CN107782485B - 集成有共模误差补偿的差压传感器 - Google Patents

Abstract

差压传感器可提供共模校正差压读数。差压传感器可提供两个压力感测隔膜。压力传感器可配置为使得，第一隔膜测量流体的两个区段之间的差压。压力传感器也可配置为使得，第二隔膜测量在差压被第一隔膜所读出时由基座经受的共模误差。电连接器可被配置为使得，差压基于第一隔膜和第二隔膜的读数而输出共模误差校正差压。

Description

集成有共模误差补偿的差压传感器

技术领域

本申请涉及传感器。更特别地，本申请涉及用于检测流体的差压的传感器。

背景技术

差压传感器测量流体的两个测量点(例如，P1和P2)的压力之间的差值。差压传感器(或换能器)将压力差值转换为电信号，所述电信号可被测量以确定差压。例如，差压传感器可用于油管中，以测量在燃料管中的孔前和孔后的压力，由此可确定油的流率。这样的装置典型地通过使用基于微机加工或微机电系统(MEMS)的技术而制造。用于制造压力传感器的一个通用技术是，将MEMS装置附接至基底(诸如陶瓷或印刷电路板(PCB)基底)，通过使用蚀刻和粘接技术，以制造非常小且廉价的装置。

压力感测基座可通常由半导体材料(诸如硅)形成。图1是现有技术的MEMS类型的压力感测基座100的截面图。基座100可由硅晶片形成，通过切割的方式以形成硅结构101。结构101被减薄，以形成限定隔膜103的减薄部分和腔室105。半导体结构101可通过任意何时的方式被减薄。例如，结构101可通过使用如现有技术中已知的各向异性蚀刻而被减薄。电阻元件形成在隔膜103的表面上。电阻元件呈现出一定的电阻，所述电阻与置于形成隔膜103的减薄的半导体材料上的应力成比例。

图2是使用压力感测基座100的现有技术的MEMS差压传感器的图示。压力感测装置100可被安装至支撑结构207，所述支撑结构接着连结至基板201，基板由非腐蚀的材料形成，例如不锈钢。感测基座100和支撑结构207可通过粘接剂205连结到基板201，其也被称为头部。支撑结构207用于将压力感测装置100与和压力无关的应力源(诸如在压力感测装置100和基板201之间变化的热膨胀)隔离开。开口203限定在基板201中，限定了与压力感测装置的隔膜的下侧气体连通或流体连通的孔口。开口203与第一气体或流体连通，所述第一气体或流体的压力P1将被测量，并且所述第一气体或流体与压力感测装置100的一侧接触。压力感测基座100在开口203上方经由支撑结构207而附接到基板201。支撑结构207可由玻璃或类似的材料形成，其热膨胀系数相比于形成基板201的不锈钢的热膨胀系数来说，更接近硅压力感测基座100的热膨胀系数。热膨胀系数的匹配避免了这样的力施加在基座100上，该力与压力无关、而是由与基座100和基板201之间的膨胀率的差别相关联的应力而引起。约束件207通过现有领域中已知的合适的粘接剂205而附接到基板201。例如，粘接可通过硅树脂粘接剂、环氧树脂、焊料、铜焊或其他普遍已知的技术而进行。

压力感测装置200包括上壳体223。上壳体223配置为提供到基板201的密封附接部。封闭的空间限定在上壳体223与基板201之间。柔性波纹隔膜221用于将封闭的空间分隔为第一空间219和第二空间227。端口225通过上壳体223的壁限定，并且与气体或流体的第二区段或部分连通，所述气体或流体的第二区段或部分的压力P2将被测量，并且与压力感测装置100的另一侧第一空间219接触。端口225可联接到流体源或气体源，该流体源或气体源将被测试其压力。压力感测基座100还包括形成并且发送指示施加在基座100上的压力的电信号的电气部件。在被测试的流体为恶劣的媒介(诸如燃料或油)的应用中，这些媒介可能腐蚀基座100的电气部件。在这样的实施例中，基座100从被测试的流体的隔离可通过柔性波纹隔膜221而实现。充油端口215设置为通过基板201。充油端口允许基座100和隔膜221之间的空间被非腐蚀流体(诸如硅油)填充。当限定空间219的腔室被充满时，充油端口215被密封，例如，通过跨过充油端口215的开口焊接球部217。空间219中的油从而被完全地封闭并且与基座100的上表面流体连通。

端口225可加工有螺纹，以允许压力感测装置200被附接到与将被测试或测量的气体或流体连通的管路或其他传输装置。被测量的气体或流体进入端口225并且填充内部空间227。当内部空间227被充满时，被测量的流体与柔性隔膜221的上侧接触。由被测量的气体或流体施加的压力通过柔性隔膜221传递到油的封闭空间219。通过柔性隔膜221施加到油的力遍及油传递并且传递到包含油的表面，包括压力感测基座100的上表面。

当压力P1或P2施加到压力感测基座100时，通过形成在压力感测基座100的隔膜的上表面中的压阻元件的电信号响应于压阻元件的变化而变化。该电信号代表施加到压力感测基座100的表面的差动力。电信号经由连结电线209而导通至导电引脚211，该导电引脚可电连接到其他的系统电路(诸如控制电路)，或者该电信号可转换为可被存储在电子存储装置(作为非限制性的示例)中的压力数据。

柔性隔膜221和充油空间219将基座100、连结电线209和导电引脚211与经由端口225而被测量的恶劣的或腐蚀性的媒介隔离。此外，包含油的空间219必须被密封，使得不会发生在空间219中的油的泄漏或污染。承载来自于压力感测基座100的电信号的导电引脚必须穿过基板201以允许其他系统部件的外部连接。导电引脚211被封闭在玻璃或陶瓷材料中，其被烧制为与基板201形成隔绝密封的管或开口213。隔绝密封的形成是昂贵的并且是易碎的，但是这是必要的，以确保空间219的完整性。因此需要一种压力传感器，其提供将感测部件和相关联的电路与被测量的恶劣的媒介的简单且廉价的隔离。

差压传感器可用于高压应用中，其中在两个不同部分中测量的psi高达或高于1000psi。例如，差压传感器可在高压、流动流体或气体的应用中，测量跨过孔的压力的差值。在这样的应用中，在孔的一侧的压力可能为1001psi，在另一侧的压力可能为1000psi。在高压下，差压传感器可呈现共模(common mode)(或管路压力)误差，这可能由与压力无关的应力引起，诸如在用于压力感测装置100的不同材料之间变化的热膨胀。虽然差压传感器被期望仅测量压力P1相对于P2的差值，但是通常难以识别来自管路压力或“共模”压力的差压，特别是在处理高压应用的情况下。例如，在没有差压且没有共模误差的情况下，差压传感器的读数将为0。然而，当压力P1和P2都是1000psi时，现有技术的压力传感器可呈现共模误差，这导致1psi的不精确的差压。

用于消除共模误差的方法是困难的。从而需要一种创新性的设备和方法，以消除差压传感器中的共模误差。

发明内容

差压传感器包括具有基板的传感器壳体，所述基板具有限定在其中的孔洞。基板的第一侧配置为与具有第一压力的第一流体形成流体连通。基板的第二侧配置为与具有第二压力的第二流体形成流体连通。

