CN101072987A - 具有表面波传感器的压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力传感器，其测量单元(10)配备至少一个用于保护压力灵敏的元件(12)的膜片(11a、11b)以及填充压力介质的测量腔(14a、14b)，所述元件(12)安装在测量腔内。根据本发明，为了监测膜片(11a、11b)的损坏，在填充压力介质的测量腔内设置至少一个表面波传感器(15a、15b、16a、16b)。当膜片(11a、11b)损坏时过程介质混入压力介质内。由此导致表面波传感器的灵敏区域的物质变化，其表现为偏差的信号行走时间。每个信号行走时间变化都指示压力传感器的损坏，或可作为这样的信号发出。

Description

具有表面波传感器的压力传感器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分特征的压力传感器，其具有至少一个膜片用于保护压力灵敏的元件。
背景技术
这种类型的压力传感器通过在先使用和相关的公开已知。其所基于的机械构造在GB 2 065 893和EP 0 143 702中详细阐述。与机械的压力信号-/压差信号转换成等量的电信号的类型无关，根据两个先前公开文献设置一个基本上圆柱形的中心体，其在两个同类型的壳形的盖之间使用相应的密封装置的情况下封闭。所述盖利用许多径向设置的且机械预紧的螺栓彼此拧紧，其中螺栓的机械预紧如此选择，使得在最大允许的静态的压力负载时避免在中心体上的压力损失。
每个盖在中心体侧具有一个凹槽，其经由通常构成为孔的通道与法兰接头连接。这种通道的中间距离在法兰接头上通过标准化设定。
测量装置安装在一个测量腔内，其在两个压力供给侧通过各一个隔离膜片与过程介质分离。测量腔填充不可压缩的压力介质。在隔离膜片损坏时过程介质涌入测量腔内并且损坏测量装置。这种损坏在规定的使用情况下-如果确实是这种情况-仅仅在耗费很大的情况下才能发现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装置，其以简单的方式发出隔离膜片损坏的信号。
根据本发明，上述目的借助于权利要求1的装置实现。有利的构造是从属权利要求2至5的内容。
从同类型的压力传感器出发，在填充压力介质的测量腔内设置至少一个表面波传感器。表面波传感器基本上包括一个发射元件、一个接收元件以及一个位于之间的行走路线。发射元件和接收元件包括两个位于一绝缘基板上的、梳子形彼此嵌接的导电电极，即所谓的IDT’s(叉指换能器)。发射元件与接收元件之间的行走路线是表面波传感器的灵敏区域。
发射元件利用一个交流电压激励。经由压电效应产生一个机械的表面波，其在两个方向上扩展。在这个行走时间之后表面波被接收元件接收，所述行走时间取决于表面波传感器的灵敏区域内的物质。
在未损坏的压力传感器规定的使用时，表面波传感器的灵敏区域被压力介质润湿。当隔离膜片损坏时过程介质混合到压力介质内。由此在表面波传感器的灵敏区域内导致物质变化，这表现为发射元件和接收元件之间偏差的信号行走时间。因此每个信号行走时间变化都指示压力传感器的损坏，或可作为这样的信号发出。
有利地，此外可以在表面波传感器的灵敏区域内发现所有类型的化学或物理物质变化，与原因和状态无关。
附图说明
本发明其它的细节和优点下面借助于差压传感器的例子详细阐述。为此所需的附图示出：
图1测量单元的剖视图；
图2传感器装置的原理示意图。
具体实施方式
在图1中示出一个差压传感器的测量单元10的主要部件的剖视图。每个差压传感器具有两个压力输入侧，它们的同类型的部件下面通过具有下标a和b的附图标记区分。每个压力输入侧具有一个测量腔14a和14b，其通过一个隔离膜片11a和11b与过程介质隔开。测量腔14a和14b经由一个通道13a和13b与一个压力灵敏的测量元件12的两个压力侧连接。测量腔14a和14b和通道13a和13b填满不可压缩的压力介质。通常使用硅油作为压力介质。
在每个测量腔14a和14b内安装至少一个表面波传感器15a、15b，其被压力介质四面冲刷。
