[发明专利]压力感测设备

说明书

一种压力测量设备(1)，包括承载压力传感器(10)的支板(3)，该压力传感器(10)与支板(3)的第一面(4)一起限定第一密封腔体(30)，该压力传感器(10)包括具有相对面(11.1、11.2)的基板(11)，第一可变形膜(15)和第二可变形膜(17)分别在相对面(11.1、11.2)前面延伸，第一膜(15)和第二膜(17)分别与基板一起限定第二密封腔体(31)和第三密封腔体(32)，压力传感器(10)包括盖(21)以用于限定通过第二通道(40)连接至第一腔体(30)的第四密封腔体(33)，压力传感器(10)包括用于测量第一可变形膜(15)和第二可变形膜(17)的变形的装置(12、13、14、16)。

技术领域

本发明涉及压力测量领域，并且更具体地涉及针对航空学中的应用的流体压力机电传感器，尤其是MEMS类型的传感器。

背景技术

机电压力传感器一般包括由硅或硅合金制成的膜，在该膜的前表面上添加有安装成惠斯登电桥并通过连接线连接至电子处理单元的压电应变仪。在支撑应变计的表面对面的后表面暴露于要被测量的电压，当使膜弯曲时，该压力致动应变计并允许进行压力的电测量。该膜一般安装在也由硅制成的基板上。由于硅对于电化腐蚀尤其敏感，该膜被安装在填充有传热流体(一般是硅油)的管道的一端。该管道的另外一端由不锈钢小球封闭，该小球的外表面与该流体接触，必须测量该流体的压力。施加于不锈钢小球的压力被传递通过传热流体到硅膜，并由处理单元根据由应变计提供的信号来测量。由处理单元生成的电信号随后被传递给通信网络。

由此获得的传感器一般是麻烦、笨重和昂贵的，尤其是因为充油管道和与之相关联的密封元件的存在。事实上，油必须是绝对不能压缩的，并且此类油是昂贵的并且在低温时冻结，并且因此传送振动。当它们不是完全没有杂质和/或自由基时，此类油在它们暴露于电压时生成电漂移。必须用极端的预防措施来填充圆柱形管道，因为管道中空气的存在将使得传感器不准确或者甚至不能操作。此种操作及其检查增加了该传感器的生产成本。最终，此种传感器对于流体温度的快速变化极度敏感，必须测量该流体的压力。事实上，尽管已知压电传感器对温度变化具有降低的敏感度，但传热流体和管道的行为引起可能很难纠正的错误。最后，在极低的温度下，传热流体可能冻结并且使得传感器不能操作。

发明目的

本发明旨在降低机电压力传感器的成本和热敏感度。

发明内容

出于该目的，本发明提供了一种压力测量设备，其包括支撑压力传感器的支架，该压力传感器与支架的第一面一起限定第一密封腔体，该支架具有第二面，安装脚从该第二面突出。该设备还包括至少延伸到脚中以通向第一腔体的第一通道。根据本发明，压力测量设备包括具有相对面的基板，第一可变形膜和第二可变形膜分别在这些相对面的对面延伸，其中第一膜和第二膜在距基板一距离处延伸，同时与基板一起限定第二密封腔体和第三密封腔体，压力传感器包括在第二膜的对面延伸以限定第四密封腔体的盖，第四密封腔体通过第二通道连接至第一腔体。压力传感器还包括用于测量第一和第二可变形膜的变形的装置。

密封腔体意图包含流体并且将膜与来自外部介质的压力隔离。由此获得的设备包括直接暴露于流体的一个压力测量元件，必须测量该流体的压力。缺少传热油使获得生产起来较便宜的较轻的设备成为可能。将压力施加在基板的任一侧上使平衡基板内部的应力并改善设备的线性度和准确性成为可能。

根据一个特别有利的实施例，用于测量膜的变形的装置包括一对第一电极，其各自在基板的一个面上延伸并且与第一可变形膜整合的第二电极和与第二可变形膜整合的第三电极分别在该对第一电极的对面延伸。随后可通过测量由此获得的可变电容器的电容来测量第一和第二膜的变形。电容传感器对热变化的敏感度几乎为零并且根据该实施例的设备仅需要极少的温度补偿或根本不需要温度补偿

第二通道有利地至少延伸通过第一可变形膜、基板和第二可变形膜的外周。该设备保持紧凑并且不需要给第二膜带来压力的外部管道。