压力感测基座组件附接至基板的第一侧。压力感测基座组件包括第一压力感测基座，该第一压力感测基座具有隔膜，其中隔膜的第一侧与第一流体连通，并且隔膜的第二侧与第二流体连通。隔膜包括至少一个压敏电元件，其响应于隔膜的变形呈现变化的电阻。压力感测基座(组件)还包括第二压力感测基座，该第二压力感测基座具有隔膜，其中隔膜的第一侧与第一流体连通，并且隔膜的第二侧也被置于与第一流体连通。隔膜包括至少一个压敏电元件，其响应于第二压力感测基座的隔膜的变形而呈现变化的电阻，该第二压力感测基座的隔膜的变形代表第二压力感测基座的共模误差。

附图说明

图1是现有技术的压力感测基座的截面图；

图2是现有技术的单独的充油规格(gauge)的压力传感器的截面图；

图3A是包括两个基座的差压共模补偿基座布置的实施例的截面图；

图3B是包括两个基座的差压共模补偿基座布置的实施例的截面图，示出了被测量的压力与基座的相互作用；

图3C是包括限定在一个基座中的集成的排放通道的差压共模补偿基座布置的实施例的截面图；

图4是图3A和图5A的实施例的隔膜上的并联桥电路的电路图；

图4A是图3A和图5A的实施例的隔膜上的串联桥电路的电路图；

图4B是图4A的串联桥电路的功能性示意图；

图4C是根据本发明的一个实施例的在多个隔膜上的多个桥电路的电路图；

图4D是根据本发明的一个实施例的在多个隔膜上的串联连接的多个桥电路的电路图；

图4E是具有多个串联连接的桥电路的一个实施例的功能性示意图；

图5A是包括具有两个隔膜的单个基座的差压共模补偿基座布置的实施例的截面图；

图5B是包括具有两个隔膜的单个基座的差压共模补偿基座布置的实施例的截面图，示出了被测量的压力与隔膜的相互作用；

图6中的图表示出了在现有技术的差压传感器中观察的共模效应；

图7中的图表示出了在本公开的实施例的校正的传感器中观察的共模效应；

图8A是根据本公开的差压装置的一个实施例的差压传感器和壳体的等轴视图；

图8B是图8A的壳体和差压传感器的重影图；

图9是根据本公开的一个实施例的、具有有着两个隔膜的单个基座的差压装置的截面图；

图10是根据本公开的一个实施例的、具有两个隔膜的差压装置的截面图。

具体实施方式

应当理解，已经简化了本发明的附图和描述，以示出与清楚理解本发明相关的元件，同时为了清楚起见，消除了在压力传感器中发现的许多其它元件。然而，因为这些元件是本领域公知的，并且因为它们不利于更好地理解本发明，所以这里不提供对这些元件的讨论。本文的公开内容涉及本领域技术人员可知的所有这些变化和修改。

在下面的详细描述中，参考附图，其通过图示的方式示出了可以实践本发明的具体实施例。应当理解，尽管本发明的各种实施例是不同的，但不一定是相互排斥的。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在其他实施例中实现本文结合一个实施例描述的特定特征，结构或特性。此外，应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以修改每个公开的实施例中的各个元件的位置或布置。从而，下列详细的说明书不能认为是限制的含义，并且本发明的范围仅仅由适当解释的随附的权利要求以及这些权利要求的等同的全部范围来限定。

此外，优选实施例的描述旨在结合附图来阅读，附图将被认为是本发明的整个书面描述的一部分。在说明书中，相对术语如“下”、“上”、“水平”、“竖直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶”和“底”以及其衍生(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等))应被解释为指的是如所描述的或如所讨论的图中所示的取向。这些相关术语是为了便于描述，并且不要求该装置以特定的取向构造或操作。关于附接、联接等的术语，例如“连接”和“相互连接”，是指其中结构通过中间结构直接或间接地彼此固定或附接的关系，以及可移动或刚性附接或关系，除非另有明确说明。

测量流体的压力对于确定和监控系统内的参数(诸如流体的工作压力)是有用的。在一些系统中，诸如抽油或精炼操作中，期望监控处于高压(例如1000psi)下的流体的压力。当测量高压时，压力感测装置可能受到由于用于形成并且将压力感测基座附接至支撑结构的不同类型的材料之间的应力而引起的误差。压力传感器可包括基座，其通常由一件半导体材料形成。基座包括限定隔膜的相对薄的一体的部分。隔膜配置为响应于压力的施加而变形。压阻元件限定在隔膜内或隔膜上。压阻元件呈现响应于该元件上的应力而变化的电阻。隔膜响应于压力产生的变形对压阻元件施加应力。因此，集成有压阻元件的电路可提供响应于由抵靠基座的隔膜的流体施加的力而产生的电信号。适当的校准和处理部件提供指示流体压力的输出信号。由电信号表示的压力测量值可以提供至其它的处理部件，诸如用于显示、控制信号的目的、诊断的目的或其他的目的。

在一个实施例中，可能期望这样一种配置，其中压阻元件、其间的连接、接触垫、引线等被保护免受恶劣媒介的腐蚀。在这样的实施例中，基座和压阻元件可被容纳在填充有媒介的封闭的空间内，该媒介诸如是油，其不会损坏基座处的金属部件。例如，在使用硅基基座的情况下，仅可使用硅油，因为硅油不会损坏基座。封闭的空间可部分地由与将被测量的流体接触的外隔膜限定。该外隔膜可由耐腐蚀金属形成，诸如不锈钢或钛，其可以接触恶劣的媒介而不会被损坏。将被测量的流体的压力在外隔膜上施加力。外隔膜响应于压力而变形，并且该变形将力传递至在封闭的空间中的油。油将力传递至隔膜。以这种方式，由被测量的流体施加的压力被传送到基座，而被测量的流体没有与基座或基座上的电气部件接触。

图3A是MEMS差压传感器300的图示，该差压传感器可输出共模误差校正的差压读数。压力传感器300包括两个单独的差压感测基座组件，第一差压感测基座组件340和第二差压感测基座组件370，两者的组合实现规模误差校正的差压输出。差压传感器300包括基板305，该基板305包括通过其限定的开口310。基板305可由非腐蚀性材料形成，诸如例如，不锈钢。基板305中的孔洞或开口310限定孔口，被测量压力的气体或流体的一部分或区段通过该孔口与压力感测基座355的下部或下侧连通。开口310可具有柱形截面，并且可与隔膜365对齐。孔洞310可配置为具有对应于或略微超过隔膜365直径的直径。

上壳体315可被附接至基板305，并且可被配置为提供到基板305的密封附接部。上壳体315和基板305限定封闭的空间320。上壳体315还包括通过上壳体315的壁限定的开口或孔洞325，该开口或孔洞325与气体或流体的另一区段或部分流体连通，该气体或流体的另一部分的压力P1将被测量并且与压力感测基座组件340和370的顶部或上侧流体接触。如文中所使用的，开口可包括允许流体通过的任何类型的结构的缺失或空缺，包括但不限于孔口、孔洞、端口，并且包括允许流体的流动或通过的区域。如本文所使用的，流体连通包括直接流体连通或间接流体连通，在直接流体连通中，被测量压力的流体与隔膜直接接触，在间接流体连通中，被测量压力的流体与隔膜通过另一介质间接接触，例如通过柔性隔膜和硅油。虽然流体连通是间接的，但是流体的压力仍然传递到测量压力的隔膜。

