【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种压力传感器，尤其涉及一种用于测量高压力，例如100巴以上的压力的压力传感器。
技术介绍
1、例如，在可以经历大于700巴甚至高达1500巴的压力的氢气存储罐的情况下，高压力的测量起到重要作用。传统的基于电容测量原理的压力传感器具有隔膜，该隔膜通过作用在隔膜的前侧上的压力而弹性偏转，由此改变布置在隔膜的后侧上的电极与相对的静态电极之间的电容。电容压力传感器取决于该电容变化产生电测量信号，该电测量信号表示作用在隔膜的前侧上的压力，并且因此可以用于确定压力测量值。这种电容式压力传感器的测量精度取决于作为压力的函数的隔膜的移动。因此，最大隔膜运动限制了最大压力测量范围。因此，这种测量原理对高压力的适用性是有问题的。
2、可以通过压阻传感器测量较高的静压。例如，可以使用soi技术(“绝缘体上硅”技术)，且尤其是使用sos技术(“蓝宝石上硅”技术)来制造这种传感器。这种传感器类型例如体现为由平台和布置在平台上的测量隔膜组成的压力传感器芯片。施加在测量隔膜上的压力差导致测量隔膜取决于压力差的偏转。这通过压阻换能器来记录，压阻换能器包括布置在测量隔膜上或测量隔膜中的压阻元件，例如，连接在一起以形成电阻测量桥的压阻元件，并且压阻换能器产生取决于测量隔膜的偏转的电测量信号，并且可用于进一步处理或评估以查明压力测量值。
3、压力传感器芯片通常是非常敏感的，并且因此经常不直接暴露于要其压力要被测量的过程介质。代替此，插入填充有压力传送液体的压力传递装置。这些压力传递装置使用与其压力要被测量的介质(例如过程介质)
4、这种压阻压力传感器实际上可以测量高压力。然而，它们具有一些缺点：形成测量隔膜或可通过待测量压力变形的传感器的其他部分的材料表现出小的蠕变和/或塑性变形。这些效应可导致压力传感器的通常使用寿命内的传感器的明显零点漂移，并且因此不可忽略。而且，压阻电阻元件在传感器的使用寿命过程中表现出老化现象。在操作中，可变形部件同样可以在使用寿命期间表现出老化或疲劳现象。这增加了传感器芯片的压阻元件对化学侵蚀(腐蚀、氧化)的敏感性，这需要传感器芯片对环境(例如，冷凝物)的非常好的保护。这使得这种压力传感器的结构以及对应地制造要求非常高。
5、de 10 2005 009818a1中描述了一种用于测量压力的方法，其中空间中的压力被引入到填充有测量流体的腔室中并且与空间密封隔离，并且取决于测量流体的声学特性的测量变量被确定为压力的度量。具体地，在de 10 2005 009818a1中，阐述了实施例的示例，其中通过超声换能器布置来确定测量流体中的声速，该超声换能器布置查明填充有测量流体的腔室内的超声信号的行进时间作为压力的度量。给出的测量流体的示例是水和硅油。
6、水具有作为强极性液体的在20℃的温度下约2.2gpa的相对高的压缩模量。因此，作为水中压力的函数的声速的改变对应地较小。这防止了期望测量范围内的足够精确的压力测量。更适合的是在20℃下具有较低压缩模量的硅油。然而，硅油的化学组成可以取决于制造商和批次而变化。此外，硅油的物理性质可以在压力测量系统的操作期间改变，例如由于分子组成的改变，例如，因为线性分子链在温度和/或压力影响下转化成环状化合物或二醇。结果，声音速度和硅油中的压力之间的关系也可以随着使用寿命而改变。由此，校准在制造期间以及在压力测量系统的使用寿命期间都成为负担。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种压力传感器，其适合于测量高压力并且在长时间段内表现稳定的——即，基本上无漂移的——操作，以便保持尽可能小的维护活动。
2、根据本专利技术，通过根据权利要求1所述的压力传感器实现该目的。在从属权利要求中限定了有利的实施例。
3、本专利技术的压力传感器，尤其是适用于100巴以上压力的压力传感器，包括：
4、壳体，其具有填充有可压缩填充液体的密封的——例如气密密封的——容积；
5、其中，壳体具有可弹性偏转的隔膜，该隔膜具有面向填充有填充液体的容积的后侧和与后侧相对的前侧，使得隔膜将位于隔膜前侧的压力传送到填充液体；以及
6、测量单元，其适于查明取决于填充液体中的声速的变量，并且基于所测量的变量来确定表示位于可弹性偏转的隔膜的前侧上的压力的压力测量值，
7、其中填充液体含有有机化合物，所述有机化合物以大于99％的容积分数存在于填充液体中。
