CN105579820B - 压力变送器 - Google Patents

压力变送器 Download PDF

Info

Publication number
CN105579820B
CN105579820B CN201480051141.4A CN201480051141A CN105579820B CN 105579820 B CN105579820 B CN 105579820B CN 201480051141 A CN201480051141 A CN 201480051141A CN 105579820 B CN105579820 B CN 105579820B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
temperature
dependence
pressure transmitter
angle voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480051141.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105579820A (zh
Inventor
艾尔玛·沃斯尼察
达维德·帕罗托
拉尔斯·卡尔韦克
乌尔里希·布德尔
奥拉夫·特克斯托尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of CN105579820A publication Critical patent/CN105579820A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105579820B publication Critical patent/CN105579820B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/007—Malfunction diagnosis, i.e. diagnosing a sensor defect

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本发明涉及一种压力变送器，该压力变送器包括具有测量隔膜(10)的电阻压力传感器元件(1)，该测量隔膜具有至少四个电阻器元件。电阻器元件(12、13、14、15)以全桥电路布置，所述全桥具有将向所述全桥供电的纵向方向。当提供恒流时，纵向电压具有第一压力依赖性和第一温度依赖性，以及对角电压具有第二压力依赖性和第二温度依赖性，所述第二压力依赖性在给定的温度下大于第一压力依赖性。压力变送器具有处理电路，该处理电路设计成至少使用该对角电压及可选地使用纵向电压确定测量的电压值。本发明的特征在于：将该处理电路进一步设计成检查在当前的温度下纵向电压和对角电压的值对是否对应于预期的函数关系。

