[發明專利]具有至少一個溫度換能器的陶瓷壓力測量單元和具有此類壓力測量單元的壓力傳感器

有效

• 申請號: 201680073501.X
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN108369148B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·羅斯貝格;尼爾斯·波納特;讓·施萊費爾伯克;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;G01L19/02;G01L19/04;G01K7/04
• 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

一種壓力測量單元包括：陶瓷對置主體(3)；陶瓷測量膜片(2)，所述陶瓷測量膜片(2)借助于圓周接合部(4)以壓力密封的方式與所述對置主體(3)接合，在所述對置主體(3)與所述測量膜片(2)之間形成測量腔室，其中所述測量膜片可以通過將被測量的壓力而變形；電轉換器，所述電轉換器用于將所述測量膜片的依賴于壓力的變形轉換成電信號；以及溫度換能器，所述溫度換能器用于提供取決于所述壓力測量單元的溫度或溫度梯度的至少一個電信號，其特征在于，所述溫度換能器包括至少一個第一熱電偶，所述至少一個第一熱電偶具有在具有導電材料(14)的第一導體與具有至少一個第二導電材料的第二導體之間的電流接觸。

技術領域

本發明涉及具有至少一個溫度換能器的陶瓷壓力測量單元和具有此類壓力測量單元的壓力傳感器。

背景技術

溫度換能器或溫度傳感器通常集成到壓力測量單元中，以便補償壓力測量期間的靜態溫度誤差。在通用壓力測量單元中，該溫度傳感器通常布置在陶瓷的后表面上；然而，它也可以包含在所連接的評估電子元件的內側。如果壓力測量單元與其周圍環境熱平衡，那么壓力測量的溫度依賴性可以通過此種溫度傳感器和測量信號的適當處理而被很好地補償。然而，溫度躍遷可能會引起嚴重測量誤差，這幾乎不能使用已知方法來補償。尤其是在具有附接至對置主體(counter body)并且具有例如小于100μm的厚度的薄膜片的陶瓷壓力測量單元中，當存在具有約1cm²至10cm²的介質接觸表面時，測量膜片的溫度以所需的任意速度跟隨測量膜片上的介質的溫度，而在對置主體的前側和后側之間的熱傳遞僅非常緩慢地進行。這導致溫度梯度，并且因此導致不利地影響壓力測量的相關聯機械應力。

專利申請DE 100 44 078 A1公開了具有兩個電阻式溫度傳感器的壓力測量單元，這兩個電阻式溫度傳感器將在預期的溫度梯度的方向上隔開布置。為此原因，第一溫度傳感器布置在形成壓力測量單元的正面的測量隔膜處，在此它可以快速地跟隨介質的溫度改變，而第二溫度傳感器布置在壓力測量單元的對置主體的背面并且背向測量膜片。

專利申請DE 10 2013 114 734 A1公開了壓力測量單元，其中測量膜片的溫度從測量膜片電極的阻抗導出。這顯然支持對溫度變化的最快速地檢測。然而，這與更大的評估工作相關聯。

發明內容

本發明的目標是提供具有對溫度梯度的簡單和可靠檢測的壓力測量單元和壓力傳感器。

該目標根據本發明由根據本申請的壓力測量單元和根據本申請的壓力傳感器來實現。

根據本發明的壓力測量單元包括陶瓷對置主體；陶瓷測量膜片，所述陶瓷測量膜片經由圓周接合部以壓力密封的方式連接至對置主體，在對置主體與測量膜片之間形成測量腔室，其中測量膜片可以通過將被測量的介質而變形；電轉換器，所述電轉換器用于將測量膜片的依賴于壓力的變形轉換成電信號；以及溫度換能器，所述溫度換能器用于提供取決于壓力測量單元的溫度或溫度梯度提供至少一個電信號，其特征在于所述溫度換能器具有至少第一熱電偶，所述至少一個第一熱電偶具有包括第一導電材料的第一導體(14)與包括至少第二導電材料的、與所述第一導體接觸的第二導體(18)之間的電流接觸。

在本發明的另一改進中，對置主體具有第一材料厚度(hg)，其中所述第一熱電偶的電流接觸與膜片的表面中的面向對置主體的一個表面分開不超過材料厚度的25％——特別地，不超過材料厚度的10％，且優選地，不超過材料厚度的5％。在本發明的另一改進中，所述接合部具有材料厚度(hf)，其中第一熱電偶的電流接觸與膜片的表面中的面向對置主體的一個表面分開不超過接合部的第二材料厚度的十倍——例如，不超過材料厚度的四倍，特別地，不超過第二材料厚度的兩倍，且優選地，不超過第二材料厚度。

第一熱電偶靠近測量膜片的布置確保快速記錄可能發生的溫度躍遷，特別是在改變過程設備中介質溫度的情況下。