CN102187191A - 相对压力传感器 - Google Patents

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Abstract

用于相比于周围大气压力检测介质压力的相对压力传感器(10)，包括：具有测量膜片(11)和基座(12)的压力测量单元，其中，测量膜片(11)的背向基座(12)的第一侧可以被施加介质压力，以及其中，基座(12)具有基准空气开口(14)，通过该基准空气开口(14)，测量膜片(11)的面向基座(12)的第二侧可以被施加相对压力传感器(10)的环境中的大气压力；承载主体(20)，基准空气通道贯穿其分布在承载主体(20)的第一表面部段与第二表面部段之间，其中，压力测量单元利用抗压的粘接部(22)固定在承载主体上，其中，基准空气开口(14)与基准空气通道连通，以形成通向测量膜片的基准空气路径(18)，其中，粘接部围绕基准空气路径，其中，相对压力传感器还具有屏蔽元件(16)，其保护粘接部免于与基准空气直接接触。

Description

相对压力传感器
技术领域
本发明涉及一种相对压力传感器，特别是防潮性能得到改进的相对压力传感器。
背景技术
用于相比于周围大气压力检测介质压力的相对压力传感器包括：带有测量膜片和基座的压力测量单元，其中，测量膜片的背向基座的侧可以被施加介质压力，并且其中，基座具有基准空气开口，通过基准空气开口，面向基座的侧可以被施加以压力传感器的环境中的大气压力；相对压力传感器包括承载主体，基准空气通道穿通该承载主体分布在承载主体的第一表面部段与第二表面部段之间，其中，压力测量单元利用抗压粘接部固定在承载主体上，其中，基准空气开口与基准空气通道连通，以便形成通向测量膜片的基准空气路径，其中，粘接部围绕基准空气路径。
粘接部是承受压力的，也就是说，该粘接部必须基本上无塑性变形地吸收由于介质压力与大气压力之间的压差而作用于压力测量单元的力。
对于在压力传感器的结构和连接技术领域中承受压力连接部而言，需要的是无蠕变性和很高的最终强度的粘接材料。适用的粘接材料例如是环氧粘接材料。
但粘接部机械特性的改变会导致基座上传递到测量膜片上的机械应力改变。
就此而言，作为基准空气必然含有可变的水分，事实证明存在的问题是，所提到的粘接材料及其与其他材料的界面具有很高的湿度敏感性。因此，粘接部随着粘接材料特性与此相关的改变增加湿度会造成所测量的测量值失真的后果。
疏水的防潮粘接材料或密封材料(例如像硅树脂橡胶)相对照地在高压力负荷下由于其低强度或其塑性，而不适合用于具有承载主体的压力测量单元造型稳定承受压力的密封粘接部。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种克服所述缺点的相对压力传感器。
该目的依据本发明通过按独立权利要求1所述的相对压力传感器得以实现。
依据本发明的相对压力传感器的特征在于，所述相对压力传感器还具有屏蔽元件，屏蔽元件保护粘接部免于与基准空气直接接触。
屏蔽元件在本发明的第一构造方案中包括延伸穿过粘接部的管。
管按照本发明的改进方案特别可以是基座的接长部(Fortsatz)，其中，基座的基准空气开口以穿通管的方式分布。
此外，压力测量单元可以具有轴向止挡面，该轴向止挡面基本上垂直于管或基准空气开口的轴线地分布，以及该轴向止挡面在需要时利用处于之间的粘接部来限定压力测量单元关于承载主体的位置。
在本发明的改进方案中，管可以延伸穿过承载主体。
依据本发明的改进方案，管在其背向测量单元的端部段上可与输送基准空气的软管(例如硅树脂软管)连接。
按照本发明的改进方案，承载主体可以具有金属材料。
按照本发明的第二构造方案，屏蔽元件可以具有套管状的接长部，所述接长部围绕基准空气路径，并且从承载主体延伸到基准空气开口中去。
此外，承载主体可以具有轴向止挡面，该轴向止挡面基本上垂直于套管状的接长部或基准空气开口的轴线地分布，并且该轴向止挡面在需要时利用处于之间的粘接部来限定压力测量单元关于承载主体的位置。此外，基座在这种构造方案中可以具有环形的第二轴向止挡面，该第二轴向止挡面形成了套管状接长部端面的轴向基准位置。这一点可以由此实现，即，基座直至止挡面都具有直径大于套管状接长部外直径的孔，并且自止挡面起，直径小于套管状接长部外直径的孔穿通基座地分布。
粘接部按照本发明的改进方案可以具有环氧树脂。屏蔽元件按照本发明的构造方案可以包括疏水的聚合物，特别是硅树脂聚合物，利用所述疏水的聚合物例如中断基准空气路径与粘接部之间的直接接触。
特别是在本发明的第二构造方案中，在套管状接长部的端面与第二轴向止挡面之间，可以设置有硅树脂橡胶的环形屏蔽元件，以保护分布于屏蔽元件外部的环形粘接部，以与基准空气路径隔开。
压力测量单元特别是可以包括如下的半导体传感器，其具有压阻式转换器、电容式转换器或者具有带光学或机械谐振器的转换器。
基座在本发明的改进方案中可以是玻璃或者半导体。
依据本发明的相对压力传感器此外可以包括带压力变送器主体
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和柔性分隔膜片的液压压力变送器(Druckmittler)，该分隔膜片在压力变送器主体与分隔膜片之间形成压力室的情况下，固定在压力变送器主体的表面上，其中，压力变送器主体此外具有其中布置有压力测量单元的测量单元室，其中，液压路径在压力室与测量单元室之间延伸，测量膜片的第一侧通过该液压路径可以被施加以作用于分隔膜片的介质压力。
附图说明
现借助附图所示的实施例对本发明进行阐述。其中：
图1示出依据本发明的相对压力传感器的第一实施例的纵剖面；
图2示出依照现有技术的相对压力传感器的纵剖面；
图3示出依据本发明的相对压力传感器第二实施例的纵剖面。
具体实施方式
图1中所示的依据本发明的相对压力传感器1包括压力测量单元10，该压力测量单元10包括具有测量膜片11的压阻式半导体转换器芯，其中，半导体传感器借助阳极键合而在其边缘区域内与基座12连接，其中，基座由玻璃制成。基座12具有贯通的基准空气开口14，玻璃管16的端部段插入到基准空气开口14中，其中，玻璃管16在基准空气开口内在玻璃管16的外侧上熔接到基座12中，从而基准空气仅经由穿通玻璃管地分布的基准空气路径18到达测量膜片11。
基座12在其背向半导体转换器芯的侧上与金属承载主体20利用环氧树脂粘接部22来粘接，其中，玻璃管16延伸穿过承载主体20中的开口。特别是由硅树脂橡胶制成的软管24套装到玻璃管16的贯穿承载主体20的端部段上，基准空气路径18穿过该软管地分布。按照这种方式，可靠防止粘接部22接触基准空气。
相对压力传感器此外包括带有压力变送器主体30和柔性分隔膜片32的液压压力变送器，该分隔膜片32在压力变送器主体30与分隔膜片32之间形成压力室34的情况下固定在压力变送器主体30的表面上，其中，压力变送器主体此外具有其中布置有压力测量单元10的测量单元室38。孔36在压力室34与测量单元室38之间延伸，通过该孔36，测量膜片11的背向基座12的第一侧可以被施加以作用于分隔膜片的介质压力。为传递压力，压力室34、孔36和测量单元室38的自由容积加注传递液体。为与压力变送器相关地固定压力测量单元并封闭测量单元室38，承载主体20与压力变送器主体30焊接。
图2简要示出依照现有技术的相对压力传感器，其中，在这里出于简化图示的原因取消了压力变送器。在这里，具有转换器芯211和玻璃基座212的压力测量单元210利用玻璃基座借助环氧树脂粘接部222固定在包括基准空气管216的承载主体220上，其中，玻璃基座212粘接在管216的端面上。由此得出的是，粘接部222免受基准空气的影响，而成为基准空气路径218的壁的组成部分。由此，粘接部的机械特性依赖于湿度和温度地改变。
图3中所示的相对压力传感器的第二实施例，修改了处在基准空气管端面上的粘接部的方案。相对压力传感器包括压力测量单元110，该压力测量单元110具有带测量膜片111的压阻式转换器芯和硅基座112，其中，所述转换器芯沿其边缘区域与硅基座连接。硅基座112包括贯通孔，基准空气穿过该贯通孔可以到达测量膜片111。所述孔在面向测量膜片的部段内具有连至第二部段的第一直径，第二部段具有大于第一直径的第二直径，其中，第二部段一直延伸到硅基座112的背向测量膜片的表面。由此，在第一部段与第二部段之间形成了径向梯级，该径向梯级作为第一轴向止挡面114用于将压力测量单元110与承载主体120相关地加以定位。承载主体包括基准空气管116，基准空气管116作为套管状的接长部相对于承载主体的表面一定程度上凸起，其中，基准空气管在径向梯级后面的端部段125内具有减小的外直径，其中，端部段的外直径小于硅基座112内的孔的第二直径。径向梯级用作第二轴向止挡面126，通过第二轴向止挡面126，压力测量单元110的位置被与承载主体120相关地得以固定。从轴向第二止挡面126到基准空气管116的端面的间距大致等于孔穿通硅基座112的第二部段的长度。
在第一止挡面114与基准空气管116的端面之间设置有硅树脂橡胶的环形湿气阻挡部123。由此，首先在基准空气管116的端部段125的壳面与孔的第二部段壁之间以及接下来在第二止挡面126与硅基座112的基面之间分布有承受压力的粘接部122，以免于接触潮湿的基准空气。
承受压力的粘接部包括环氧树脂。只要该环氧树脂借助硅树脂橡胶的阻挡部123受到保护免受穿通孔和基准空气管116的基准空气路径118的影响，就可以排除对承受压力的粘接部与湿度相关的不利影响。

Claims (13)

1.用于相比于周围大气压力检测介质压力的相对压力传感器，包括：
具有测量膜片(11)和基座(12)的压力测量单元(10)，其中，所述测量膜片的背向基座的第一侧能够被施加以介质压力，以及其中，基座具有基准空气开口(14)，通过所述基准空气开口(14)，所述测量膜片的面向基座的第二侧能够被施加相对压力传感器的环境中的大气压力；
承载主体(20)，基准空气通道贯穿该承载主体(30)分布在所述承载主体的第一表面部段与第二表面部段之间，
其中，所述压力测量单元(10)利用抗压的粘接部(22)固定在所述承载主体上，
其中，所述基准空气开口(14)与所述基准空气通道相连通，以形成通向所述测量膜片的基准空气路径(18)，
其中，所述粘接部(22)围绕所述基准空气路径(18)，
其中，所述相对压力传感器还具有屏蔽元件(16)，所述屏蔽元件保护所述粘接部(22)免于与基准空气直接接触。
2.按权利要求1所述的相对压力传感器，其中，所述屏蔽元件包括延伸穿过所述粘接部的管。
3.按权利要求2所述的相对压力传感器，其中，所述管是所述基座的接长部，以及其中，所述基准空气开口贯穿所述管。
4.按权利要求2或3所述的相对压力传感器，其中，所述压力测量单元还具有轴向止挡面，该轴向止挡面基本上垂直于所述管或所述基准空气开口的轴线，以及
所述轴向止挡面在需要时利用处于之间的所述粘接部来限定所述压力测量单元相对于所述承载主体的位置。
5.按权利要求2至4之一所述的相对压力传感器，其中，所述管延伸穿过所述承载主体。
6.按权利要求2至5之一所述的相对压力传感器，其中，所述管在所述管的背向所述测量单元的端部段上与输送基准空气的软管连接。
7.按权利要求1所述的相对压力传感器，其中，所述屏蔽元件具有套管状的接长部，该接长部围绕所述基准空气路径并且从所述承载主体延伸到所述基准空气开口中去。
8.按权利要求7所述的相对压力传感器，其中，所述承载主体还具有轴向止挡面，该轴向止挡面基本上垂直于所述套管状的接长部的轴线或所述基准空气开口的轴线，以及所述轴向止挡面在需要时利用处在之间的所述粘接部来限定所述压力测量单元相对于所述承载主体的位置。
9.按权利要求1至8之一所述的相对压力传感器，其中，所述粘接部具有环氧树脂。
10.按前述权利要求之一所述的相对压力传感器，其中，所述屏蔽元件包括疏水的聚合物，特别是硅树脂聚合物。
11.按前述权利要求之一所述的相对压力传感器，其中，所述承载主体具有金属材料。
12.按权利要求1所述的相对压力传感器，其中，所述压力测量单元包括半导体传感器，该半导体传感器具有压阻式转换器、电容式转换器或者具有带光学或机械谐振器的转换器。
13.按前述权利要求之一所述的相对压力传感器，还包括液压式压力变送器，该压力变送器带有压力变送器主体和柔性的分隔膜片，所述分隔膜片固定在所述压力变送器主体的表面上，从而在所述压力变送器主体与所述分隔膜片之间形成压力室，其中，所述压力变送器主体此外具有测量单元室，在所述测量单元室中布置有所述压力测量单元，其中，液压路径在所述压力室与所述测量单元室之间延伸，所述测量膜片的所述第一侧能够通过所述液压路径被施加以作用于所述分隔膜片的介质压力。
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