[發(fā)明專利]用于監(jiān)測(cè)電容式壓力測(cè)量單元的功能的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080075901.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN114616448A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曼弗雷德·毛魯斯;彼得·金貝爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: IFM電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G01L1/14
• 分類號(hào): G01L1/14;G01L25/00;G01L27/00;G01L9/00
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 易皎鶴

本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)電容式壓力測(cè)量單元(10)的功能的方法，該電容式壓力測(cè)量單元(10)具有測(cè)量電容器(C_M)和參考電容器(C_R)，交流方波信號(hào)形式的內(nèi)部激勵(lì)電壓U_E0施加到該測(cè)量電容器(C_M)和參考電容器(C_R)。根據(jù)本發(fā)明，為了允許檢測(cè)特別是由于濕氣引起的泄漏電流對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾影響，提出了在至少兩個(gè)限定的時(shí)間t₁、t₂在下降和/或上升信號(hào)曲線期間從電壓信號(hào)U_COM中感測(cè)對(duì)應(yīng)的電壓值U₁、U₂，并且使用兩對(duì)值t₁；U₁和t₂；U₂來確定線性方程U＝f(t)，其中，使用在下降或上升信號(hào)曲線內(nèi)的線性方程U＝f(t)來計(jì)算時(shí)間t_x，在該時(shí)間t_x，達(dá)到在比較器?振蕩器(SG)中作為閾值或切換點(diǎn)設(shè)定的電壓值U_x，其中，?或者將時(shí)間t_x與比較器?振蕩器(SG)的實(shí)際切換時(shí)間進(jìn)行比較并且在顯著偏差的情況下生成錯(cuò)誤信號(hào)，?或者使用時(shí)間t_x定義比較器?振蕩器(SG)的假設(shè)切換點(diǎn)，從其計(jì)算假設(shè)工作頻率，并且如果所述假設(shè)工作頻率與比較器?振蕩器(SG)的實(shí)際工作頻率存在顯著偏差，則生成錯(cuò)誤信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)電容式壓力傳感器的壓力測(cè)量單元的功能的方法。

背景技術(shù)

電容式壓力傳感器或壓力測(cè)量設(shè)備在許多工業(yè)領(lǐng)域中用于壓力測(cè)量。電容式壓力傳感器或壓力測(cè)量設(shè)備通常包括作為用于過程壓力的變送器的陶瓷壓力測(cè)量單元和用于信號(hào)處理的評(píng)估電子器件。

電容式壓力單元由陶瓷基體和膜片構(gòu)成，其中，在基體與膜片之間布置玻璃焊環(huán)。在基體與膜片之間產(chǎn)生的空腔允許膜片由于壓力的影響而縱向移動(dòng)。因此，該空腔也被稱為測(cè)量室。在膜片的下側(cè)和基體的相對(duì)上側(cè)上分別設(shè)置電極，這些電極一起形成測(cè)量電容器。壓力的影響導(dǎo)致膜片變形，這導(dǎo)致測(cè)量電容器的電容的變化。

通過使用評(píng)估單元，檢測(cè)電容的變化并將其轉(zhuǎn)換成壓力測(cè)量值。通常，這些壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)或控制過程。因此，壓力傳感器經(jīng)常連接到更高級(jí)的控制單元(PLC)。

從DE 198 51 506 C1中已知電容式壓力傳感器，其中，從測(cè)量電容器和參考電容器的兩個(gè)電容值的商來確定壓力測(cè)量值。盡管在本專利說明書中沒有具體描述壓力測(cè)量單元，但是所描述的電路和方法適用于電容式壓力測(cè)量單元。該壓力測(cè)量設(shè)備的特征在于，對(duì)于輸出處的測(cè)量信號(hào)的評(píng)估，作為所檢測(cè)的壓力測(cè)量值的測(cè)量，僅方波信號(hào)的振幅是相關(guān)的，與其頻率無關(guān)。

從EP 0 569 573 B1中已知用于電容式壓力傳感器的電路布置，其中，同樣使用商法來進(jìn)行壓力評(píng)估。

商法通常假定以下壓力相關(guān)性：

或或其中，C_M是測(cè)量電容器的電容，C_R是參考電容器的電容，p表示要確定的過程壓力。還可以想到的是互換商中的C_M和C_R。然而，分母中具有C_M的示例代表了有利于固有線性化的最常見形式。因此，在下文中，除非另有說明，否則假定為本實(shí)施例。

電容式壓力傳感器的可靠性變得越來越重要。目的在于關(guān)于在測(cè)量單元的背對(duì)待測(cè)量介質(zhì)的后側(cè)處或在評(píng)估電子器件的零件中的可能泄漏電流優(yōu)化壓力傳感器的測(cè)量原理，以便消除可能由環(huán)境引入的并且往往冷凝的潮濕成分。

作為關(guān)于監(jiān)測(cè)電容式壓力傳感器的功能的現(xiàn)有技術(shù)，提及了DE 103 33 154 A1和DE 10 2014 201 529 A1。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供用于監(jiān)測(cè)電容式壓力傳感器的壓力測(cè)量單元的功能的方法，借助于該方法，使得能夠檢測(cè)特別是由于濕氣引起的泄漏電流而對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的干擾影響。