在一个实施例中，封闭的空间320可包括柔性波纹隔膜330，其可用于将封闭的空间320分割为第一空间320u和320l。如所理解的，压力感测基座，诸如基座组件340和370，可包括形成并发送指示施加到基座上的压力的电信号的电气部件。在被测试的流体为恶劣的媒介(诸如燃料或油)的应用中，这些媒介如果接触基座则可能腐蚀基座的电气部件。因此，在一个实施例中，基座可与被测试的流体隔离开，这可通过使用柔性波纹隔膜330而实现。在具有波纹隔膜的实现方式中，基板305可包括充油端口335。充油端口允许基板305和隔膜330之间的空间320l被非腐蚀流体(诸如硅油)填充。当限定空间320l的腔室被充满时，充油端口335被密封，例如，通过跨过充油端口335的开口焊接球部337而被密封。在空间320l中的油从而被完全地封闭，并且与基座组件的上表面流体连通，以及还与基座370的下表面流体连通，如文中所解释的。端口或孔口310可类似地包括柔性波纹隔膜332，其限定空间322，油可被安装在该空间中以将隔膜365免于被暴露至从空间327测量的潜在腐蚀性的流体。端口或孔口310可类似地包括柔性波纹隔膜332，其限定空间322，油可被安装在该空间中以将隔膜365免于被暴露在空间322中的潜在腐蚀性的流体，其包含或包括其压力被测量的流体。限定空间322的腔室可被油充满，并且然后充油端口336被密封，例如，通过跨过充油端口336的开口焊接球部338而被密封。在压力感测装置将被用于对于基座来说非腐蚀性的流体的应用中，无需使用柔性隔膜和油来将基座组件与流体隔离开。

在一个实施例中，端口325可加工有螺纹，以允许压力感测装置200被附接到与将被测试或测量的气体或流体连通的管路或其他传输装置。被测量的气体或流体进入端口325并且填充内部空间320。当内部空间320被充满时，被测量的流体与柔性隔膜330的上侧接触。由被测量的气体或流体施加的压力通过柔性隔膜330传递到油的封闭空间320。由柔性隔膜330施加到油的力被传递遍及油，并且被传递至包含油的表面，包括压力感测基座组件340和370包括隔膜365和395的上表面，以及隔膜395的下表面。虽然被测量的流体接触隔膜，并且不接触压力感测基座，但是流体被认为是与压力感测基座流体连通，因为流体的压力通过柔性隔膜330和空间320中的油间接连通到基座。

压力感测基座组件340和370可每个包括多个部分。典型地，每个压力组件可包括附接到基板305的支撑结构，以及包括附接到支撑结构的隔膜的基座，以及在隔膜上或隔膜中的至少一个压敏电元件，其被配置为响应于隔膜的变形而呈现变化的电阻。隔膜的支撑结构也可被称为“约束件”。一个或多个电导体可被连接至隔膜，使得电元件的电阻变化可被监控压力的系统观察到。在图3A的实施例中，基座组件执行不同的功能——基座组件340配置为测量P1和P2之间的差压，并且基座组件370配置为测量隔膜370经受的共模误差。在一个实施例中，基座组件370在尺寸、支撑结构、基座材料、形状和安装材料方面基本上与基座组件340以类似的方式构建，使得基座组件370经受的共模误差与基座组件340经受的共模误差基本上类似或相同。

如所述的，第一压力感测基座组件340配置为测量P1和P2之间的差压。基座组件340可包括第一支撑结构345，该第一支撑结构包括孔口342，该孔口342允许隔膜365的下侧、腔室350和孔洞310中的流体之间的流体连通。第一压力感测基座355可被安装至支撑结构345。支撑结构345通过粘接剂360连结到基板305(其也被称为头部)。支撑结构345可用于将压力感测基座355与和压力无关的应力源(诸如在压力感测基座355和基板305之间将产生的热膨胀)隔离开。孔口或孔洞310限定在基板305中，其与压力感测基座355的隔膜365的下侧通过支撑结构孔口342气体或流体连通。孔洞310与流体的区段或部分连通，该流体的压力P2将被测量，并且该流体与隔膜365的下侧接触。压力感测基座355和支撑结构345优选地定位在基板305中的孔洞310上方，使得流体从孔洞310的流动不被阻碍。支撑结构345可由玻璃或类似的材料形成，其热膨胀系数相比于形成基板305的不锈钢的热膨胀系数来说，更接近硅压力感测基座355的热膨胀系数。热膨胀系数的这样的匹配有助于降低或防止与基座材料和基板材料之间的不同的膨胀率相关联的在压力感测基座355上的应力。例如，支撑结构可以由硅形成，或由其他材料形成，诸如玻璃或耐热玻璃(PYREX)，其是化学惰性的并且可以被连结到半导体基座的硅。

支撑结构345可通过现有技术中已知的合适的粘接剂360而被连结或附接到基板305，并且可不受流体影响。例如，粘接可通过硅树脂粘接剂、环氧树脂、焊料、铜焊或其他普遍已知的技术而进行。

压力感测基座355的隔膜365可具有压敏电元件，诸如在隔膜365上或中的压敏电阻元件。所述元件可被有目的性地置于隔膜的应力场中。当力P2被施加在隔膜365的下侧上且力P1被施加在隔膜365的顶侧或上侧上时，压力感测基座100的隔膜的上表面响应于压阻元件的变化而变化。图3B示出了参考图3A，压力P1和P2如何与隔膜365相互作用。施加至压阻元件304的电信号302将反映元件304的变化的响应，并且将代表施加至压力感测基座355的隔膜365的表面的差压。电信号302可经由到隔膜365的压阻元件304的一个或多个电导体(诸如连结电线306或导电迹线308或其他的电连接部)而被施加至压阻元件304。如将理解的，连结电线306可被直接或间接(诸如通过导电迹线308)连接至其他的系统电路(诸如控制电路)，或者被转换为可被存储在电子存储装置(作为非限制性的示例)中的压力数据。

再次参考图3A，如所述的，第二压力感测基座组件370配置为测量由基座组件370经受的共模误差。在高压下，差压传感器可呈现共模误差，这可能由与压力无关的应力引起，诸如在用于压力感测装置的不同材料之间变化的热膨胀。基座组件370可包括第二支撑结构375，该第二支撑结构可包括第二孔口376，该第二孔口允许在流体进入开口325的部分和压力感测基座385的腔室之间的流体连通。图3B示出了压力P1和P2如何与基座组件370的隔膜395相互作用。第二压力感测基座385可被安装至支撑结构375。支撑结构375通过粘接剂390连结到基板305。在一个实施例中，粘接剂390可被施加，使得其形成腔室380和基座组件370的外部之间的排放通道377，其将腔室380置为与压力P1流体连通。

参考图3C，示出了另一个实施例，其中排放通道378被将腔室380置为与压力P1流体连通的基座385中的一体排放口所产生。替代地，一体排放口可被限定在支撑结构375中。在图3C的实施例中，支撑结构375可通过粘接剂390被连结至基板305，而不使用粘接剂形成排放通道。支撑结构375可用于将压力感测基座385与和压力无关的应力源(诸如在压力感测基座385和基板305之间将产生的热膨胀)隔离开。由于基座组件370配置为测量压力P1的共模误差，压力感测基座385和支撑结构375定位为远离基板305中的孔洞310并且与其隔离，并且用于连结基座组件340的支撑结构345的粘接剂360被密封以防止压力P2与基座组件370流体连通。

