的频率是通过改变所述比较器-振荡器(SG)的至少一个阈值而产生的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间t1与所述电压信号UCOM的切换时间相关。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间t2处于所述下降或上升信号特性的前半部分。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间t2处于所述下降或上升信号特性的中间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述时间t2与在所述比较器-振荡器(SG)中设置的所述电压信号UCOM的所述切换点之间限定另外的时间t4、t5、...，在这些时间t4、t5、...的下降或上升信号特性内使用所述线性方程U＝f(t)计算分别关联的电压值U4、U5、...，并且将相应的电压值U4、U5、...与所述电压信号UCOM在相应的时间t4、t5、...的相应实际值在绝对值方面进行比较，
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【技术特征摘要】
1.一种用于监测电容式压力测量单元(10)的操作的方法，所述电容式压力测量单元具有测量电容器(cm)和参考电容器(cr)，所述测量电容器和所述参考电容器具有以交变方波信号的形式向它们施加的内部激励电压ue0，并且从所述测量电容器(cm)和所述参考电容器(cr)的电容值获得压力测量值p，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在三角波形电压信号ucom已覆盖超过一百个周期的时间间隔中计数所述两种情况。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述激励电压ue0具有变化的频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述激励电压ue0的所述变化的频率是通过改变所述比较器-振荡器(sg)的至少一个阈值而产生的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：曼弗雷德·毛鲁斯，
申请(专利权)人：IFM电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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