根据图2，表面波传感器15a、15b基本上包括一个发射元件1a、一个接收元件1b和一个位于之间的行走路线。发射元件1a和接收元件1b由两个位于一绝缘的基板4上的、梳子形彼此嵌接的导电电极构成，即所谓的IDT’s(叉指换能器)。发射元件与接收元件之间的行走路线是表面波传感器的灵敏区域2。
发射元件1a利用一个交流电压激励。经由压电效应产生一个机械的表面波3，其在两个方向上扩展。在一行走时间之后表面波3被接收元件1b接收，所述行走时间取决于表面波传感器的灵敏区域2内的物质。
在未损坏的压力传感器规定的使用时，表面波传感器15a、15b的灵敏区域2被压力介质润湿。当隔离膜片11a和11b损坏时过程介质混合到压力介质内。由此在表面波传感器15a、15b的灵敏区域2内导致物质变化，这表现为发射元件1a和接收元件1b之间偏差的信号行走时间。
发射元件1a和接收元件1b与一个放大器6连接成一个谐振电路5。
一旦硅油的成分改变，由于膜片破裂或由于分解，那么其它的物质沉积在灵敏的区域2上或质量分布发生变化，从而表面波3的行走时间发生改变。发生改变的行走时间干扰谐振电路5，其谐振频率表示为实际的测量信号。谐振频率的改变意味着隔离膜片11a和11b的不密封性以及随后的填充液体的变化。
通过这种方式除了可以获悉硅油与过程介质的混合之外，也获悉硅油的损失和/或分解。
表面波传感器的灵敏度可以按照如下进行评测。对于一个LiTaO3表面波元件而言，在文献中在工作频率为300MHZ时质量灵敏度根据Sm＝-0.043×F2给出。硅油具有924kg/m3的密度。在10-4范围内的浓度变化，例如由于水的渗入，导致1赫兹的频率变化。
在本发明的特殊构造中应用表面波传感器，其在超过阈值时起反应。有利地由此简化表面波传感器的监测并且限定与一个上级设备的数据交换量。
参考图1，在本发明的另外一个构造中，在至少一个测量腔14a和14b内设置一个第二表面波传感器作为参考传感器16a和16b。参考传感器16a和16b被包封。同一个测量腔14a和14b的表面波传感器15a、15b以及参考传感器16a和16b与温度相关的频率变化是相同的。将表面波传感器15a、15b和参考传感器16a和16b的频率变化相比较。由此补偿温度对频率变化的影响。
根据测量单元10的结构和材料的温度特性可以设置成，将表面波传感器15a、15b的频率变化与参考传感器16a或16b相比较。温度补偿有利地通过参考传感器16a或16b就能实现。
附图标记清单
1a发射元件
1b接收元件
2灵敏区域
3表面波
4基板
5谐振电路
6放大器
10测量单元
11a、11b隔离膜片
12测量元件
13a、13b通道
14a、14b测量腔
15a、15b表面波传感器
16a、16b参考传感器

Claims (5)

1.压力传感器，具有至少一个膜片用于保护压力灵敏的元件，所述元件安装在填充压力介质的测量腔内，其特征在于，在每个测量腔(14a、14b)内设置至少一个压力介质润湿的表面波传感器(15a、15b)。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，表面波传感器(15a、15b、16a、16b)具有一个发射元件(1a)和一个接收元件(1b)，它们与一个放大器(6)连接成一个谐振电路。
3.如权利要求1和2之一所述的压力传感器，其特征在于，表面波传感器(15a、15b)包括一个门限电路。
4.如权利要求1和3之一所述的压力传感器，其特征在于，在每个测量腔(14a、14b)内设置一个被包封的表面波传感器(16a、16b)，所述表面波传感器配备给同一测量腔(14a、14b)的压力介质润湿的表面波传感器(15a、15b)。
5.如权利要求1和3之一所述的压力传感器，其特征在于，在一个测量腔(14a、14b)内设置一个被包封的表面波传感器(16a、16b)，所述表面波传感器配备给两个压力介质润湿的表面波传感器(15a、15b)。
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