再次参考图3A，支撑结构375可由玻璃或类似的材料形成，其热膨胀系数相比于形成基板305的不锈钢的热膨胀系数来说，更接近硅压力感测基座385的热膨胀系数。热膨胀系数的这样的匹配有助于降低或防止与基座材料和基板材料之间的不同的膨胀率相关联的在压力感测基座385上的应力。例如，支撑结构可以由硅形成，或由其他材料形成，诸如玻璃或耐热玻璃(PYREX)，其是化学惰性的并且可以被连结到半导体基座的硅。支撑结构375可通过现有技术中已知的合适的粘接剂390而被连结或附接到基板305。例如，粘接可通过硅树脂粘接剂、环氧树脂、焊料、铜焊或其他普遍已知的技术而进行。如所述的，在一个实施例中，粘接剂390可被施加为使得，其形成在基板305和支撑结构375之间的排放通道377，其将腔室380置为与支撑结构376、排放通道377和在基座组件370的外部上的压力P1流体连通。

压力感测基座385的隔膜395可具有压敏电元件，诸如在隔膜395上或中的压敏电阻元件。所述元件可被有目的性地置于隔膜的应力场中。当力P1被施加在隔膜365的下侧上且力P1被施加在隔膜365的顶侧或上侧上时，压力感测基座385的隔膜的上表面响应于压阻元件的变化而变化。施加至压阻元件的电信号将反映元件的变化的响应，并且将压力感测基座385经受的共模误差。电信号可经由到隔膜395的压阻元件的一个或多个电导体(诸如连结电线或导电迹线(未示出)或其他的电连接部)而被施加至压阻元件。如将理解的，连结电线可被直接或间接连接至其他的系统电路(诸如控制电路)，或者被转换为可被存储在电子存储装置(作为非限制性的示例)中的压力数据。基座355和385可以是具有实心的本体的半导体基座，其具有第一区域和第二区域，第一区域具有大致均匀的第一厚度，第二区域具有小于第一厚度的大致均匀的第二厚度。第二区域限定每个基座的一体式隔膜，其厚度显著小于在半导体基座的周边区域的厚度。隔膜是半导体基座(诸如基座355和385)的一体部分。在隔膜下方的区域是腔室，所述腔室在一端被对应的隔膜封闭、且在相反端敞开至基座所安装至的支撑结构的腔室或孔口。隔膜的腔室可限定基座的连续侧壁内部。图4示出了两个并联连接的桥电路D1(410)和D2(450)的示意图例400，该两个桥电路可限定在隔膜365和395(图3A所示)上或中。桥电路D1(410)对应于限定在基座组件340的隔膜365上或中的电路，并且包括桥形式的压阻元件，这些元件包括阻值随隔膜365的变形而变化的可变电阻器。桥电路D2(450)对应于限定在基座组件370的隔膜395上或中的电路，并且包括桥形式的压阻元件，这些元件包括阻值随隔膜395的变形而变化的可变电阻器。如图4所示，桥电路D1和D2的每个可具有施加到其的激励电压Ex+(430)和Ex﹣(440)，其可由连接到桥电路的适当的电连接部(诸如适当的电导体)产生。在图4中示出的实施例中，桥电路D1和D2由连接器420电连接，其也可由桥电路之间的适当的电连接部(诸如电导体)而产生。

特别地，电连接器420配置为将D2的共模误差输出连接到由D1感测的差压的输出，使得在OUT+(46)和OUT﹣(420)处的输出是由桥电路的组合策略的共模误差校正差压。压阻元件和导电迹线可以通过使用领域中广泛已知的技术和材料、将一种或多种掺杂物不同地扩散在基座的半导体材料中来限定压阻元件和导电电路元件而形成。导电电路元件可代表在半导体材料中的导电路径，以完成包括压阻元件的电路，并且还可包括用于将外部导体连接至电路的接触垫。在一个实施例中，通过在压力感测基座上或在压力感测基座中的连结电线或导电迹线，第一隔膜的压敏电元件的负极输出端子可被连接至第二隔膜的压敏电元件的正极输出端子。

两个桥410、450的输出可通过使用求和放大器216、217而被相加。求和放大器216、217可以是模拟求和放大器，或者在一个实施例中，可以实施为数字求和放大器。当可选地实现为求和放大器时，桥电路410、450的输出46、420被输入到模数转换器(ADC)418、419。输出被数字化，并且然后通过数字求和放大器416、417而被相加。在一个实施例中，ADC 418、419可被省略，并且可使用数字求和放大器416、417。相应地，可以以数字或者模拟的方式进行共模校正。数字的架构需要额外的部件和增加的复杂度。

图4A示出了类似于图4的布置的示意图例400，其中，四个可变电阻器设置在布置为接收差压的第一隔膜和布置为从在两侧的相同的源接收压力的第二隔膜中的每一个上。在该布置中，在每个隔膜上，两对电阻器彼此连接，并且每对串联连接到限定在两个隔膜的另一个上的两对电阻器。换句话说，应变敏感电阻器布置在每个隔膜上的全开桥布置中。参考电压在第一隔膜上的电阻器对中的节点处提供，并且输出在第二隔膜的电阻器对中的节点处提供。特别地参考图4A，可变电阻器a和b连接以限定在隔膜D1上的第一对电阻器。可变电阻器c和d连接以限定在隔膜D1上的第二对电阻器。可变电阻器e和h连接以限定在隔膜D2上的第一对电阻器。可变电阻器f和g连接以限定在隔膜D2上的第二对电阻器。在隔膜D1上的电阻器对a/b串联连接到隔膜D2上的电阻器对e/h和电阻器对f/g。类似地，在隔膜D1上的电阻器对c/d串联连接到隔膜D2上的电阻器对e/h和隔膜D2上的电阻器对f/g。隔膜D1布置为检测差压，类似于基座组件340的基座355。隔膜D2可被布置为基座组件370的隔膜395，以检测共模压力。正极激励电压Ex+430被施加至在隔膜D1上的电阻器a和b之间的节点处。负极激励电压Ex﹣440被施加至在隔膜D1上的电阻器c和d之间的节点处。这些电压可由连接到桥电路的适当的电连接部产生，诸如适当的电导体。正极输出46在隔膜D2的电阻器f和电阻器g之间的节点处提供。负极输出–OUT 420在隔膜D2的压电电阻器“e”和压电电阻器“h”之间的节点处提供。用于输出的连接部可由压电电阻器之间的适当的电连接部产生，诸如适当的电导体。当激励电压被施加到隔膜D1上的电阻器对之间时，输出信号对于共模误差被有效地校正。与图4中的布置相对比，由于电阻串联连接，而非如图4所示的并联连接，因此阻抗更大。由于阻抗更大，总体功率消耗更大。这些串联和并联的设计可使得功率倒转，并且也将与倒转的输出等效地工作。类似地，功率可被输入至输出引线，如图所示，并且输入引线将产生相当的输出。图4B示出了图4A的串联桥电路的高度功能性示意图。为了便于图示，每个隔膜D1、D2被示出两次。

