[发明专利]具有多电极的电容式真空测量元件

说明书

本发明涉及一种具有第一壳体(1)的电容式真空测量元件，该第一壳体具有膜片(2)，该膜片(2)与该第一壳体隔开一定距离布置，以便在边缘区域(3)中形成密封，使得在它们之间形成基准真空空间(9)，其中，该第一壳体的和该膜片(2)的相对表面(7、8)包括至少一个电极(G、G₁、G₂、...G_n；M₁、M₂、...M_n)。设置第二壳体(4)以便在边缘区域中形成相对于膜片(2)的密封，并且与所述膜片一起形成测量真空空间(10)，在该测量真空空间中设置用于连接至处理空间的连接装置(5)。在这种情况下，壳体表面(7)上和/或膜片表面(8)上的电极(G、G₁、G₂、...G_n；M₁、M₂、...M_n)包括至少两个相对于彼此电绝缘的壳体电极(G₁、G₂、...G_n)或/和膜片电极(M₁、M₂、...M_n)，它们被布置成使得它们与至少一个相对电极(G、M)形成至少两个测量电容(C₁、C₂、...C_n)，借此可以在多个位置以电容的方式检测膜片的弯曲。在这种情况下，壳体电极(G)或壳体电极(G₁、G₂、...G_n)和/或膜片电极(M)或膜片电极(M₁、M₂、...M_n)可以可操作地连接至信号处理单元。

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电容式真空测量单元以及一种根据权利要求13的前序部分的用于电容式压力测量的方法。

传感器的电容读出是用于测量路径长度或距离的常用方法。Larry K.Baxter的“Capacitive Sensors:Design and Applications”(Wiley-IEEE出版社，1996年8月，ISBN978-0-7803-5351-0)详尽地描述了原理和读出方法。已知配置的特征在于将待测量的电容与固定的标准电容进行比较。这是针对这种测量的参考要素；其可以被设计为固定电容器或集成到传感器中。

例如，从US 323 21 14和US 482 36 03中已知用于压力测量的电容测量或测量元件的应用。从EP 1 070 239 B1已知一种专门用于测量低压的优化的真空测量元件，其描述了陶瓷CDG(电容膜片式仪表)的基本结构。

如果要测量约0.1毫巴(mbar)至10^-6毫巴的低压，则因为在材料中产生的应力导致常规的膜片生产方法不适用于此。另一方面，EP 1 070 239 B1中所描述的真空测量元件由于其中描述的结构和制造方法而提供了明显的改进，但是这种制造方法也不可能完全均匀地全面夹紧膜片。对于测量方法和测量元件，膜片的最高可能均匀的夹紧和完全切断固有电压条件是最准确测量的先决条件，因为膜片应在压力的影响下以理想的完整和旋转地对称的方式变形。

因此，已知尤其是在所谓的0点附近(即，在没有压力作用于膜片时膜片的状态)膜片从理想挠度方程偏离最大，因为膜片在这里接近放松状态。因此，测量结果被破坏。

本发明的目的是避免现有技术的缺点并且提供一种测量元件，利用该测量元件可以进行更精确和可靠的测量。

在权利要求1中公开了一种真空测量元件，其允许更精确和/或可靠的低压测量，并且包括第一壳体，该第一壳体具有与其间隔开并且以密封的方式布置在边缘区域中的膜片，由此形成插入的基准真空空间。

本发明既适用于具有陶瓷膜片和/或壳体的真空测量元件并且也适用于具有金属膜片和/或壳体的真空测量元件，或者，例如，适用于具有陶瓷壳体和金属膜片的元件，或者反之亦然，具有金属壳体和陶瓷膜片的元件。