[发明专利]介质隔离式绝对压力传感器

说明书

技术领域

本发明通常涉及压力传感器的领域，具体地涉及介质隔离式绝对压力传感器。

背景技术

在现代的汽车系统中，经常期望测量位置处的绝对压力。例如，期望测量EGR(废气回流)系统中的锐边孔上的压力，以确定流动。通常，在这种情况下，介质可以非常粗糙。由于这种不利的环境，期望可以从与介质隔离，文中的介质为废气，以确保通常基于半导体的传感器能保持良好，并长时间内能合适地工作。

绝对压力传感器通常被构成为传感器的内腔是真空的，并具有施加到它们的顶侧的感应压力。该侧可以被识别为包含用于互连的东西(金属线焊接点、丝焊等)。可以推想该顶侧对化学/物理污染较为敏感，该污染可对传感器的操作有不利的影响，导致传感器准确度的严重退化或甚至灾难性故障。

一个保护传感器的顶侧的现有技术解决方案是使用特殊的半导体薄膜(例如，氮化物钝化)和外部薄膜或胶质体。这种保护具有限制性。例如，尽管有保护，但诸如车辆的废气的极端介质，仍可以损害感应元件。

另一种隔离介质与传感器的现有技术方法是使用不锈钢隔板，用于感应由油耦合到基于压力传感器的传统半导体的压力。该不锈钢隔板在粗糙的介质和压力传感器之间提供必要的隔离，并且油提供压力到压力传感器的转移。该方法中使用的油介质给压力测量增加了误差，因为在制造工艺中消除所有气穴是困难的或者不现实的。这些气穴给感应介质粗糙压力的不锈钢隔板和实际压力传感器之间的压力转移增加误差。此外，该油压转移性能随着增加的温度和时间退化，这是因为油粘度和漏油量的变化。而且，难以使用该注油方法来制造，因为油需要在不锈钢隔板和压力传感器之间被气密封。

另一种现有技术方法通过在气密封的真空容器中封入差压传感器来隔离介质。用这种方法，基准压力保持在零，而从传感器后侧施加感应压力。由密封硅组成的感应元件的后侧不受感应介质的影响。然而，这种解决方案是昂贵的，可能泄漏，并且不适合批量生产。

需要改进的介质隔离式绝对压力传感器，其更精确、更容易制造、低成本，并具有时间和温度变化上的改进的运行性能。

附图说明

本发明的特征被认为是新颖的，在所附权利要求中进行了详细的阐述。通过参考以下说明和附图，可以最好地理解本发明和它的其他目的和优点，图中相同的参考标号表示相同的元件，其中：

图1是根据本发明的安装在共有组件上的第一和第二压力传感器的横截面图；

图2是示出用于转换图1所示的压力传感器提供的信号以形成绝对压力传感器的结构关系的系统框图；

图3是示出用于转换图1所示的压力传感器提供的信号以形成绝对压力传感器的结构关系的可选实施例的系统框图；

图4是传感器的响应斜率的图形表示；以及

图5是示出根据本发明的优选实施例的方法的流程图。

具体实施方式

本发明描述了使用两个差分的和绝对的传感元件的方法和装置。通过合适的信号调节来实现绝对感应。感应的绝对压力被施加到差分传感器的背侧，因此可实现介质隔离，并且粗糙的介质可被施加到其上。结果，本发明提供了一种更精确、更容易制造、低成本和具有时间和温度变化上的改进场性能的绝对压力传感器。

介质隔离式绝对压力传感器装置和相应的方法结合了由第一压力传感器提供的第一信号和由第二压力传感器提供的第二信号，所述第一信号表示施加至第一压力传感器上的第一压力和第二压力之间的差，所述第二信号表示施加至第二压力传感器上的第二压力和基本真空之间的差。结合第一和第二信号以形成绝对压力传感器。响应于压力区域或压力范围，第一信号具有不同于第二信号的斜率响应的斜率响应。这在一个传感器是差分传感器而另一个是绝对传感器时是尤其明显的。均衡(斜率校准)电路启用第一信号的斜率响应的调整，以对应于第二信号的斜率响应，并且提供了取决于该调整后的斜率响应的斜率调整后的第一信号。求和电路提供了取决于斜率调整后的第一信号和第二信号的输出信号，其中该输出信号表示第一压力传感器和第二压力传感器之间感应的绝对压力，其相对于真空而言，使得该系统成为绝对压力传感器。

本发明的特征包括提供了使得能够结合两个压力传感器以形成绝对压力传感器的结构，该绝对压力传感器的关键元件与粗糙介质隔离。而且，该结构使得能够补偿与每个传感器关联的量程误差和偏移误差。给定该教导，该结构可以被容易地扩展为包括多于两个的传感器。通过对附图的参考，可以更好地理解本发明的这些和其它优点。