现在参考图4C，根据本发明的一个实施例的差压传感器的实施例，其采用受到不同压力的多个隔膜，并且相同数量的隔膜受到共同的压力。在图4C中，示出了每种类型的隔膜中的两个，然而，可提供更多的隔膜。

虽然在图4C中示出的实施例示出了四个桥电路410、450、470和480，对应于四个隔膜或两对隔膜，但是可添加具有对应的桥电路的成一对的额外的隔膜。可通过将传感器400D配置为使得一半的隔膜经受压力P1和P2(如图3A所示)之间的差压、剩余的隔膜仅经受压力P1，来校正共模误差。每个桥电路布置在闭合的全桥布置中，其中四个电阻器中的每一个串联连接。正极激励电压+Ex 430施加至每个桥电路。+Ex在压电电阻器“a”和压电电阻器“b”之间的节点处施加至桥410，在压电电阻器“e”和压电电阻器“f”之间的节点处施加至桥450，在压电电阻器“i”和压电电阻器“j”之间的节点处施加至桥470，以及在压电电阻器“m”和压电电阻器“n”之间的节点处施加至桥480。负极激励电压﹣Ex 440在与正极激励电压+Ex430施加的节点的相对的节点处施加至每个桥电路。负极激励电压﹣Ex 440在压电电阻器“c”和压电电阻器“d”之间施加至桥410，在压电电阻器“g”和压电电阻器“h”之间施加至桥450，在压电电阻器“k”和压电电阻器“l”之间施加至桥470，以及在压电电阻器“o”和压电电阻器“p”之间施加至桥480。

负极输出﹣OUT 420连接的节点位于桥410的压电电阻器“b”和压电电阻器“c”之间，桥450的压电电阻器“e”和压电电阻器“h”之间，桥470的压电电阻器“j”和压电电阻器“k”之间，以及桥480的压电电阻器“m”和压电电阻器“p”之间。正极输出+OUT共同地连接至每个桥电路。+OUT 46位于桥410的压电电阻器“a”和压电电阻器“b”之间，桥450的压电电阻器“f”和压电电阻器“g”之间，桥470的压电电阻器“i”和压电电阻器“l”之间，以及桥480的压电电阻器“n”和压电电阻器“o”之间。

图4D示出了类似于图4的布置的示意图，其中16个可变电阻器设置在多个隔膜D1、D2、D3、D4的每一个上的四个组中。虽然在图4D中示出了四个隔膜，但是可以使用更多或更少的隔膜。一半的隔膜被布置为接收差压，而该多个隔膜的另一半被布置为接收来自在两侧上的相同的源的压力。在该布置中，在每个隔膜上，两对电阻器彼此连接，并且每对串联连接到限定在另一个隔膜上的两对电阻器。换句话说，应变敏感电阻器布置在每个隔膜上的全开桥布置中。参考电压430、440在第一隔膜410上的电阻器对中的节点处提供，并且输出46、420在第二隔膜D3 470的电阻器对中的节点处提供。特别地参考图4D，可变电阻器a和b连接以限定在隔膜D1 410上的第一对电阻器。可变电阻器c和d连接以限定在隔膜D1 410上的第二对电阻器。可变电阻器e和h连接以限定在隔膜D2 450上的第一对电阻器。可变电阻器f和g连接以限定在隔膜D2 450上的第二对电阻器。在隔膜D1 410上的电阻器对a/b串联连接到隔膜D2 450上的电阻器对e/h和电阻器对f/g。类似地，在隔膜D1 410上的电阻器对c/d串联连接到隔膜D4 480上的电阻器对m/p和隔膜D4 480上的电阻器对n/o。隔膜D1410和D3 470布置为检测差压，类似于基座组件340的基座355。隔膜D2 450和D4 480可被布置为基座组件370的一个或多个隔膜395，以检测共模压力。正极激励电压Ex+430被施加至在隔膜D1上的电阻器a和b之间的节点处。负极激励电压Ex﹣440被施加至在隔膜D1上的电阻器c和d之间的节点处。这些电压可由连接到桥电路的适当的电连接部产生，诸如适当的电导体。正极输出46在隔膜D3 470的电阻器i和电阻器l之间的节点处提供。负极输出–OUT420在隔膜D3 470的压电电阻器“j”和压电电阻器“k”之间的节点处提供。用于输出的连接部可由压电电阻器之间的适当的电连接部产生，诸如适当的电导体。当激励电压被施加到隔膜D1 410上的电阻器对之间时，输出信号对于共模误差被有效地校正。与图4C的布置相比，阻抗更大，由于阻抗更大，总体功率消耗更大。图4E示出了图4D的串联桥电路的高度功能性示意图。为了便于图示，每个隔膜D1、D2、D3、D4被示出两次。

图4E是串联连接共模误差补偿传感器电路的高度功能性电路图，采用了布置在四个隔膜D1、D2、D3、D4上，并且与图4A中示出的电路以类似的方式连接的多个全开桥电路。激励电压+Ex 430在隔膜D1上的第一桥电路的压电电阻器“a”和压电电阻器“b”之间的节点处施加，隔膜D1暴露至压力P1和压力P2的差压。压电电阻器“a”串联连接到仅暴露至压力P1的隔膜D2上的第一桥电路的压电电阻器“e”和“h”。压电电阻器“h”联接到暴露至压力P1和P2的隔膜D3上的第二桥电路的压电电阻器“i”。压电电阻器“i”连接到隔膜D3上的压电电阻器“l”，并且正极输出46+OUT在压电电阻器“i”和“l”之间的节点处。压电电阻器“l”连接到压电电阻器“m”，该压电电阻器“m”是由仅暴露至压力P1的隔膜D4上的“m”和“p”限定的桥的一部分。压电电阻器“p”连接至隔膜D1上的压电电阻器“d”，该隔膜D1暴露至压力P1和压力P2之间的差压。负极激励电压﹣Ex 440被施加至电阻器c和d之间的节点处。

压电电阻器“b”连接到仅暴露至压力P1的隔膜D2上的第一桥电路的压电电阻器“f”和“g”。压电电阻器“g”联接到暴露至压力P1和P2的隔膜D3上的第二桥电路的压电电阻器“j”。压电电阻器“j”连接至压电电阻器“k”。“j”和“k”之间的节点被提供至﹣OUT输出420。压电电阻器“k”连接到仅暴露至压力P1的隔膜D4上的压电电阻器“n”和“o”。压电电阻器“o”连接至隔膜D1上的第一桥电路的压电电阻器“c”，该隔膜D1暴露至压力P1和压力P2之间的差压。

图5A示出了共模误差补偿压力传感器系统500的图示，该传感器系统可输出共模误差校正的差压读数。图5A的实施例包括具有单个压力感测基座555的单个压力感测基座组件540，该单个压力感测基座555具有两个隔膜，其中一个隔膜565测量流体的两部分之间的差压，并且另一个隔膜测量在感测基座组件中固有的共模误差。差压传感器500包括基板505，该基板505包括通过其限定的孔洞(或端口或孔口或开口)510。基板505可由非腐蚀性材料形成，诸如例如，不锈钢。基板505中的孔洞或开口510限定孔口，被测量压力的气体或流体的一部分或区段通过该孔口与隔膜565的下部或下侧连通。上壳体515被附接至基板505，并且被配置为提供到基板505的密封附接部。上壳体515和基板505限定封闭的空间520。上壳体515还包括通过上壳体515的壁限定的端口或孔洞525，该端口或孔洞525与气体或流体的另一区段或部分流体连通，该气体或流体的另一区段或部分的压力将被测量并且与隔膜565和570的顶部或上侧流体接触。

