[發明專利]集成有共模誤差補償的差壓傳感器

有效

• 申請號: 201710728726.0
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107782485B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: D.E.瓦格納;J.霍夫曼;N.卡切科
• 申請（專利權）人: 測量專業股份有限公司
• 主分類號: G01L13/06
• 分類號: G01L13/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

差壓傳感器可提供共模校正差壓讀數。差壓傳感器可提供兩個壓力感測隔膜。壓力傳感器可配置為使得，第一隔膜測量流體的兩個區段之間的差壓。壓力傳感器也可配置為使得，第二隔膜測量在差壓被第一隔膜所讀出時由基座經受的共模誤差。電連接器可被配置為使得，差壓基于第一隔膜和第二隔膜的讀數而輸出共模誤差校正差壓。

技術領域

本申請涉及傳感器。更特別地，本申請涉及用于檢測流體的差壓的傳感器。

背景技術

差壓傳感器測量流體的兩個測量點(例如，P1和P2)的壓力之間的差值。差壓傳感器(或換能器)將壓力差值轉換為電信號，所述電信號可被測量以確定差壓。例如，差壓傳感器可用于油管中，以測量在燃料管中的孔前和孔后的壓力，由此可確定油的流率。這樣的裝置典型地通過使用基于微機加工或微機電系統(MEMS)的技術而制造。用于制造壓力傳感器的一個通用技術是，將MEMS裝置附接至基底(諸如陶瓷或印刷電路板(PCB)基底)，通過使用蝕刻和粘接技術，以制造非常小且廉價的裝置。

壓力感測基座可通常由半導體材料(諸如硅)形成。圖1是現有技術的MEMS類型的壓力感測基座100的截面圖。基座100可由硅晶片形成，通過切割的方式以形成硅結構101。結構101被減薄，以形成限定隔膜103的減薄部分和腔室105。半導體結構101可通過任意何時的方式被減薄。例如，結構101可通過使用如現有技術中已知的各向異性蝕刻而被減薄。電阻元件形成在隔膜103的表面上。電阻元件呈現出一定的電阻，所述電阻與置于形成隔膜103的減薄的半導體材料上的應力成比例。

圖2是使用壓力感測基座100的現有技術的MEMS差壓傳感器的圖示。壓力感測裝置100可被安裝至支撐結構207，所述支撐結構接著連結至基板201，基板由非腐蝕的材料形成，例如不銹鋼。感測基座100和支撐結構207可通過粘接劑205連結到基板201，其也被稱為頭部。支撐結構207用于將壓力感測裝置100與和壓力無關的應力源(諸如在壓力感測裝置100和基板201之間變化的熱膨脹)隔離開。開口203限定在基板201中，限定了與壓力感測裝置的隔膜的下側氣體連通或流體連通的孔口。開口203與第一氣體或流體連通，所述第一氣體或流體的壓力P1將被測量，并且所述第一氣體或流體與壓力感測裝置100的一側接觸。壓力感測基座100在開口203上方經由支撐結構207而附接到基板201。支撐結構207可由玻璃或類似的材料形成，其熱膨脹系數相比于形成基板201的不銹鋼的熱膨脹系數來說，更接近硅壓力感測基座100的熱膨脹系數。熱膨脹系數的匹配避免了這樣的力施加在基座100上，該力與壓力無關、而是由與基座100和基板201之間的膨脹率的差別相關聯的應力而引起。約束件207通過現有領域中已知的合適的粘接劑205而附接到基板201。例如，粘接可通過硅樹脂粘接劑、環氧樹脂、焊料、銅焊或其他普遍已知的技術而進行。

壓力感測裝置200包括上殼體223。上殼體223配置為提供到基板201的密封附接部。封閉的空間限定在上殼體223與基板201之間。柔性波紋隔膜221用于將封閉的空間分隔為第一空間219和第二空間227。端口225通過上殼體223的壁限定，并且與氣體或流體的第二區段或部分連通，所述氣體或流體的第二區段或部分的壓力P2將被測量，并且與壓力感測裝置100的另一側第一空間219接觸。端口225可聯接到流體源或氣體源，該流體源或氣體源將被測試其壓力。壓力感測基座100還包括形成并且發送指示施加在基座100上的壓力的電信號的電氣部件。在被測試的流體為惡劣的媒介(諸如燃料或油)的應用中，這些媒介可能腐蝕基座100的電氣部件。在這樣的實施例中，基座100從被測試的流體的隔離可通過柔性波紋隔膜221而實現。充油端口215設置為通過基板201。充油端口允許基座100和隔膜221之間的空間被非腐蝕流體(諸如硅油)填充。當限定空間219的腔室被充滿時，充油端口215被密封，例如，通過跨過充油端口215的開口焊接球部217?？臻g219中的油從而被完全地封閉并且與基座100的上表面流體連通。