[发明专利]陶瓷压力测量单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷压力测量单元，其具有至少一个测量膜和平台，其中测量膜沿环状接合部与平台连接。已知用于该接合部的材料是玻璃和活性硬焊料，或铜焊料。例如，在DE39420102B中公开了一种通过玻璃焊料结合的压力传感器。在仍未公开的申请DE1020106365.9、DE102009046844.7、DE102009054909.9中给出用于通过锆-镍-钛、活性硬焊料或铜焊料制造接合部的不同方法的纵览，并且在本文中作为现有技术引用这些文件。上述材料基本满足了它们的目的，即，它们用于使压力测量单元的零件彼此结合。然而，使用这些材料导致对测量单元设计的限制。

背景技术

其基本原因在于接合部的有限的接合部耐介质性，因此，对于工业过程测量技术的压力测量单元，因而需要保护接合部不受测量介质的影响。就通常是圆柱形压力测量单元延伸至它们侧表面情况下的接合部而言，对接合部的保护由确定的、安装后情况产生，其中压力测量单元被轴向夹紧在传感器外壳中，其中压力测量单元末端将密封环压在环状邻接表面上，该环状邻接表面围绕外壳开口，并且通过该外壳开口在压力测量单元的末端处，测量膜主体与将测量其压力的介质可接触。

虽然通过这种方式，可靠地保护接合部不受介质的影响，但是这需要压力测量单元的末端的环状边缘区域，因而测量膜主体作为密封环的承载表面，所以必须由接合部支撑该边缘区域。在将直径做得甚至更小的趋势下，末端面上的该边缘区域的相对比例增大，所以用于压力测量可获得的测量膜主体的可偏转部分与压力测量单元的直径不成比例地减小。这为压力测量单元的小型化设立了限制。

就压力测量单元的直径缩小而言，与测量膜主体的可偏转面积相比，接合部的相对面积片段不成比例地增大，由于相对重要的压力测量单元的小型化，使接合部材料和测量膜主体以及平台的陶瓷材料之间的热机械特性不一致，并且这能够导致扭曲，并且最终导致测量误差。这些都涉及阻碍测量单元的小型化。

最后，在具有电容式换能器的压力测量单元的情况下，压力测量单元的直径缩小能够导致电容缩小。实际上，这在理论上能够通过缩小平台和测量膜之间的距离，分别是安装在平台和测量膜上的电极之间的距离补偿。然而，对此存在限制，因为平台和测量膜主体之间的接合部通过其制造的，确定活性硬焊料或铜焊料、环的材料厚度服从特定容限，并且不能制造得与所期望的那么薄。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种压力测量单元，其克服了现有技术的缺点，并且尤其可更易于扩展，尤其是可小型化。根据本发明，通过独立专利权利要求1限定的压力测量单元实现该目标。

本发明的压力测量单元包括：

至少一个陶瓷测量膜主体；和

至少一个陶瓷平台，其中测量膜主体沿环状、外围接合部与平台连接，

其中，根据本发明，接合部形成为测量膜主体和平台之间的焊接连接，其中该测量膜具有可压力依赖变形的测量膜。

在本发明的进一步发展中，测量膜主体和/或平台包括氧化铝，尤其是刚玉。

在本发明的进一步发展中，该平台包括环状膜支撑，通过外围接合部将测量膜主体固定至该环状膜支撑。

在本发明的进一步发展中，该压力测量单元包括中心换能器支撑，其至少部分由该膜支撑围绕。

在本发明的进一步发展中，换能器支撑的端面包括至少一个电极，其面对测量膜主体，其中测量膜包括电极，其面对换能器支撑。

在本发明的进一步发展中，换能器支撑沿至少第二接合部，连接、尤其是压力密封地连接膜支撑，其中该第二接合部通过玻璃焊料，活性硬焊料，或铜焊料，或者通过焊接形成。

在本发明的进一步发展中，可通过一种包括激光焊接的方法，尤其是一种包括预加热焊缝附近，以降低焊接中的应力或电压的方法产生该压力测量单元。尤其能够通过CO₂激光器发生预加热，其中能够通过Nd-YAG激光器完成实际焊接。

在本发明的进一步发展中，环状膜支撑的内部侧表面能够具有传导涂层，其与面对膜支撑的测量膜的表面上的电极一起，形成朝着该测量膜和该侧表面封闭的法拉第笼。

在本发明的进一步发展中，该压力测量单元包括用于密封环的承载表面，其中在形成测量膜和平台之间的接合部的平面上的承载表面的轴向投影围绕该接合部。