在一个实施例中，封闭的空间520可包括柔性波纹隔膜530，其可用于将封闭的空间520分割为第一空间520u和520l。如所理解的，压力感测基座，诸如基座组件540，典型地包括形成并发送指示施加到基座上的压力的电信号的电气部件。在被测量的流体是恶劣媒介(诸如燃料或油)的应用中，可能期望将基座从被测试的流体隔离开，这可通过使用柔性波纹隔膜530而实现。在具有波纹隔膜的实现方式中，基板505可包括充油端口535。充油端口允许基板505和隔膜530之间的空间520l被非腐蚀流体(诸如硅油)填充。当限定空间520l的腔室被充满时，充油端口535被密封，例如，通过跨过充油端口535的开口焊接球部537而被密封。在空间520l中的油从而被完全地封闭，并且与基座组件540的上表面流体连通，以及还与基座555的下表面流体连通，如文中所解释的。端口或孔口510可类似地包括柔性波纹隔膜532，其限定空间527u，油可被安装在该空间中以将隔膜565免于被暴露在空间527中的潜在腐蚀性的流体，其包含或包括其压力被测量的流体。限定空间527u的腔室可被油充满，并且然后充油端口536被密封，例如，通过跨过充油端口536的开口焊接球部538而被密封。在压力感测装置将被用于对于基座来说非腐蚀性的流体的应用中，无需使用柔性隔膜和油来将基座组件与流体隔离开。

端口525可加工有螺纹，以允许压力感测装置500被附接到与将被测试或测量的气体或流体连通的管路或其他传输装置。被测量的气体或流体进入端口525并且填充内部空间520u。当内部空间520u被充满时，被测量的流体与柔性隔膜530的上侧接触。由被测量的气体或流体施加的压力通过柔性隔膜530传递到油的封闭空间520l。由柔性隔膜530施加到油的力被传递遍及油，并且被传递至包含油的表面，包括隔膜565和570的上表面，以及与隔膜570的下侧流体连通的排放通道575。虽然通过端口525进入的流体部分接触柔性隔膜，并且不接触压力感测基座540，但是流体被认为是与压力感测基座组件540流体连通，因为流体的压力通过柔性隔膜530和空间520l中的油连通到基座。

压力感测基座组件540可包括多个部分。典型地，单个压力感测基座组件540可包括附接至基板505的单个支撑结构545，包括第一隔膜565和第二隔膜570的单个基座555(该基座555附接至支撑结构545)、以及在每个隔膜上或中的至少一个压敏电元件。在每个隔膜上或中的至少一个压敏电元件，配置为响应于隔膜的变形呈现变化的电阻。一个或多个电导体典型地连接至压敏电元件，使得电压可被施加至这些元件，并且使得压敏电元件的电阻变化可被监控压力的系统观察。

如所述的，在图5A的实施例中，基座组件540的隔膜565和570配置为执行不同的功能——隔膜565配置为测量P1和P2之间的差压，并且隔膜570配置为测量基座组件540经受的共模误差。基座组件540可包括第一支撑结构545，该第一支撑结构包括孔洞或第一孔口550，该孔口550允许隔膜565、基座组件540中的第一腔室567和孔洞510中的流体之间的流体连通。压力感测基座555可通过连结粘接剂、或通过诸如或阳极键合的其他方式而被安装至支撑结构545。支撑结构545通过粘接剂560连结到基板505(其也被称为头部)。支撑结构545可用于将压力感测基座555与和压力无关的应力源(诸如在压力感测基座555和基板505之间将产生的热膨胀)隔离开。孔口或孔洞510限定在基板505中，其与隔膜565的下侧气体或流体连通。孔洞510与流体的区段或部分连通，该流体的压力P2将被测量，并且该流体与隔膜565的下侧接触。压力感测基座555和支撑结构545优选地定位在基板505中的孔洞510上方，使得流体从孔洞510的流动不被阻碍。支撑结构545可由玻璃或类似的材料形成，其热膨胀系数相比于形成基板505的不锈钢的热膨胀系数来说，更接近硅压力感测基座555的热膨胀系数。例如，支撑结构545可以由硅形成，或由其他材料形成，诸如玻璃或耐热玻璃(PYREX)，其是化学惰性的并且可以被连结到基座555。

热膨胀系数的这样的匹配有助于降低或防止与基座材料和基板材料之间的不同的膨胀率相关联的在压力感测基座555上的应力。支撑结构545可通过现有技术中已知的合适的粘接剂560而被连结或附接到基板505。例如，粘接可通过硅树脂粘接剂、环氧树脂、焊料、铜焊或其他普遍已知的技术而进行。

压力感测基座555的隔膜565可具有压敏电元件，诸如在隔膜565上或中的压敏电阻元件。所述元件可被有目的性地置于隔膜的应力场中。图5B示出了压力P1和P2如何与隔膜565相互作用。当力P2被施加在隔膜565的下侧上且力P1被施加在隔膜565的顶侧或上侧上时，压力感测基座100的隔膜的上表面响应于压阻元件的变化而变化。施加至压阻元件的电信号将反映元件的变化的响应，并且将代表施加至压力感测基座555的表面的差压。电信号可经由到隔膜565的压阻元件的一个或多个电导体(诸如连结电线或导电迹线(未示出)或其他的电连接部)而被施加至压阻元件。如将理解的，连结电线可被直接或间接连接至其他的系统电路(诸如控制电路)，或者被转换为可被存储在电子存储装置(作为非限制性的示例)中的压力数据。

如所述的，基座组件540还包括隔膜570，其配置为感测由基座组件经受的共模误差。图5B示出了压力P1和P2如何与隔膜570相互作用。隔膜570是基座555的一部分，其如所述的附接至支撑结构545。基座555包括腔室585，该腔室定位在支撑结构545的上方远离孔洞510，使得腔室585不与孔洞510流体连通。用于连结基座组件540的支撑组件545的粘接剂(未示出)配置为密封孔洞510和腔室567，以防止压力P2与隔膜570流体连通。

在一个实施例中，基座组件540可包括在腔室585和基座组件540的外部之间的排放口(vent)，其将腔室585置为与压力P1流体连通。排放通道可以多种方式形成，而不影响本发明。在一个实施例中，排放通道可由支撑结构545中的一体的孔洞或通道形成，或者由基座555中的孔洞或通道575形成，其从腔室585和支撑结构545的外部延伸，其将腔室585置为与压力P1流体连通。在另一个替代实施例中，排放通道可形成在粘接剂(未示出)或用于将基座压力感测基座555连结到支撑结构545的其他连结材料中。粘接剂可被施加，使得其形成在腔室585和基座组件540的外部之间的排放通道，诸如通过不将粘接剂施加至基座555和支撑结构545之间的区域，使得在元件之间具有间隙，其将腔室585置为与压力P1流体连通。在另一实施例(未示出)中，排放通道可形成在用于将支撑结构545附接至基板505的粘接剂中。在该实施例中，支撑机构将包括能够实现在腔室585和粘接剂中的排放通道之间的流体连通的孔口(未示出)。