Description

压力变送器
技术领域
本发明涉及一种具有电阻压力传感器元件特别是压阻压力传感器元件的压力变送器。
发明内容
根据本发明的压力变送器包括具有测量隔膜的电阻压力传感器元件，该测量隔膜具有至少四个电阻器元件，其中该电阻器元件以全桥电路布置，其中该全桥具有必须沿其提供电力的纵向方向，其中在具有恒流的电源的情况下，纵向电压具有第一压力依赖性和第一温度依赖性，以及对角电压具有第二压力依赖性和第二温度依赖性，其中第二压力依赖性在给定温度下大于第一压力依赖性，其中压力变送器具有处理电路，该处理电路设计成其于至少对角电压来确定测量的电压值，其中该处理电路进一步设计成检查纵向电压和对角电压的值对在当前温度下是否对应于预期的函数关系。
在本发明的一个进一步的发展中，该处理单元设计成，基于检查纵向电压和对角电压的值对在当前温度下是否对应于预期的函数关系的结果，做出关于测量的压力值的质量的声明。
在本发明的一个进一步的发展中，压力变送器进一步具有用于提供温度信号的温度传感器，该温度信号是测量隔膜的温度的函数，其中该温度信号不具有压力依赖性，或者具有小于第一压力依赖性的压力依赖性，其中该处理电路设计成基于至少温度传感器的温度信号来确定测量隔膜的实际温度。
在本发明的一个进一步的发展中，在某一温度下纵向电压和对角电压之间的预期的函数关系是在参考时间存储的、在该温度下纵向电压和对角电压之间的函数关系。
附图说明
下面基于附图中所示的典型实施例更详细地解释本发明。所示的是：
附图1是根据本发明的变送器的压力传感器元件的典型实施例的示意图；
附图2是对角电压UP和纵向电压UI之间的函数关系的示意图，其中温度T是包含在函数关系中的独立参数；以及
附图3是根据本发明的变送器的信号路线的典型实施例的示意图。
具体实施方式
附图1中所示的压力传感器元件1包括测量隔膜10，例如通过蚀刻工艺在硅体11中制备测量隔膜10。测量隔膜10具有连接到惠斯登电桥的四个压阻电阻器元件12、13、14、15，其中在理想的情况下，第一电阻器元件12和第三电阻器元件14基本上具有第一压力依赖性，以及第二电阻器元件13和第四电阻器元件15基本上具有第二压力依赖性，该第二压力依赖性不同于第一压力依赖性并且特别是具有不同的符号。在每种情况下，具有不同的压力依赖性的电阻器元件布置在具有相同压力依赖性的电阻器元件之间的电桥电路中。在围绕压力传感器元件1的测量隔膜10的边缘区域20中，布置接触表面22、23、24、25，其中每个接触表面接触两个电阻器元件之间的电桥电路。供电或测量线连接到接触表面。例如能够使用恒流在测量操作中给电桥电路供电，为此，必须在彼此直径上对置布置的第一接触表面22和第三接触表面24之间施加纵向电压UI。能够在彼此直径上对置布置且与第一和第三接触表面对角布置的第二接触表面23和第四接触表面25之间分接依赖压力的对角电压。
在理想情况下，在测量隔膜的其余位置的电阻器元件具有相同的电阻，以致对角电压在其余位置是零。
如果具有不同的压力依赖性的电阻器元件具有精确反对称的压力依赖性，即R1(p)-R1(p＝0)＝R3(p)-R3(p＝0)＝R2(p＝0)-R2(p)＝R4(p＝0)-R4(p)，则纵向电压UI将独立于压力p。因为这是很难实行的，所以纵向电压也具有压力依赖性。纵向电压和对角电压还具有显著的温度依赖性，其中纵向电压的温度依赖性高于其压力依赖性。在第一近似中，能够以纵向电压的函数来补偿对角电压的温度依赖性。
因此，压力传感器元件具有像压力和温度的函数一样的纵向电压UI(p，T)和对角电压Up(p，T)的变换函数。
本发明现在假定：能够基于变换函数在已知压力传感器元件的温度的情况下检查当前测量的值对UI(p，T)、Up(p，T)是否是可信的，即在给定的温度下，纵向电压UI(p，T)在同时测量的对角电压Up(p，T)的情况下是否对应于预期的纵向电压。为了对此更详细地解释，现在参照附图2。
附图2示出具有四个压阻电桥电阻器的惠斯登电桥电路的纵向电压UI(Up，T)的曲线，纵向电压UI(Up，T)为惠斯登电桥电路的依赖压力和温度的对角电压Up的函数。其中，在附图2中，为了清楚起见，将Up/UI(p0Tj)而不是Up选作横坐标(j＝1，2，3，4)。在第一近似中对角电压与纵向电压成比例的范围内，这种标准化导致了标准化的对角电压Up/UI(p0，Tj)对在不同温度Tj下的相同压力来说具有近似相同的值，以致不同温度下压力范围的曲线是叠合的，这样就允许在附图中更好地说明。在此，除数Up/UI(p0，Tj)是在温度Tj和受限于Ud(p)＝0的平衡压力p0下的预期纵向电压值，其中Tj是测量电桥温度，优选使用额外的不依赖压力的温度传感器来检测Tj。为了在现场设备中实施本发明，能够执行标准化Up/UI(p0，Tj)，但这不是必须的，因为即使在没有这种标准化的情况下也能够检查当前测量的纵向电压UI是否对应于预期的值UI(p，T)。
在根据本发明的压力变送器的产生和补偿期间，对每个压力变送器记录在不同温度Tj(j＝1，2，…，N)下覆盖压力和温度的特定范围值的数据UI(p，T)，并且将数据UI(p，T)存储在压力变送器的数据存储器中，例如，作为完全的多项式表示，或者作为使用插值算法得到的用于UI(Up，T)的中间值的采样点UIi，j＝UI(Upi，Tj)的表。
如在附图2中由虚线示出的，定义用于每个函数UI(Up，Tj)的公差范围，该函数应当包括纵向电压UI的实际测量值，以及测量操作中同时测量的对角电压Up和温度T的值。
如果不是这种情况，则指示变换函数中的一个已经改变了，以致不再保证测量的压力值p(Up，UI)的质量。变送器被设计成以信号通知此事。
准确知道压力传感器元件1的温度对所述的压力传感器元件1的监视当然是基本的。为此，如图1所示，邻接测量隔膜的压力传感器元件1的边缘区域20具有第五电阻器元件32，其电阻值优选专门依赖于温度，并且在任意情况下，具有显著低于电桥电路的纵向电阻的压力依赖性。经由第五和第六接触表面34、36第五电阻器元件是可接触的。
如图3所示，根据本发明的压力变送器100的典型实施例包括压力传感器元件1，其如已经连同附图1所讨论的压力传感器元件1。
压力变送器100还包括压力变送器100还包括ASIC 40，其具有模拟输出，该模拟输出用于供给压力传感器元件1的电桥电路和基本上不依赖压力的电阻器元件。在每种情况下提供恒定的电流。而且，ASIC具有模拟输入，该模拟输入用于记录电桥电路的对角电压。
ASIC 40还包括数字输出，在该数字输出中输出了三个值：对角电压Up、纵向电压UI及横跨实质上不依赖压力的电阻器元件的电压UT。
压力变送器100进一步包括具有数据存储器52的信号处理器50，其中一方面存储了用于确定压力和温度的补偿系数，另一方面存储了纵向电压UI(Up，T)对对角电压Up和温度的函数依赖性，或者纵向电压UI(Up，UT)对对角电压Up和横跨实质上不依赖压力的电阻器元件的电压UT的函数依赖性。
在存储信息和由ASIC提供的三个值的基础上，信号处理器确定压力p和温度T的值。基于存储的数据它还检查纵向电压是否对应于预期的值UI(Up，T)或UI(Up，UT)。信号处理器输出三个值，包含测量的压力值、温度读取和关于测量的压力值的状态信息，即纵向电压UI(Up，T)或UI(Up，UT)是否是如预期。
压力变送器100还包括主处理器60，主处理器60接收由信号处理器确定的值，并且将该值准备传达到控制系统。

