CN102812342B - 电容式压力传感器 - Google Patents

Abstract

一种改进的电容式压力计，所述压力计包括：隔膜，其包括（a）公共电极以及（b）具有中心电极和环形电极的电极结构，其中，所述隔膜在（i）当隔膜每侧上压力相同时的零位置以及（ii）当向隔膜施加最大可测量压力差的最大压力差位置之间可移动，以及支撑结构，设置其以支撑所述隔膜，从而所述隔膜相对于电极结构而受限，并且所述公共电极相对于所述压力计的对准轴而与所述中心和环形电极间隔开并轴向对齐；其中，所述电极结构相对于所述隔膜而固定在围绕对准轴呈角度间隔的三个夹紧位置；以及其中，限定在包含限制隔膜的点和每个夹紧位置点的每个正确平面内相对于处于零位置处的隔膜平面的角度在60°和90°之间，以使得减少电极盘支撑高度的改变，允许在隔膜和电极结构之间具有较小的间隙和提高的稳定性。通过包括具有多个突出部的间隔环以及设置成在每个突出部的位置将所述电极结构夹紧至所述间隔环的夹具，以便限定围绕对准轴的多个等角度间隔的夹紧位置，从而消除偶然间隔器引起的径向剪切力以及可能影响可重复性和稳定性的随后可能粘滞滑动情况的可能性。

Description

电容式压力传感器

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求Steven D.Blankenship于2010年2月2日提交的并且转让给本受让人（案卷号056231-0984（MKS-217PR））的题为“电容式压力传感器”的美国临时专利申请61/300,620的优先权，所述申请在此全文引入作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及一种电容式压力传感器，并且尤其涉及一种改进的传感器，它尤其在极低压力（真空）的情况下提供非常准确和精确的压力测量结果。

背景技术

已经在大量应用中采用压力换能器。一种这样的换能器是电容式压力计，其提供了对气体、蒸汽或其他流体的压力的准确和精确测量值。应用包括对基于真空的处理以及半导体处理控制的精准控制。实例包括半导体蚀刻处理和物理蒸汽沉积。

电容式压力计通常使用（a）形成或包括电极结构的弹性隔膜以及（b）与隔膜间隔开的固定电极结构，以在其间形成电容。在隔膜一侧上的压力相对于隔膜另一侧上压力的改变，使得隔膜弯曲，从而所述隔膜的电极结构和固定的电极结构之间的电容作为这个压力差的函数而改变。通常，在隔膜一侧上的气体或蒸汽处于测得的压力（Px），而隔膜的相对侧上的气体或蒸汽处于已知的参考压力（Pr），后者为大气压或一些固定的高或低压（真空），从而可以确定隔膜的测量侧上的压力作为电容测量值的函数。

需要极度低压（高真空）的许多应用已经并且继续发展，而导致需要能够测量这种低压的电容式压力计。然而，增加电容式压力计的灵敏性以在低压时提供非常准确和精确的压力测量值，提出了许多设计挑战。为了测量极度低压（高真空），电容式压力计需要在所述弹性隔膜和固定的电极结构之间形成非常狭窄的间隙，从而它们检测小的压力改变。

使用非常狭窄间隙的缺点是，也检测到与测量隔膜上压力差不相关的电极缝隙形状的较小改变。电极缝隙形状的这些不利改变中的一种是电极间隙间距的改变。虽然在工业中通过使用双电极设计方法而减小电极间隙间距的改变效应是常见的实践，但是对电极间隙间隔的良好控制进一步增强了传感器输出的稳定性。当测量通过使用狭窄的电极间隙而允许的极度低压（极小的隔膜挠曲）时，这尤为重要。

