[发明专利]应变式压力传感器

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于确定相对于大气压力的介质压力的应变式压力传感器，包括：壳体和位于壳体内的测量元件，其中测量元件面向外的那侧与介质接触且暴露于所要测量的压力下；以及基准压力管，该基准压力管将大气压力下的环境空气引导到测量元件的内侧；以及分析单元，该分析单元根据借由测量元件所确定的量值来确定介质的压力；以及位于壳体内用来收集空气湿气的至少一个除湿室。其中，要确定其压力的介质是流体或呈气体形式。

在压力传感器技术中，通常已知的是绝对压力传感器、差压传感器和应变式压力传感器。绝对压力传感器确定绝对意义上（即相对于真空）的主导压力，而差压传感器确定两个单独的压力之间的差。对于应变式压力传感器，所测量的压力是相对于基准压力供给而确定的，其中主要是大气压力的外界条件用作该基准压力供给。该类应变式压力传感器通常包括带有压敏膜片的封闭的测量室，该压敏膜片在一侧上密闭测量室。将要测量的压力作用在传感膜片的外表面上。例如，测量室通过通气管连接到周围环境，环境空气通过该通气管进入测量室，使得环境压力存在于测量室中以及传感膜片的内表面上。传感膜片根据所存在的应变式压力而弯曲。该弯曲通过机电转换器转换成电信号，且该信号用来确定相对于基准压力供给的介质压力。

为了产生反映传感膜片弯曲度的电信号，传感膜片通常设有第一电极，而在测量室的相反表面上设有第二电极和第三电极。第二电极用作基准电极并布置成使得其电容仅受温度、湿度和其他工作环境的特定参数影响而不受来自传感膜片的弯曲的影响。第三电极与第一电极一起构成对于传感膜片的弯曲特别敏感的精密电容器。以这种方式构成的电容器的电容随传感膜片的弯曲而变化，以便可以确定应变式压力的电容。

通常已知的另一组应变式压力传感器包括传感膜，在其上布置了诸如应力敏感膜的应力敏感元件。应力敏感膜的电阻取决于传感膜的弯曲且因此用作可测量的压力估算的量值。

根据现有技术通常已知的应变式压力传感器的另一组包括柔性板，在其上布置了压敏元件。该柔性板不是直接暴露于工艺压力，而是通过压力变送器与工艺接触。压力变送器可以是大体积实心件或填充有不可压缩流体（例如油）的管件，该流体面对工艺借助压敏膜密闭。

所述传感器的总的特征是根据两侧上的压差而弯曲的膜片。该弯曲通过多种方法（电容性或压阻性）转换成电信号。

应变式压力传感器非常频繁地应用于工业过程中，在工业过程中它们暴露于大的温度变化以及工艺和周围环境之间的高温差下。在突然冷却过程中，在传感器的内部空间中可能达到空气露点，这导致了空气水分冷凝在传感器的冷部件上。作为需要将基准压力供给提供给测量元件而向周围环境开放的特别结果是使潮湿空气最终在传感器中。

机电转换器以及传感器电子器件通常对湿气都非常传感。为了完成可靠的压力计算，必须防止湿气冷凝物进入到应变式压力传感器的内部。根据EP 1070948 A1的应变式压力传感器，其中基准压力供应管包括有吸水单元的增大了横截面的区段。该吸水单元意在将水分从潮湿空气中去除，以便仅让干燥的空气进入测量室。然而，其缺点是，随着空气以高流速通过吸水单元，不能保证令人满意地干燥空气。这种增加的流速尤其可导致伴随着温度显著下降，因而这导致了基准压力供应管中的空气的大幅压缩。

发明内容

本发明的目的是提供即使在温度快速变化的情形下也能抵御潮湿空气保护应变式压力传感器。

该目的通过以下特征来实现，这些特征包括：除湿室包含吸湿材料或主要由吸湿材料构成，其中吸湿材料至少按段地由第一透湿材料构成的壁封闭或至少按段地没有壁，以及其中基准压力供应管至少按段地是第一或第二透湿材料，或者其中基准压力供应管具有孔以便使基准压力供应管中的潮湿空气与除湿室接触。

本发明的实施例中，测量元件包括带有膜片的测量室，使测量元件的外表面与将要记录其压力的介质接触，而测量元件的内表面暴露于基准压力供给下。本发明的替选实施例中，测量元件包括柔性板和压力变送器，压敏元件或机电转换器布置在柔性板上。

柔性板暴露于将要测量的压力下或与所要测量的压力具有已知的函数关系的压力下。换言之，本发明关注/涉及/覆盖来自现有技术的前述应变式压力传感器。

根据本发明的实施例，基准压力供应管和除湿室相互配合以便使要除湿的空气发生有限的交换。除湿室例如是优选地通过壁来封装的由吸湿材料构成的烧结体。根据一实施例，壁由透湿的、按段透湿的或不透湿的材料构成。在另外的实施例中，除湿室用由吸湿材料制成的粉末、颗粒或胶体部分地或全部地填充。