[发明专利]用于诊断在由压力传递液体充满的压力测量变换器中的液体泄漏的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于诊断在由压力传递液体充满的压力测量变换器中的液体泄漏的方法和装置。

背景技术

压力测量变换器在几乎所有工业领域用于测量压力。测量的压力值例如用于控制、调节和/或监控工业制造和/或处理过程。

压力测量技术中常见的是所谓的半导体传感器，例如具有掺杂电阻元件的硅芯片，用作压敏元件。通常，这种压力传感器使用安装在压力测量腔中的薄膜形式的压力传感器芯片。压力传感器芯片通常非常敏感并且因而不直接接触压力待测的介质。作为替代，在中间插入压力传递装置，其被充满了液体并且具有外部的隔膜。在操作中，待测压力被施加于隔膜并且经由压力传递装置传递至位于压力测量腔中的压力传感器芯片。对于测量绝对压力以及测量相对压力和压差都是这样的。

在合适操作的测量变换器中，压力传递装置的内部体积以及测量腔被液密地密封。然而，存在压力测量变换器受到破坏从而液体从这个内部体积泄漏的危险。这可以例如是由于隔膜的机械破损，或者由于在固定隔膜的区域中未密封的位置，在填充液体的填充开口处，或者在例如用于压力传感器的电导线的通孔的区域中。液体泄漏导致测量变换器的测量特性改变。依赖于液体泄漏的程度，会导致测量精度降低、显著的功能干扰、或者在最糟的情况中导致测量变换器的整体故障。特别是在温度较低的情况和/或在较高的压力作用于压力测量变换器的情况中，发生显著的功能扰动。

另外，当液体例如通过隔膜中的裂缝而进入工业制造流程中，从而它混入待加工的产品时，侵入的液体能够导致破坏。

在DE-A 10 2004 019 222中，描述了用于诊断由压力传递液体充满的压力测量变换器的液体泄漏的装置和方法，其中测试元件设置在压力测量变换器的压力测量腔中。为了诊断，测试元件的体积可以通过合适的操作而增加。体积的增加导致压力测量腔中的压力增加，这由压力传感器检测。通过检测由于体积增加而引起的压力随时间的增加，并将得到的函数关系与完好的压力测量变换器的相应参考曲线相比较，而实现泄漏的诊断。如果存在液体泄漏，那么由给定的体积增加引起的最大压力上升小于压力测量变换器完好时的压力上升。另外，压力测量变换器的液体可以由体积增加而被压出。这导致例如在压力测量腔中的压力具有时延的下降，这反映在诊断期间记录的特征曲线中。

这种方法的缺点在于，可通过测试元件的体积增加获得的测量效果仅仅是比较小的。原因在于，隔膜通常尽可能薄并且具有尽可能低的弹性刚度，以实现尽可能最好地传递作用于隔膜的外部压力。以这种方式，只能在相对较大量的液体已经泄漏之后才检测到泄漏。这样的结果是，通常只能检测到隔膜的较大破坏，而仅发生少量液体泄漏的较小的泄漏位置(例如，在隔膜的区域中、在其他机械部件上、或者在结合处)还是未被检测到。

另一缺点在于，压力测量腔中的压力在诊断期间增加。通过这种压力增加，在存在泄漏的情况中，甚至会有更多的液体被压出压力测量变换器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于诊断在由压力传递液体充满的压力测量变换器中的液体泄漏的方法和装置。

为此，本发明在于一种压力测量变换器，包括：

-设置在压力测量腔中的压力传感器；

-连接至压力测量腔的压力传递装置，

--该压力传递装置被隔膜相对于外部密封，

---在测量操作中，待测压力作用于该隔膜的外侧面，

-密封的内部空间，

--该内部空间包括压力传递装置和压力测量腔的内部空间，

--该内部空间被充满了压力传递液体，

---在测量操作期间，该压力传递液体用于将作用于隔膜的压力传递至压力传感器；和

-用于诊断液体泄漏的装置，

--该装置具有设置在密封的内部空间中的测试元件，其处于内部空间之内的外部体积为了诊断液体泄漏而可减小，并且

--该装置还包括分析单元，

---该分析单元在诊断期间用于依赖于测试元件的体积减小而检测由压力传感器测量的压力，并且---基于这个依赖于体积减小而测量的压力而识别是否有液体排出。

在进一步发展中，测试元件的最大可实现体积减小被取决于在无载状态中隔膜与其隔膜床之间包围的液体体积而选择，使得当测试元件取其最小体积时，隔膜贴靠在隔膜床上。

在第一实施例中，测试元件包括压电元件，其体积能够通过施加电压而减小。

在第二实施例中，测试元件是微机械膜盒。

在第三实施例中，测试元件包括可移动的活塞。

另外，本发明包括一种用于诊断在由本发明的压力测量变换器中的液体泄漏的方法，其中