电容测量基于平行板电容C的已知公式：

C＝e_re₀A/s，

其中，C是两块平行板之间的电容，

e₀是自由空间的介电常数，

e_r是板之间材料的相对介电常数（在真空下，e_r＝1），

A是板之间的公共面积，以及

S是板之间的间隔。

基于该公式，可以获得的关系是电容的分数改变等于每个测量电极的电极间隙间隔的分数改变的负值（ΔC/C＝-ΔS/S）。

那么易于可见的是，维持对电极间隙间隔的良好控制以稳定地控制每个测量电极的电容是关键的。在简单的双电极设计中，对于给定的电测量技术，诸如使用任意数量的常规使用的桥设计和其他电测量方法，在对于平坦隔膜和电极结构的零压力差下（每一个均具有不同的平坦实值以及与真实平面的倾斜偏离度），可以将这些效应平衡在第一数量级。由于传感器配置以测量极度低压（极小的隔膜挠曲），仅平衡电极而不形成稳定的电极间隙，不足以将压力测量的不确定性减少至适当的低水平，以便于实现对最小压力的稳定检测。

需要一种能够在低压测量时提供改进的电极间隔稳定性控制的电容式压力压力计，以改进在较低压力下的压力计的测量能力。

参考美国专利号No.7757563、7706995、7624643、7451654、7389697、7316163、7284439、7201057、7155803、7137301、7000479、6993973、6909975、6735845、6672171、6568274、6105436、6029525、5965821、5942692、5932332、5911162、5808206、5625152、4785669和4499773以及美国专利公开申请No.20090255342、20070023140、20060070447、20060000289、20050262946；20040211262、20040099061，所有文献均转让于本受让人。

发明内容

根据所述改进的电容式压力计的一个方面，该压力计包括：

隔膜，其包括（a）公共电极以及（b）具有中心电极和环形电极的电极结构，其中，所述隔膜在（i）当隔膜每侧上压力相同时的零位置以及（ii）当向所述隔膜施加最大可测量压力差的最大压力差时的位置之间可移动，以及

支撑结构，设置所述支撑结构以支撑所述隔膜，从而所述隔膜相对于所述电极结构而受限，并且所述公共电极相对于所述压力计的对准轴而与所述中心和环形电极间隔开并轴向对齐；

其中，所述电极结构相对于所述隔膜而固定在围绕所述对准轴呈角度间隔的三个夹紧位置；以及其中，限定在包含限制所述隔膜的点和每个夹紧位置点的每个正确平面内相对于所述零位置处隔膜平面的角度，在60°和90°之间，以使得减少电极盘支撑高度的改变，允许在所述隔膜和电极结构之间具有较小的间隙和提高的稳定性。

根据所述改进的电容式压力计的另一方面，该压力计包括：

隔膜，其包括（a）公共电极以及（b）具有中心电极和环形电极的电极结构，其中，所述隔膜在（i）当所述隔膜每侧上压力相同时的零位置以及（ii）当向所述隔膜施加最大可测量压力差的最大压力差位置之间可移动，以及

支撑结构，设置所述支撑结构以支撑所述隔膜，从而所述公共电极相对于所述压力计的对准轴而与所述中心和环形电极间隔开并轴向对齐；

间隔环，包括多个突出部；

夹具，设置所述夹具以在每个突出部的位置处将所述电极结构夹紧至所述间隔环，以便限定围绕所述对准轴而等角度间隔开的夹紧位置。

根据对示意性实施例、附图和权利要求的下列详细描述，这些以及其他部件、步骤、特征、目的、益处和优点将变得清楚。

附图说明

在附图中：

图1是传感器的一个实施例沿着传感器的轴的横截面视图，包括本文所述的改进；

图2是图1的实施例的一部分的更详细的横截面视图，示出了改进的几何细节；

图3是用于示出图1实施例的一些几何特征的几何图；

图4是传感器中所使用的间隔器的俯视图；

图5是通过传感器的一部分的更详细轴向横截面视图；

图6是图7中详细所示的改进中使用的间隔器的俯视图；以及

图7是图1的实施例的一部分的更详细的横截面视图，示出了其他改进的细节。

附图公开了示意性实施例。它们并未示出所有实施例。可以另外或代替地使用其他实施例。可以省略可能是明显或并非必须的细节，、以节省空间或用于更有效的示出。相反地，可以实现一些实施例，而不具有公开的所有细节。当在不同附图中出现相同的附图标记时，其指代相同或类似的部件或步骤。

具体实施方式

现在讨论说明性实施例。可以另外或代替地使用其他实施例。可以省略可能是明显或并非必须的细节，以节省空间或用于更有效的陈述。相反地，可以实现一些实施例，而不具有公开的所有细节。

图1中所示的电容性压力计10包括外壳12，用于支撑固定的电极结构14和弹性隔膜16。外壳12可以包括处理外壳部分18和参考外壳部分20，两个外壳部分由弹性隔膜16分隔。处理外壳部分18包括Px盖22。参考外壳部分20包括环24和Pr盖26。在所示实施例中，参考外壳部分20的环24包括中空腔28，用于以预定的关系接收和支撑固定的电极结构14和弹性隔膜16，从而将它们维持成由预定尺寸的间隙30所分离的稳定间隔关系。如图所示，固定的电极结构14包括由电绝缘材料制成的基底32，诸如陶瓷材料，并且形成为刚性非挠性结构。可以在基底32的外周提供边缘34，用于与提供在外壳12中的间隔环36的肩部相接合，并且使用锁定环38和波状环40而固定在合适的位置。可以使用一个或多个薄间隔器41以将电极间隙间隔便利地设置在预定值。此外，可以使用一个或多个薄间隔器43，而将波状弹簧腔高度便利地设置在预定值，以便于将夹紧力设置在预定值，其与过压能力的设计目的以及将电极盘结构夹紧成与公共电极隔膜16、外壳环24和径向适应间隔环36呈稳定几何关系所必需的摩擦约束力一致。在一个实施例中，基底32的尺寸和形状可以使得，当定位在间隔环36和锁定环38之间时，所述基底可以准确地设置在外壳12内，从而固定的电极结构14的中心位于中心轴42上，而在基底32和外壳环24以及间隔环36之间具有适当的径向间隔。这有效地减少了电极和金属外壳24之间的寄生电容，以及对于电极盘的径向位置的小改变所引起的寄生电容的改变。波状弹簧40设计成通过径向挠性的锁定环38以及位于至少三处、围绕轴42等角度间隔120°的薄间隔器43，而接触固定的电极结构14的边缘34并且在其上施加轴向力。类似地，波状弹簧40设计成在围绕轴42间隔120°的至少三处接触Pr盖26并且在其上施加平衡力，而当压力计10完全组装时，固定电极结构14接触边缘34的位置处偏离60°。固定的电极结构14还包括中心电极44，其相对于中心轴42同心地设置，以及外部电极46，其形式优选为与中心电极44和中心轴42同心的环。

弹性隔膜16由合适的导电材料制成，或者配置有一层合适的导电材料或涂层，以形成公共电极。隔膜16固定至外壳，以在隔膜的一侧上形成处理压力（Px）腔50，并且在隔膜另一侧上形成包括间隙30的参考压力（Pr）腔。应当注意到，可以在弹性隔膜和参考外壳部分（20）之间提供路径（通过例如已蚀刻的间隔器的已减少厚度部分），其允许在间隙30和外壳的Pr部分的其余部分之间平衡压力。所述隔膜固定至所述外壳，以从参考压力腔的间隙30密封处理压力腔50，从而将两个腔维持在不同的压力。可以把将测量的气体或蒸汽通过限定在Px盖22的部分中的气体入口52而引入到处理腔50内。在正常的操作下，电容式压力计10功能作为绝对压力传感器，并且在真空下将参考腔28（和电极间隙30）密封起来；而在一个实施例中，参考外壳部分20配备有不可蒸发的收气器真空泵54，以便于在参考腔28和电极间隙30中提供极低的压力（低于仪器中的最小分辨率）。与处理压力相比较，这是绝对真空参考值。在该模式下，所述隔膜上的压力差是绝对压力测量结果。另一可能的构造方法是使用第二气体入口而代替参考外壳部分20中的收气器组件54，用于在参考压力下将气体从源、或者在环境压力下从周围大气中引入到参考腔中。因而，包括间隙30的参考腔包含预定参考压力下的气体或蒸汽。应当注意到，可以颠倒所述两个腔，从而参考压力腔作为处理压力腔，而处理压力腔作为参考压力腔，其中例如处理气体相对于电极以及包括间隙30的腔内的其他材料而言是惰性的。

中心电极44和外部电极46优选是设置在基底32表面上的平坦电极，从而所述电极优选具有均匀的厚度，并且均位于同一平面内。分别对中心电极44和环形电极46提供合适的电导线（未示出）。在一个实施例中，公共电极隔膜16与电连接的外壳部分20一体地形成。另一可能的结构可以是使用提供用于隔膜16的公共电极的电导线（未示出）。在优选实施例中，提供位于基底32上的电保护装置45，用于测量电极，以便于控制电极附加电容，最小化外壳20的寄生电容，并且调节双电极电容平衡在零压力差。导线合适地连接至电容测量装置（未示出）。

隔膜16优选地固定在外壳内，从而当隔膜两侧的压力相同、即零压力差时，由公共电极限定的平面基本上平行于中心电极44和外部电极46以及电保护装置45的平面。当通过入口52引入到处理压力腔50中的气体或蒸汽的压力与参考腔内的参考压力不同时，隔膜将挠曲，而隔膜16的公共电极和中心电极44之间的电容所限定的电容与隔膜16的公共电极与外部电极46之间的电容不同。电保护装置45通过阻塞该区域中的寄生路径而减少了电极和金属外壳之间的寄生电容。应当意识到，通过如图1中所示利用位于基底32的主直径和外壳环24之间的大且均匀的缝隙并且通过如图1中所示将电保护装置45设置在电极盘的外周，由于电极盘的可能轻微侧向移动而对这些寄生电容的任何改变是对传感器电容冲程的较小分数，并且因而允许更精确地测量压力差，而不引入与压力测量无关的传感器输出的改变。处理压力腔50中的压力因而是在隔膜16的公共电极和中心电极44之间测得的电容以及在隔膜16的公共电极和外部电极46直接按测得的电容的函数。

同样地，在所述隔膜的公共电极结构和中心电极44与外部电极46的每一个之间形成预定的电容，从而当隔膜上的压力差为零时，该结构限定了可测量的“基础”电容。在实践中，该基础电容是电极间隙的有效电容和外壳的寄生电容的总和。此外，当所述隔膜面临最大可测量压力差时，所述隔膜的公共电极结构将相对于电极44和46而变形，以限定传感器的“冲程”。对传感器的冲程的一种测量是“电容式”冲程，其等于中心电极44至隔膜16的公共电极的电容减去外部电极46至隔膜16的公共电极的电容的差，在零压力差和全刻度压力差之间。所述隔膜变形的从零压力差至全刻度压力差的最大改变是隔膜的跨度。

限定传感器范围的关键参数之一是电极间隙间距，其等于隔膜16的公共电极结构的平面（当处于松弛的零位置时）和中心电极44以及外部电极46的面之间的距离，指示间隙30，其在外壳部分20的参考腔内具有极低压力（真空参考压力），而在处理腔50的仪器分辨率以下的压力。对于给定的传感器结构，由电极间隙间隔形成“基础”电容。设计用于测量极低压力（高真空）的电容式压力计必须对于非常小的压力改变非常灵敏，并且能够对其进行测量。结果，隔膜16的公共电极的平面和中心电极44及外部电极46之间的间隔必须非常小，从而响应于压力差的小改变而可以检测隔膜变形的小改变。

使得间隙30较小而使得压力计10更灵敏地测量较小的压力差，增加了对电极间隙的形状改变的灵敏性，所述改变与隔膜上压力差的测量无关。电极缝隙形状的一种不利改变是电极间隙间距的改变。虽然在工业中通过使用双电极设计方法而减小电极间隙间距的改变效应是常见的实践，但是对电极间隙间隔的良好控制进一步增强了传感器输出的稳定性。当测量通过使用狭窄的电极间隙而允许的极度低压（极小的隔膜变形）时，这尤为重要。

随着当前需要测量越来越小的压力，当前的电容式压力传感器不具有稳定测量极低压力所需的固有电极间隙稳定性。

本发明描述了一种电容式压力计，其中，所述装置的结构在隔膜和电极之间提供了更大的稳定性，而允许甚至更小的间隙和测量更低的压力差。在提供这种结构的同时，改进了传感器电极间隙的空间稳定性，尤其是在正常操作条件下电极盘与隔膜的对齐，而尤其是抵抗外部影响时，诸如温度、大气压力、过压、机械碰撞和振动。使用新结构解决的关键传感器参数包括电极间隙间隔、电极倾斜和电极扭曲。该改进提供了增强的能力，以允许换能器（即传感器以及能够提供高电平DC输出的信号调节电子器件——未示出），需要较少的电增益，并且显示了较少的电噪声（作为较少电增益的结果），并且当与用于测量可比较的全范围压力范围的现有技术传感器相比时，具有更好的零稳定性能。正如提及的，传感器能够像较低压力范围仪器提供较小的电噪声和较好的总零稳定性能，包括但不局限于降低的大气压力灵敏性（在零压力时），降低的温度系数和降低的零漂移。