压力感测基座555的隔膜570可具有压敏电元件，诸如在隔膜570上或隔膜570中的压敏电阻元件。所述元件可被有目的性地置于隔膜的应力场中。当力P1倍施加至隔膜570的下侧和上侧上时，隔膜的表面变化，并且压电电阻元件变化。施加至压阻元件的电信号将反映元件的变化的响应，并且将隔膜570经受的共模误差。电信号可经由到隔膜570的压阻元件的一个或多个电导体(诸如连结电线或导电迹线(未示出)或其他的电连接部)而被施加至压阻元件。如将理解的，连结电线可被直接或间接连接至其他的系统电路(诸如控制电路)，或者被转换为可被存储在电子存储装置(作为非限制性的示例)中的压力数据。

图4的示意图还示出了可被实施为通过使用在隔膜565和570上的压敏电元件而输出共模校正差输出的电路。如所述，图4示出了两个桥电路D1(410)和D2(450)的示意图例400，在一个实施例中该两个桥电路可以是在隔膜565或570上，或隔膜565或570中。桥电路D1(410)可对应于限定在隔膜565上或中的电路，并且包括桥形式的压阻元件，这些元件包括阻值随隔膜565的变形而变化的可变电阻器。桥电路D2(450)可对应于限定在隔膜570上或隔膜570中的电路，并且包括桥形式的压阻元件，这些元件包括阻值随隔膜570的变形而变化的可变电阻器。如图4所示，桥电路D1和D2可具有施加到其的激励电压Ex+(430)和Ex﹣(440)，其可由连接到桥电路的适当的电连接部(诸如适当的电导体)产生。

在图4中示出的实施例中，桥电路D1和D2由连接器420电连接，其也可由桥电路之间的适当的电连接部(诸如电导体)而产生。特别地，电连接器420配置为将D2的共模误差输出连接到由D1感测的差压的输出，使得在OUT+(46)和OUT﹣(420)处的输出是由桥电路的组合策略的共模误差校正差压。在根据图5A的实施例的压力传感器中，电连接器420和在电阻元件之间的其他电路构件可通过使用在基座中的导电线或迹线而实现在基座555中。压阻元件和导电迹线可以通过使用领域中广泛已知的技术和材料、将一种或多种掺杂物不同地扩散在基座的半导体材料中来限定压阻元件和导电电路元件而形成。导电电路元件可代表在半导体材料中的导电路径，以完成包括压阻元件的电路，并且还可包括用于将外部导体连接至电路的接触垫。

图6中的图表示出了在相同型号N45135﹣001到N45135﹣005、以及N45135﹣007到N45135﹣009的八个差压传感器中发现的共模误差的量。如所示出的，在不同的压力下在所有的差压传感器中观察到一致的共模误差，表明共模误差对于相同型号的所有传感器(即使用相同材料和部件的具有相同结构的传感器)是一致且可复现的。在高压(诸如1000psi)下，跨度0.7％的标记的共模误差，即可测量压力范围的上限和下限之间的范围，在所有的差压传感器中可被观察。

图7中的图表示出了在相同型号N45135﹣001到N45135﹣005、以及N45135﹣007到N45135﹣009的四对不同的差压传感器中发现的共模误差的量，其中组合被配置为如关于图3和图5中的实施例所讨论的提供校正的输出。对于该图表，差压传感器的对配置在传感器壳体中，使得在该对中的一个传感器测量差压(例如，压力P1和P2之间的差压)，而在该对中的另一个传感器测量传感器经受的共模误差(例如，由接收在隔膜的两侧上的P1的传感器经受的共模误差，如关于图3和图5所讨论的)，并且传感器对的组合的输出是校正的差压。例如，如图所示，传感器N45135﹣001和N45135﹣002成一对，并且该对中的一个配置为感测差压，而该对中的另一个仅感测共模误差。如在图表中示出的，当差压传感器中的一个被用于感测共模误差并且该误差用于校正差压输出时，在差压输出中发现的共模误差在整个压力范围中大幅降低。即使在高压(1000psi)下，当与图6所示的共模误差效应比较时，传感器的组合的输出经受最小化的共模影响。

在图3A的实施例中的基座355和385，以及在图5A的实施例中的基座555，可以是单晶硅或其他合适的半导体材料的半导体基座。半导体基座可以通过将半导体晶片切成矩形片而制造。根据一个实施例，每个半导体基座基于具有约2毫米(mm)的外部尺寸的半导体立方。具有较薄厚度的区域(即，在隔膜下方的基座的腔室)通过将半导体立方的一部分移除而限定，以限定形成隔膜的区域。该部分可以通过蚀刻或领域中已知的其他工艺而被移除。例如，可以使用各向异性的蚀刻以形成根据一个示例性实施例的、具有1mm的外部尺寸的基本上方形的隔膜。

类似地，支撑结构和孔口可以通过蚀刻工艺形成，并产生类似有着圆角的方形的横截面轮廓。在一个实施例中，图3A的孔口342和376可被形成为具有等于或略大于隔膜365和395的直径尺寸的内部尺寸。图5A的孔口550可通过类似的工艺形成。

支撑结构可以使用任何合适的粘接剂而被连结到半导体基座。例如，图3A和图5A中的支撑结构可被阳极键合到半导体基座上的多晶硅层，或者支撑结构可被阳极键合到在半导体基座的下侧上的暴露的半导体材料。取决于基座和支撑结构的相应的材料，其他的连结工艺，诸如阳极连结、硅熔化连结、玻璃浆料连结或其他的技术可被使用以将支撑结构连结到半导体基座。

现在将描述图3A和图5A的差压传感器的操作。对于图3A中的差压传感器300，其被集成到诸如是差压传感器封装件的结构中，其提供第一流体端口310和第二流体端口325。第一流体端口接收在压力下的流体的第一区段或部分(在第一压力下的第一流体)，并且第二流体端口接收在压力下的流体的第二区段或部分(在第二压力下的第二流体)。流体的第一部分和第二部分分别填充端口310和325，并且将压力施加至隔膜365的相应的下侧和上侧。隔膜365变形并且经受应力，这导致在隔膜中或上的压敏电元件的电阻的变化。隔膜365的变形指示了未校正的差压，这可通过处理指示在隔膜365上的压敏电元件的电阻的信号来确定。流体填充端口325的第二部分也向隔膜395的下侧和上侧施加压力。隔膜395变形并且经受应力，这导致在隔膜中或上的压敏电元件的电阻的变化。隔膜395的变形指示了与基座组件370相关联的共模误差，这可通过处理指示在隔膜365上的压敏电元件的电阻的信号来确定。如图4所示，在隔膜365或395上或中的桥电路可被连接为使得，当电压施加至电路时，共模误差校正差压基于桥电路被输出。与桥电路电连通(诸如通过(一个或多个)连结电线或其他的电导体或导电迹线)的处理装置，可基于来自于隔膜上的元件的数据来确定差压值。图5A的差压传感器500的操作类似于差压传感器300的操作，除了差压传感器500包括具有两个隔膜的单个基座，而非每个具有一个隔膜的两个单独的基座(如在差压传感器300中的情况)。

