[發明專利]壓力傳感器和用于監視壓力傳感器的方法

有效

• 申請號: 201680041837.8
• 申請日: 2016-06-22
• 公開（公告）號: CN107850504B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 馬克斯·耶勒;達維德·帕羅托;托馬斯·尤林
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾歐洲兩合公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

本發明涉及用于確定壓力測量變量的壓力傳感器(1)，包括至少一個殼體(2)、在殼體(2)中布置的壓力傳感器元件(3)、同樣在殼體(2)中布置的發光裝置(4)、以及控制/評估單元(8)。壓力傳感器元件(3)具有半導體材料和測量膜，其中第一壓力(p₁)被供給到測量膜(5)的第一側，并且第二壓力(p₂)被供給到測量膜(5)的第二側，使得測量膜(5)經歷壓力相關的偏轉。測量膜(5)具有至少一個集成電阻元件(6)，并且控制/評估單元(8)借助于集成電阻元件(6)確定電信號(10)，以便確定壓力測量變量。發光裝置(4)光學激勵壓力傳感器元件(3)，尤其是至少一個集成電阻元件(6)，并且控制/評估單元(8)基于由光學激勵引起的電信號(10)的變化來確定是否存在壓力傳感器(1)的故障。

技術領域

本發明涉及一種用于確定壓力測量變量的壓力傳感器以及用于監測此壓力傳感器的方法。

背景技術

壓力傳感器用作記錄壓力并且被使用在工業測量技術中，例如，用于填充水平測量或用于流量測量。在這種情況下，根據應用的區域，使用各種壓力傳感器。因此，壓力傳感器能夠被實施為例如絕對壓力傳感器、相對壓力傳感器、或還能夠被實施為壓力差傳感器。然而，原則上所有的壓力傳感器是相同構造的并且通常包括其中布置壓力傳感器元件的殼體。半導體壓力傳感器元件在壓力測量技術中是流行的，例如基于硅的壓力傳感器元件。半導體壓力傳感器元件包括測量膜，其通常具有在其邊緣區域中集成的四個電阻元件。測量膜在其第一側上供應有第一壓力，而在其第二側上供應有第二壓力，使得兩個壓力導致測量膜的偏轉。測量膜的壓力相關的偏轉被評估并通過集成的電阻元件進行記錄，使得能夠輸出壓力測量變量。根據壓力傳感器是相對壓力傳感器、是絕對壓力傳感器、還是壓力差傳感器，測量膜被供應有適當的兩個壓力。

在其中壓力傳感器被實現為絕對壓力傳感器的情況下，測量膜的兩側中的一側暴露于真空，并且向測量膜的另一側供給要測量的介質壓力。絕對壓力傳感器因此測量絕對壓力，該絕對壓力因此為相對于真空的要測量的介質壓力作為參考壓力。

在其中壓力傳感器被實現為相對壓力傳感器的情況下，測量膜的兩側中的一側暴露于大氣壓力作為參考壓力，并且測量膜的另一側被供給要測量的介質壓力。相對壓力傳感器因此測量相對壓力，該相對壓力因此為相對于大氣壓力的要測量的介質壓力。

在其中壓力傳感器被實現為壓力差傳感器的情況下，測量膜的兩側中的一側被供給要測量的第一介質壓力并且測量膜的另一側被供給要測量的第二介質壓力。壓力差傳感器因此測量壓力差，該壓力差因此為兩個介質壓力之間的差異。

在普通的測量操作中，始終存在干擾，這可能足以導致這樣的壓力傳感器失效。與此同時，這樣的壓力傳感器具有例如由于沉積物或老化而發生漂移的問題，使得可能確定訛誤的壓力測量變量。

為了檢測壓力傳感器的此非有意的行為，有必要在測量操作期間對其進行監測或檢查。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于監測或檢查壓力傳感器的解決方案。

該目的根據本發明、通過壓力傳感器以及用于監測壓力傳感器的方法來實現。

就壓力傳感器而言，該目的通過用于確定壓力測量變量的壓力傳感器來實現，該壓力傳感器包括至少一個殼體、在殼體中布置的壓力傳感器元件、同樣在殼體中布置的發光裝置、以及控制器/評估單元，其中，該壓力傳感器元件具有半導體材料和測量膜，其中，第一壓力(p₁)被供給到測量膜(5)的第一側，并且第二壓力(p₂)被供給到測量膜(5)的第二側，使得該測量膜經歷壓力相關的偏轉，其中，該測量膜具有至少一個集成電阻元件，并且該控制/評估單元借助于集成電阻元件確定用于確定壓力測量變量的電信號，其中，該發光裝置光學地激勵壓力傳感器元件，尤其是至少一個集成電阻元件，并且該控制/評估單元基于由光學激勵引起的電信號的變化來確定是否存在壓力傳感器的故障。