Claims (5)

1.一种压力变送器，包括：
电阻压力传感器元件(1)，所述电阻压力传感器元件(1)具有测量隔膜(10)，所述测量隔膜(10)具有至少四个电阻器元件，
其中所述电阻器元件(12、13、14、15)以全桥电路布置，
其中所述全桥具有必须沿其向所述全桥提供电力的纵向方向，
其中在具有恒流的供电的情况下，纵向电压具有第一压力依赖性和第一温度依赖性，以及对角电压具有第二压力依赖性和第二温度依赖性，
其中所述第二压力依赖性在给定的温度下大于所述第一压力依赖性，
其中所述压力变送器包括处理电路，所述处理电路设计成基于至少所述对角电压，并且如有必要还基于所述纵向电压，来确定测量的压力值，
其特征在于：所述处理电路进一步设计成检查纵向电压和对角电压的值对在当前温度下是否对应于预期的函数关系。
2.根据权利要求1所述的压力变送器，
其中处理单元设计成，基于检查纵向电压和对角电压的值对在当前温度下是否对应于预期的函数关系的结果，做出关于所述测量的压力值的质量的声明。
3.根据权利要求1所述的压力变送器，还包括：
温度传感器(32)，所述温度传感器(32)用于提供温度信号，所述温度信号是所述测量隔膜的温度的函数，其中所述温度信号不具有任何压力依赖性，或者具有小于所述第一压力依赖性的压力依赖性，其中所述处理电路设计成基于至少所述温度传感器的温度信号来确定所述测量隔膜的实际温度。
4.根据权利要求2所述的压力变送器，还包括：
温度传感器(32)，所述温度传感器(32)用于提供温度信号，所述温度信号是所述测量隔膜的温度的函数，其中所述温度信号不具有任何压力依赖性，或者具有小于所述第一压力依赖性的压力依赖性，其中所述处理电路设计成基于至少所述温度传感器的温度信号来确定所述测量隔膜的实际温度。
5.根据权利要求1至4之一所述的压力变送器，
其中在某一温度下所述纵向电压和所述对角电压之间的预期的函数关系是在参考时间存储的、在所述温度下所述纵向电压和所述对角电压之间的函数关系。
CN201480051141.4A 2013-09-19 2014-08-11 压力变送器 Active CN105579820B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013110368.5A DE102013110368A1 (de) 2013-09-19 2013-09-19 Druckmessumformer
DE102013110368.5 2013-09-19
PCT/EP2014/067180 WO2015039810A1 (de) 2013-09-19 2014-08-11 Druckmessumformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105579820A CN105579820A (zh) 2016-05-11
CN105579820B true CN105579820B (zh) 2018-05-04