8、填充液体是可压缩液体，即，其容积由于液体的压缩或减压使隔膜偏转而改变。同样地，填充液体中存在的压力对应地改变。与其伴随的是填充液体中的声速的改变。因此，可压缩填充液体中的声速是壳体外部存在的、位于可弹性偏转隔膜的前侧上的压力的度量。
9、虽然在上述压阻或电容传感器的情况下，直接取决于测量隔膜的偏转来记录测量变量，但是诸如隔膜或支撑隔膜的部件的蠕变、变形或疲劳之类的影响大大降低了测量的精度，这样的影响在本专利技术的压力传感器的情况下不起作用。可以例如基于超声波沿着填充有液体的容积内的测量路径的传播来执行填充液体中的声速的测量。在压力传感器的正常操作期间，该测量路径可以在壳体的两个不可偏转的壁区域之间延伸。因此，在本专利技术的压力传感器的情况下，可偏转隔膜的区域中的蠕变或疲劳不影响测量性能。与已知的压阻压力传感器或电容式压力传感器相比，维护显著更少。另外，本专利技术的测量原理能够实现具有坚固部件和耐腐蚀材料的相对非常简单的传感器构造，使得压力传感器的使用寿命高。
10、与现有技术中已知的测量系统相比，本专利技术的压力传感器的基本优点是使用含有有机化合物的填充液体，该填充液体以大于99％的容积分数存在于填充液体中。除了在硅油的情况下之外，基本上纯的有机化合物的可压缩性——因此压缩模量——例如因此不因批次或不在压力传感器的使用寿命期间改变。
11、有利地，填充液体中有机化合物的容积分数大于99.9％或大于99.99％。
12、本专利技术的压力传感器在制造中不需要特殊的校准，因为声音速度对液体中存在的压力的函数依赖性可针对液体被一次查明，然后可以被存储在用诸如填充液体的液体制造的每个压力传感器的测量单元中。此外，纯化合物的性质在压力传感器的使用寿命期间不改变。因此，本专利技术的传感器在长时间内可免操作地维护。
13、填充液体中含有的有机化合物有利地具有在20℃下小于2.0gpa的压缩模量。例如，有机化合物可以是基本上非极性的化合物。非极性化合物具有比诸如水的极性化合物更低的压缩模量。
14、在有利的实施例中，有机化合物在使用压力传感器的预期温度和压力范围内处于液态。至少有机化合物在压力传感器的预期压力测量范围内在至少0℃和50℃之间，有利地至少在20℃和100℃之间，更有利地至少在-40℃和150℃之间的温度下处于液态。预期压力测量范围可以在100和1500巴之间，优选在100和5000巴之间。
15、基于上述性质的合适化合物选自例如以下物质类别：饱和脂族烃、醇或酯，例如本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压力传感器，尤其是用于大于100巴的压力，包括：
2.根据权利要求1所述的压力传感器，
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，
4.根据权利要求1-3中的一项所述的压力传感器，
5.根据权利要求1-4中的一项所述的压力传感器，
6.根据权利要求1-5中的一项所述的压力传感器，
7.根据权利要求6所述的压力传感器，
8.根据权利要求6或7所述的压力传感器，
9.根据权利要求8所述的压力传感器，
10.根据权利要求9所述的压力传感器，
11.根据权利要求1-10中的一项所述的压力传感器，
12.根据权利要求1-10中的一项所述的压力传感器，
13.根据权利要求1-12中的一项所述的压力传感器，
14.根据权利要求1-13中的一项所述的压力传感器，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种压力传感器，尤其是用于大于100巴的压力，包括：
2.根据权利要求1所述的压力传感器，
3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，
4.根据权利要求1-3中的一项所述的压力传感器，
5.根据权利要求1-4中的一项所述的压力传感器，
6.根据权利要求1-5中的一项所述的压力传感器，
7.根据权利要求6所述的压力传感器，
【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖·洛帕京，伊戈尔·格特曼，让·施莱费尔伯克，罗穆亚尔德·吉拉尔迪，迪特马尔·洛伊特纳，塞尔韦斯特·希曼斯基，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：
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