[发明专利]用于测量压力的装置

说明书

一种用于测量压力的装置(1)，该装置包括基体(3)和隔膜(5)，该隔膜(5)被布置在基体(3)上，使得基体(3)和隔膜(5)至少部分地包围腔(7)，其中隔膜(5)被实现为能够根据入射在该隔膜(5)上的外部压力(Pex)变形，使得腔(7)的空间尺寸(Vd)的大小对应地改变，其中位置元件(9)被布置成根据隔膜(5)而移动，其中感应平面线圈(11)被布置成横跨腔(7)并与位置元件(9)相反，使得位置元件(9)和感应平面线圈(11)是分开的，其中位置元件(9)用于根据分开的大小(d)来影响线圈(11)的电感(H)。

技术领域

本发明涉及一种用于测量压力的装置，该装置具有基体，以及隔膜，该隔膜被布置在基体上，使得基体和隔膜至少部分地包围腔，并且使得隔膜能够暴露于待监测的外部压力，其中隔膜被实现为能够根据入射在其上的外部压力变形，使得腔的空间尺寸的大小对应地改变，其中该装置还具有位置元件，其中位置元件被布置成根据隔膜而移动，特别是固定地附接到隔膜。

背景技术

在各种工业应用中通常需要测量和/或监测过程压力和/或容器中的压力。因此，为此目的采用了许多测量原理。

在专利文献WO03/106952中，公开了一种MEMS(微电子机械系统)压力传感器，其基于电容测量原理起作用。特别地，通过包括有感应线圈的电容换能器监测两个电极之间的距离的变化。由于入射压力引起的电极之间距离的变化导致由电极和感应线圈形成的LC电路的谐振频率的变化。监测谐振频率的变化，这是因为它对应于由待被监测的入射压力引起的距离变化。

在此背景下，本发明的目的是介绍一种用于监测压力的改进装置。

发明内容

该目的通过根据独立权利要求1和13的装置实现。本发明的有利实施例在从属权利要求和以下描述中进一步被限定。

因此，本发明的目的是通过一种用于测量压力的装置来实现的，该装置包括：基体；隔膜，该隔膜被布置在基体上，使得基体和隔膜至少部分地包围腔，并且使得隔膜能够暴露于待被监测的外部压力，其中隔膜被实现为能够根据入射在其上的外部压力变形，使得腔的空间尺寸的大小对应地改变，还包括位置元件，其中位置元件被布置成根据隔膜而移动，特别是被固定地附接到该隔膜，其中感应平面线圈被布置在基体上和/或在基体中，该感应平面线圈横跨腔并与位置元件相反，使得位置元件和感应平面线圈在空间维度上分开，其中位置元件用于根据在空间维度上的分开的大小来影响线圈的电感，并且其中该装置基于感应平面线圈的变化电感来测量外部压力。

平面线圈能够被布置在基本上垂直于线圈和位置元件之间的分开的方向的平面中。隔膜能够暴露于隔膜的背对腔的表面上的外部压力。也就是说，隔膜的外表面能够暴露于外部压力。腔能够填充有可压缩流体。腔也能够暴露于环境压力，使得相对于环境压力测量外部压力。在这种情况下，用于测量压力的装置能够被称为表压传感器。外部压力能够是待测量和/或监测的容器或管道中的过程的过程压力。

用于基于平面线圈的变化电感来测量压力的装置能够有利地解决位置元件在微米范围内(特别是在10微米内)的移动。此外，这种装置在传感器电子设备所面临的不利条件(诸如灰尘、湿度、水分、振动、压力、昼/夜温度的波动)下是稳健的，并且具有宽的操作温度范围(-40℃至+90℃)。特别地，这种非接触类型的感应压力传感器在这种应用中能够优于基于电阻或电容原理的传感器。

通过利用在计算机器上运行的程序对平面感应线圈建模，能够根据线圈和位置元件(诸如例如，被布置在所述平面线圈的对面的铜激励元件)之间的距离的变化来估计(即，计算、预测)这种线圈的电感的变化。这种估计/计算/预测能够用于评估来自实际线圈的信号。例如，压力的变化和电感的变化之间的关系能够被建模并存储在数据处理单元和/或评估单元中，使得来自线圈的信号能够用作输入；使得能够对入射压力进行反向估计/计算/预测。