Family

ID=51355522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480051141.4A Active CN105579820B (zh) 2013-09-19 2014-08-11 压力变送器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9897502B2 (zh)
EP (1) EP3047249B1 (zh)
CN (1) CN105579820B (zh)
DE (1) DE102013110368A1 (zh)
WO (1) WO2015039810A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013110368A1 (de) 2013-09-19 2015-03-19 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmessumformer
JP6237453B2 (ja) * 2014-03-05 2017-11-29 株式会社デンソー 物理量検出装置
TWI577978B (zh) * 2015-07-22 2017-04-11 旺玖科技股份有限公司 阻抗式感測器及應用其之電子裝置
DE102015114211A1 (de) * 2015-08-27 2017-03-02 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Sensorschaltung zum Auswerten eines Sensorsignals
IT201600081649A1 (it) * 2016-08-03 2018-02-03 Kolektor Microtel S P A Sensore di pressione piezoresistivo munito di resistore di calibrazione dell’offset
BE1026619B1 (fr) * 2018-09-17 2020-04-14 Safran Aero Boosters Sa Systeme de mesure pour turbomachine
CN110553786B (zh) * 2019-10-11 2021-09-24 北京七星华创流量计有限公司 压力传感器的补偿方法和系统
US20220026290A1 (en) * 2020-07-27 2022-01-27 Tronics MEMS, Inc. Electronic force and pressure sensor devices having flexible layers
US11630015B2 (en) * 2020-08-17 2023-04-18 Rosemount Aerospace Inc. Verification of correct operation of a physical parameter sensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5764541A (en) * 1995-12-22 1998-06-09 Hermann Finance Corporation Ltd. Microprocessor controlled sensor signal conditioning circuit
CN201293698Y (zh) * 2008-12-02 2009-08-19 西安中星测控有限公司 带温度补偿电路的压力变送器
CN102156019A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 豪展医疗科技股份有限公司 压力传感器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4173900A (en) 1977-03-07 1979-11-13 Hitachi, Ltd. Semiconductor pressure transducer
GB2263975B (en) 1992-01-22 1995-01-25 Rover Group A method of detecting malfunction in a piezoelectric sensor system
DE69419183T2 (de) 1994-12-02 1999-12-09 Getinge Ab Getinge Methode zur temperaturkompensation für druckwandler
DE102004061450A1 (de) * 2004-12-17 2006-06-29 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Resistiver Sensor
US7597005B2 (en) * 2005-11-10 2009-10-06 Honeywell International Inc. Pressure sensor housing and configuration
WO2010003432A1 (de) * 2008-07-08 2010-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum kalibrieren eines druckmessumformers sowie druckmessumformer
DE102011106694A1 (de) * 2011-07-06 2013-01-10 Kavlico GmbH Druckmessumformer
DE102013110368A1 (de) 2013-09-19 2015-03-19 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmessumformer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5764541A (en) * 1995-12-22 1998-06-09 Hermann Finance Corporation Ltd. Microprocessor controlled sensor signal conditioning circuit
CN201293698Y (zh) * 2008-12-02 2009-08-19 西安中星测控有限公司 带温度补偿电路的压力变送器
CN102156019A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 豪展医疗科技股份有限公司 压力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN105579820A (zh) 2016-05-11
EP3047249A1 (de) 2016-07-27
US9897502B2 (en) 2018-02-20
WO2015039810A1 (de) 2015-03-26
EP3047249B1 (de) 2019-05-29
US20160231187A1 (en) 2016-08-11
DE102013110368A1 (de) 2015-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105579820B (zh) 压力变送器
EP2733466B1 (en) A Hall effect measurement instrument with temperature compensation
US8874387B2 (en) Air flow measurement device and air flow correction method
EP3032230B1 (en) Flow meter and a method of calibration
CN111542760B (zh) 用于校正分流电阻器的电流值的系统和方法
JP6714083B2 (ja) 圧力センサのためのセンサ素子
US11022481B2 (en) Load cell having compensation of temperature differences
KR101741284B1 (ko) 유량 센서
CN102288357B (zh) 双重物理量传感器
CN109560803A (zh) 接近传感器
CN107132417B (zh) 一种抗电路参数漂移的高精度电阻测量方法
WO1996017236A1 (en) A temperature compensation method in pressure sensors
CN203177991U (zh) 利用emf检测和校正的过程变量变送器
CN105841734B (zh) 传感器系统和方法
RU2571445C2 (ru) Способ коррекции измерения напряжения на контактах датчика
CN105044423B (zh) 磁传感器
CN111721466B (zh) 一种修正压力传感器零点漂移的方法和系统
CN102313609B (zh) 具有二极管和模/数转换器的温度检测装置
US11137309B2 (en) Strain gauge type pressure sensing
CN102141448A (zh) 振弦式仪器的温度测量方法和装置
CN104457797A (zh) 确定物理的和/或化学的、随温度变化的过程变量的方法
CN104406732A (zh) 一种压力计
CN112714873A (zh) 用分流器与温度无关地测量电流的电池传感器
CN108398167A (zh) 测量压力的方法以及科里奥利质量流量测量仪
JP2013024808A (ja) 計測装置および計測方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant