[发明专利]压力传感器和压力传感器的操作方法

说明书

本发明涉及用于测定压力测量变量的压力传感器(1)，包括至少一个壳体(2)、布置在壳体(2)中的压力传感器元件(3)、同样布置在壳体(2)中的照明装置(4)和控制/分析单元(8)。压力传感器元件(3)具有半导体材料和测量膜，并且第一压力(p₁)施加到测量膜(5)的第一面，第二压力(p₂)施加到测量膜(5)的第二面，使得测量膜(5)经历压力相关的偏转。测量膜(5)包括至少一个集成的电阻元件(6)，并且控制/分析单元(8)借助于集成的电阻元件(6)检测电信号(10)，以测定压力测量变量。照明装置(4)光学激发压力传感器元件(3)，控制/分析单元(8)利用光学激发产生的电信号(10)的变化确定第一和/或第二压力固有的统计压力值，并且借助统计压力值实现对压力测量变量的校正或补偿。

技术领域

本发明涉及一种用于测定压力测量变量的压力传感器以及一种用于操作这种压力传感器的方法。

背景技术

压力传感器用于记录压力并且广泛用在工业测量技术中，例如用于填充水平测量或流量测量。在这种情况下，根据应用领域使用压力传感器的不同特性。因此，压力传感器可以例如被构造为绝对压力传感器、相对压力传感器或者甚至压差传感器。然而，基本上所有的压力传感器的构造是相同的，并且通常包括其中布置有压力传感器元件的壳体。在压力测量技术中，半导体压力传感器元件例如硅基压力传感器元件被广泛应用。在这种情况下，半导体压力传感器元件包括测量膜，在测量膜的边缘区域通常集成有四个电阻元件。在测量膜的第一侧上供应第一压力，在测量膜的第二侧上供应第二压力，并且将两个压力中的较大值减去较小值，以产生测量膜的净偏转。通过集成的电阻元件记录测量膜的压力相关的偏转并且进行评估，从而可以输出压力测量变量。根据压力传感器是相对压力传感器、绝对压力传感器还是压差传感器，向测量膜供应适当的两个压力。

在压力传感器被构造为绝对压力传感器的情况下，将测量膜的两侧中的一侧暴露于真空，并且向测量膜的另一侧馈送待测量的介质压力。绝对压力传感器因此测量绝对压力，即待测量的介质压力是相对于作为参考压力的真空而言的。

在压力传感器被构造为相对压力传感器的情况下，将测量膜的两侧之一暴露于作为参考压力的大气压力，并且向测量膜的另一侧馈送待测量的介质压力。相对压力传感器因此测量出相对压力，即相对于大气压力而言的待测量的介质压力。

在压力传感器被构造为压差传感器的情况下，向测量膜的两侧之一馈送待测量的第一介质压力，并且向测量膜的另一侧馈送待测量的第二介质压力。压差传感器因此测量压力差，即测量两种介质压力间的差异。

所有压力传感器的共同之处在于所确定的压力测量变量可能包含测量误差。在压力传感器的说明书中通过公差范围给出这些测量误差，在该公差范围内确定的压力测量变量应该以确定的概率出现。这种测量误差可能是由于介质压力中存在的统计压力变化引起的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于减少这种测量误差的机会。

该目的通过一种压力传感器和一种用于操作这种压力传感器的方法来实现。

关于压力传感器，该目的是通过用于测定压力测量变量的压力传感器实现的，该压力传感器包括至少一个壳体，布置在壳体中的压力传感器元件，同样布置在壳体中的照明装置，以及控制/评估单元，其中所述压力传感器元件具有半导体材料和测量膜，其中将第一压力供应给测量膜的第一侧，将第二压力供应给测量膜的第二侧，并且测量膜经历压力相关的偏转，其中测量膜具有至少一个集成的电阻元件，并且控制/评估单元借助于集成的电阻元件确定用于压力测量变量测定的电信号，其中照明装置提供压力传感器元件的光学激发，并且控制/评估单元基于由光学激发引起的电信号变化确定第一和/或第二压力中存在的统计压力值，并借助于统计压力值执行压力测量变量的校正或补偿。

根据本发明，利用被称为光导的效应获得关于统计压力的信息。统计压力存在于至少作用在测量膜的两侧中的一侧上的介质压力中。