[發(fā)明專利]用于測量壓力的傳感器和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680058279.6
• 申請日: 2016-10-07
• 公開（公告）號: CN108139281A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設計）人: M.加勒;H.卡斯特爾;M.普夫
• 申請（專利權）人: 埃普科斯股份有限公司
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;H01L41/113;G01L5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;劉春元

本發(fā)明涉及一種傳感器（1），其具有基體，該基體具有壓電材料（13）和布置在壓電材料（13）中的至少兩個內電極（3,4），所述至少兩個內電極這樣被布置，使得當壓力作用于到基體（2）的被設置用于壓力加載的側面（9,10）時，在至少兩個內電極（3,4）之間形成電壓。該傳感器可以具有機械增強系統(tǒng)（14）。

技術領域

本發(fā)明涉及傳感器。在此涉及如下傳感器，該傳感器借助壓電效應測量壓力或者機械應力。作用于傳感器的壓力在此被轉化為電荷流。該特性可以被用于測量壓力或壓力波動。此外，本發(fā)明涉及用于測量壓力的方法。

背景技術

基于壓電材料、諸如鋯鈦酸鉛（PZT）陶瓷或石英的傳感器是已知的。圖1示出這種單片壓電傳感器101。其具有單片的基體102，該基體由壓力敏感材料的均勻的層構成。在基體102的上側面109和下側面110上各布置有外電極105、108，使得壓力敏感材料的層處在外電極105、108之間。外電極105、108用于量取在壓力負荷情況下形成的電信號。

在該傳感器101的情況下，待測量的壓力直接作用到外電極105、108上。大量缺點與此相關聯(lián)。外電極105、108必須用絕緣層覆蓋，以便避免形成漏電流。此外，還必須在上和下側面106、107上設置外電極105、108的電連接，從而這些面106、107不能整面地被用于壓力負荷。這些外電極105、108具有金屬材料，該金屬材料以合理耗費僅僅能以不足夠的平坦度來被制造。在面106、107上的不平坦度可能導致測量不準確性。此外，金屬的外電極105、108在持續(xù)出現(xiàn)壓力變換負荷的情況下具有高的磨損效應，這可能縮短傳感器101的壽命。此外，在單片的實施方式中，機械增強系統(tǒng)的安裝變得困難，其中該機械增強系統(tǒng)將小的壓力轉化成大的、作用到傳感器的壓力。

發(fā)明內容

本發(fā)明的任務因此是說明一種經改善的傳感器，其實現(xiàn)：克服上面所提到的缺點至少之一。另一任務是，說明一種用于測量壓力的經改善的方法。

該任務通過根據(jù)本權利要求1的傳感器來解決。

提出了一種傳感器，其具有基體，其中該基體具有壓電材料和至少兩個布置在壓電材料中的內電極。所述至少兩個內電極在此這樣被布置在壓電材料中，使得當壓力作用于基體的被設置用于壓力加載的側面上時，在這至少兩個內電極之間形成電壓。

該傳感器尤其可以是壓力傳感器。與之相應地，該傳感器可以被構型用于，測量作用到基體上的壓力。

當這些內電極布置在壓電材料的兩層之間時，它們在此可以被表示為“布置在壓電材料中”。與之相應地，每個內電極的上側和下側可以被壓電材料覆蓋。然而貼靠在外電極上的側面可以沒有壓電材料。

基體的被設置用于壓力加載的側面尤其是基體的平行于內電極的側面。該基體也可以具有多個被設置用于壓力加載的側面。

傳感器可以具有任意數(shù)量的內電極。尤其是，傳感器可以具有多于兩個的內電極。這些內電極可以被劃分為與第一外電極接觸的第一內電極和與第二外電極接觸的第二內電極，其中這些第一和第二內電極的數(shù)量不必相同。

具有被布置在壓電材料中的內電極的傳感器實現(xiàn)：克服上面所描述的缺點。被設置用于壓力加載的側面可以由壓電材料組成。在持續(xù)壓力變換負荷情況下，該壓電材料可以具有比金屬材料明顯更高的負荷能力，從而提高傳感器的壽命。此外，壓電材料可以以大的平坦度來制造，從而被設置用于壓力加載的側面并沒有不平坦度并且可以由此不引起測量誤差。

也容易地實現(xiàn)：安裝機械增強系統(tǒng)，其增強作用到傳感器上的壓力。特別有利的是，與內電極平行地將該系統(tǒng)安裝到基體的側面上。

該傳感器的另外的優(yōu)點在于其經改善的設計自由度。由傳感器產生的輸出信號可以以所期望的方式通過在內電極的數(shù)量方面的變化來受到影響。在此尤其是能夠實現(xiàn)：提高該信號的電流強度或該信號的電壓。