在电极和隔膜之间实现稳定减小的间隙的现有努力包括使得Pr环外壳壁略薄以尝试使得电极盘边缘壁隔膜支撑更接近地接触Pr环台阶。但是使得Pr外壳壁较薄而使得台阶更靠近隔膜支撑，弱化了传感器外壳（Pr环壁），允许在制造处理中产生更多的扭曲，并进一步弱化了Pr环台阶抵抗由温差膨胀引起的力以及大气压力所驱动在传感器上的表面负荷以及任何外部机械负荷的改变所引起的扭曲。

在图2中示出了现有技术压力计与新改进压力计比较的细节。在现有技术中，隔膜74在大量点固定至环60外周，其中之一示为62。以类似的方式，电极结构64可以由施加至电极结构64的外周边缘的环形盘（锁盘）（未示出）而保持在合适的位置，并且由薄状弹簧（图2中未示出）提供的轴向力68而在至少三点固定在合适的位置，其中之一示为70。如图所示，该结构限定了形成在隔膜连接至环60的位置点62以及施加轴向力68以将电极结构维持在合适的位置的位置点70之间的立体角。该角度示为45°。连接隔膜的位置点（诸如点62）的传感器的轴（诸如图1中的轴42）的径向距离围绕轴360°而相等。

本发明的优点是通过在压力计内构建和固定隔膜以及电极结构，而使得将隔膜边界（以及支撑部件）72更直接地设置在所施加的夹紧负荷之下，以便于形成与悬臂（间接）支撑相反的更直接支撑。通过限定从隔膜边界支撑部件72至也位于Pr外壳和间隔器66之间的界面70处的用于电极盘的Pr外壳支撑部件的线相对于隔膜74的平面的角度a（参见图2和3），而可以以更分析的术语描述所引起的改进几何结构。该几何形状的优点包括两部分。首先并且最重要地，当大气压力或施加至Px盖表面的其他外部负荷发生改变时，盖在该负荷下弯曲，并且为产生抵抗外表面的正压力，隔膜边界处的盖外径扩大（尺寸增加）。该扩大扭曲了Pr外壳，并且基本上引起了Pr外壳的下部分的微小旋转，这可以由角度a在82处的改变（参见图2）而近似。如上所述，在至少一个现有技术压力计中的该角度约为45°。改进的压力计设计以增加该角度至在约60°至90°范围内的值。如图3中可见，对于小角度，诸如在现有技术实例中（约45°），对于该角度的改变，在支撑高度具有相对大的改变ΔY₁。对于本设计的一个实施例的一个结构中的大角度（约75°），对于相同的支撑角度的改变，对于固定的电极结构，支撑高度具有相对小的改变ΔY₂。减小电极盘相对于隔膜的支撑高度的该改变，转化成改进的电极间隙间隔稳定性。第二，新几何形状的优点提供了更坚硬的支撑，从而在电极盘顶部施加的轴向负荷的任何改变，导致支撑高度的较小改变，并且随后改进了电极间隙稳定性。

诸如图2的68处的（图1的）波状弹簧40所提供的波状弹簧力，可以由于温度改变、可以由机械撞击和振动引起的传感器腔内的波状弹簧安装和就位的改变以及由于大气压力改变而因Pr盖26（图1中所示）的变形所导致的波状弹簧腔高度的改变，而变化。本文所公开的该改进结构提供了改进的尺寸稳定性和更大的电极盘支撑部件（图1的外壳环24和间隔环36）的轴向硬度，并且减少了由于波状弹簧40所施加的力的振动而引起的电极间隙间隔的改变。

在该改进的传感器中，所述隔膜因而构造和固定使得将隔膜边界（图2中的72处）在所施加的夹紧负荷（68处所示）下更直接地设置，以便于形成与悬臂（间接）支撑相反的更直接支撑。这有助于将两组位置点之间的角度从45°增加至显著减少隔膜和电极盘支撑（图1的外壳环24和间隔环36）之间的轴向移动量的角度范围内的角度。提供最佳结果的角度范围在约60°至90°之间。该范围内的实际选择是在最优化电极间隙稳定性和易于制造高质量延伸的隔膜之间的设计折衷。一个折衷是在82处（图2和3）的角度为约75°。

增加角度的一种制造技术是将环制成两部分，一部分（Pr环24）在靠近隔膜处直径减小，而另一部分（间隔环36）如图1中所示。可以通过焊接或其他合适的方法将两部分固定在一起。这向本发明提供了必须的几何形状，并且允许相对于传感器外壳（Pr环24和Px盖22）而易于组装隔膜16。

另一改进涉及径向适应性间隔器。图5示出了现有技术的方法，其中内部传感器部件落在合适的位置，而凸起的垫（其中施加夹紧负荷）116仅环向地拉直，而非相对于中心轴100径向地。可以在诸如图5所示的情况下组装压力计，其中间隔器102仅在位置108处接触Pr环106的内壁104，其中从波状弹簧（未示出）传递（3）夹紧负荷（在凸起垫上的）之一。如图所示，位置108处的电极结构的部分与壁104间隔开，而与位置108呈180°相对的电极结构在位置110处接触Pr环106的内壁104。

由于现有技术传感器中的未对准，当温度下降且Pr环106比电极结构112更快和更进一步收缩时，由于Pr环的热膨胀系数大于电极盘的热膨胀系数，这引起了传感器中的机械应力。差别收缩在夹紧负荷107的位置处（图5的右侧所示）形成了大的径向剪切力，并且可以超过电极结构112和间隔器102之间的摩擦夹紧力，使得电极盘滑至新位置。在返回先前的温度后，在该新组装的位置，电极盘112在相反的方向上经历了点107处的大径向力。该力耦扭曲了传感器，包括电极间隙，并且引起了隔膜张力的改变。这些改变对压力计的精确性具有不利效果。

上述的改进的传感器利用了径向适应性间隔环（如图6和7中所示的118），其设计成使得仅径向定位突出部120可以接触Pr环孔，而凸起垫（其中施加夹紧负荷）122始终与Pr环孔具有径向间隙。因此，当温度下降时，如果径向定位突出部120接触Pr环的壁，那么Pr环在从如图7的横截面视图右侧所示的支撑电极盘的凸起垫上移除60°的位置处径向向内驱动间隔器的定位突出部。该薄示意性间隔器的60°部分是挠性的，并且相对易于变形，从而可以向夹紧结合点（图6右侧示为140）施加小的侧向力。这消除了传感器的偶然力耦扭曲以及随后压力计的精确性改变的任何可能性。

如图6中所示，径向适应性间隔器118包括径向突出部120，其定位成使得当设置在压力计中时居中位于间隔器中。图中示出了三个突出部，角度间隔为120°。突出部120设置在向电极结构施加夹紧负荷的位置122（实例中为三个）之间（在所给出的实例中，60°）。

如图7中所示，将径向适应性间隔器118安装在Pr环130中，从而在Pr环130的壁132和施加夹紧力的垫之间始终具有空间。间隔器可以始终在径向定位突出部处偶然地接触Pr环壁（与图7中所示的横截面视图移动60°）。然而，由于由薄间隔器材料制成的未被夹紧且自由移动的定位突出部的任一侧上具有挠性60°部分，大大地减少了在安装垫处施加至电极盘的剪切力。

应当明显的是，在不脱离权利要求的范围的前提下，可以对所述的实施例进行各种改变。例如，虽然所述的实施例利用具有保护装置的双电极，但是其他电极结构也是可能的，包括单电极结构，以及具有两个以上电极的多电极结构。所示的实施例是示意性性，并且在电极盘上可以具有任意数量的导体和导体图案。此外，可以将电保护装置和额外的导体维持在信号地线处，或者一些其他固定的电势。此外，可以主动地驱动保护装置。如果主动驱动，优选的是保护装置电压和相位与物理相邻电极的瞬时电压和相位匹配。

已经讨论的部件、步骤、特征、目的、益处和优点仅是示意性的。其中任意一项及其相关讨论均未意于以任何方式限制保护范围。还可以预期大量其他实施例。这些包括具有更少、附加和/或不同部件、步骤、特征、目的、益处和优点的实施例。这些还包括其中部件和/或步骤设置和/或顺序不同的实施例。

除非特别指明，包括随附权利要求的本说明书中所陈述的所有测量、值、等级、位置、幅度、尺寸和其他规格均为近似的，而非精确值。它们意于具有合理的范围，其与所涉及的功能以及所属领域的常规技术一致。

本公开内容中所引用的所有文章、专利、专利申请在此引入作为参考。

术语“用于……的器件”当在权利要求中使用的时候，意于并且应当理解为包括已经描述的相应结构和材料及其等同物。类似地，术语“用于……的步骤”当在权利要求中使用的时候，意于并且应当理解为包括已经描述的相应步骤及其等同步骤。在权利要求中不存在这些术语是指权利要求并不意于且不应理解为限制于任何相应结构、材料或步骤或其等同物。

已经陈述或说明的所有内容均不意于或不应理解为将任何部件、步骤、特征、目的、益处、优点或其等同物贡献给公众，而不考虑其是否在权利要求中陈述。

保护范围仅由现在随附的权利要求所限定。当根据说明书和随后的诉讼历史解释时，该范围意于并且应当理解为宽泛如与权利要求中所使用的语言的普通意义一致，并且包括所有等同结构和等同功能。

Claims (7)

1.一种电容式压力计，包括：

隔膜，其形成公共电极，其中，所述隔膜在(i)当所述隔膜每侧上压力相同时的零位置以及(ii)当向隔膜施加最大可测量压力差时的最大压力差位置之间可移动；

固定的电极结构，其包括中心电极和环形电极；

支撑结构，设置其以支撑所述隔膜，从而所述公共电极相对于所述压力计的对准轴而与所述中心和环形电极间隔开并轴向对齐；

间隔环，包括多个突出部；以及

夹具，设置其以在每个突出部的位置处将所述电极结构夹紧至所述间隔环，以限定围绕对准轴而等角度间隔开的夹紧位置。

2.根据权利要求1所述的电容式压力计，其特征在于，

所述支撑结构被设置成使得支撑所述隔膜，从而所述隔膜相对于所述电极结构而受限；所述电极结构相对于所述隔膜而固定在围绕所述对准轴呈角度间隔的三个夹紧位置；以及

限定在包含限制隔膜的点和每个夹紧位置点的每个正确平面内相对于处于零位置处的隔膜平面的角度在60°和90°之间，以使得减少电极盘支撑高度的改变，允许在所述隔膜和电极结构之间具有较小的间隙和提高的稳定性。

3.根据权利要求1或2所述的电容式压力计，其特征在于，

所述固定的电极结构包括基底，其中所述中心电极和环形电极配置于所述基底的表面上。

4.根据权利要求3所述的电容式压力计，其特征在于，

所述支撑结构包括弹簧，其配置成在至少三个位置相对于所述隔膜固定所述基底。

5.根据权利要求4所述的电容式压力计，其特征在于，

所述弹簧是波形弹簧，其配置成在零位置以与所述隔膜平面呈直角地在所述基底上施加力。

6.根据权利要求1所述的电容式压力计，其特征在于，

在彼此间隔120°的三个位置将所述电极结构夹紧至所述间隔环，并且所述间隔环包括彼此等角间隔120°的三个突出部，并且定位成与相邻夹紧位置具有60°。

7.根据权利要求1所述的电容式压力计，其特征在于，

所述固定的电极结构由被施加至所述固定的电极结构的外周边缘的环形盘而保持在合适的位置，并且由波形弹簧提供的轴向力而在至少三点固定在合适的位置，藉此限定一个在60°和90°之间的立体角，所述立体角形成在所述隔膜连接至所述间隔环的位置点和被施加轴向力以将所述固定的电极结构维持在合适位置的位置点之间。