如关于差压传感器300和500的图3A和图5A中示出的，基座可被安装在上壳体中的基板上，其包括在由基板和上壳体形成的封闭空间中的柔性隔膜，其将基座从压力将被测量的流体隔离开。柔性隔膜可在流体是腐蚀性的或者由于其他原因而不能与基座组件340、370或540直接接触的情况下使用。当使用腔室隔膜时，封闭空间在柔性隔膜下方且与基座组件接触的部分填充有非腐蚀性的油。当将被测量的流体填充端口325或525时，其填充封闭空间的上部，这向柔性隔膜施加压力，柔性隔膜然后将该压力传递至压力传感器基座组件上的隔膜。然而，如果测量的流体是非腐蚀性的并且没有因为其他原因而不能与基座组件直接接触，则柔性隔膜并非必须的，并且流体可填充封闭空间，并且直接接触其中的柔性隔膜。

在柔性隔膜用于将传感器与将被测量的流体隔离开的差压传感器的实施例中，包括压力传感器的壳体中的封闭空间的部分填充有流体(诸如硅油，其与硅的基座兼容)，然后被密封。包含油的封闭空间包括柔性隔膜，一个壁限定空间，以及由基板和上壳体限定的刚性壁。由于相对厚度，诸如是支撑结构的相对厚的钢或者是玻璃或硅的相对厚度，刚性壁是刚性的。由于壁是刚性的，施加至封闭空间的上部的压力引起柔性隔膜的弯曲而非壁的弯曲，这从而导致传感器基座隔膜的变形。侧壁和底壁必须足够厚从而是刚性的，使得施加在柔性隔膜的外部的压力被传递到半导体基座的隔膜，并且不会使上壳体的壁变形。

图8A和8B示出了封装800，其可被配置为容纳图3A和图5A中的差压传感器实施例。封装800包括主壳体805，其限定了用于接收差压传感器的内部空间，该差压传感器可以是图3A和图5A中示出的传感器中的一个。封装800包括第一流体端口801和第二流体端口803，其分别接收第一和第二流体。根据示于图8A和8B的实施例，流体端口801、803可包括凸缘或凸脊端，用于接收承载将被测量的第一和第二流体的管或软管，流体端口801、803具有螺纹以接收管或软管的安装件。

封装800还包括电路区域819，其包括与差压传感器的电路电连通的电路。为了补偿的应用，其他的芯片和电路典型地沿着壳体中的压力传感器的侧面安装。该电路用于校准传感器，并且还提供通常用于传感器的模拟或数字输出。电路区域819可与导电端子电连通，诸如汽车类型的连接器电线813，以允许经由插接件或线束实现系统电路的电连接。电路区域819位于壳体内。电路区域819与主壳体805内的被测试的流体隔离开。上壳体和下壳体也可如此配置以实现，电路区域从而与被测试的流体以及用于将力传递至半导体隔膜的油或其他流体物理地隔离开。

图9是隔离的、充油的压力传感器900的截面图，该压力传感器包括具有两个单独的隔膜的单个压力感测基座，其在结构上和操作上类似于图5A的充油的压力传感器。从而，涉及图5A的公开总体应用于图9的结构。压力传感器900提供共模误差校正差压测量。在图9的实施例中，压力传感器900包括压力感测基座组件940，其包括具有一体隔膜965和970的压力感测基座955。该隔膜具有限定在半导体中的压敏电元件(诸如压阻元件)，其呈现出基于由压力施加在半导体压力基座955中的隔膜上的力而变化的电阻。半导体压力基座的下表面由支撑结构945所支撑。支撑结构945可具有通过其限定的孔口950，该孔口950与隔膜965对齐，以允许油通过孔口950进入，以与隔膜965的下表面流体连通。在一个实施例中，支撑结构945还可包括通过其限定的孔口950，该孔口950与腔室985对齐。

在一个实施例中，支撑结构945，或基座955，可包括将腔室985置为与封闭空间920流体连通的排放通道。如关于图5A详细描述的，排放通道可以多种方式形成，而不影响本发明。在图9中示出的实施例中，排放通道975可形成在用于将支撑结构945附接至基板907的附接材料中。在该实施例中，支撑结构可包括孔口950，其提供了在形成在附接材料中的排放通道和腔室985之间的流体连通。在其他实施例中，排放通道可包括在支撑结构945或基座955中的通道或孔口，其允许腔室985和空间920之间的流体连通。在一些实施例中，孔口950不是必须的，诸如，如果排放通道由将腔室985置为与空间920流体连通的基座955中的孔口形成的话。在另一个实施例中，排放通道975可形成在粘接剂(未示出)或用于将基座压力感测基座955连结到支撑结构945的其他连结材料中。在另一实施例中，支撑结构945或基座955可包括一体的排放通道，诸如形成在基座955的底表面上或支撑结构945的顶表面上、或以其他方式形成在其中的孔洞或通道，其将腔室985置为与空间920流体连通。

在图9中示出的实施例中，压力传感器900配置为使得，被测量的流体区段不与任一压力传感器隔膜直接接触。压力传感器本体905和柔性隔膜930限定封闭空间920，其包含压力传感器隔膜。虽然封闭空间920物理地与被测量的流体隔离开，但是其通过空间920中的油和柔性隔膜930与流体形成流体连通。充油端口935用于填充封闭的空间920，且然后通过焊接球部937被密封。压力传感器本体905和柔性隔膜932限定封闭空间922。虽然封闭空间922物理地与被测量的流体隔离开，但是其通过封闭空间922中的油和柔性隔膜932与流体形成流体连通。封闭空间922从而与孔口950和隔膜965的下侧流体连通。充油端口936用于填充封闭的空间922，且然后通过焊接球部938被密封。

压力传感器900包括用于接收压力将被测量的流体的部分的区域925和927。第一流体进入区域925并且抵靠柔性隔膜930施加由于压力产生的力。柔性隔膜930变形并且将抵靠其施加的力传递至在封闭空间920中的油。通过排放通道975以及通过支撑结构中的孔口950，压力传递遍及充油空间920中的油，传递到隔膜965和970的上侧，以及传递到隔膜970的下侧。如所述的，在图9中示出的实施例中，排放通道975可形成在用于将支撑结构945附接至基板907的附接材料中。在其他实施例中，排放通道可包括在支撑结构或基座955中的通道或孔口，其允许腔室985和空间920之间的流体连通。第二流体进入区域927并且抵靠柔性隔膜932施加由于压力产生的力。柔性隔膜932变形并且将抵靠其施加的力传递至在充油空间922中的油。压力传递遍及充油空间922中的油，包括通过孔口910，以及传递到由支撑结构945中的孔口950限定的区域，以及传递至半导体差压感测基座955的隔膜965的下表面。

压力传感器包括传感器壳体或本体905。传感器壳体905包括基板907，其可限定为传感器本体的这样的区域，其具有与第一流体形成流体连通的第一侧和与第二流体形成流体连通的第二侧。在一个实施例中，基板907可被限定为传感器壳体905的在开口935和输出引脚914下方的整个部分，而在另一实施例中，基板907可被限定为传感器壳体905的在空间920和空间922之间的部分。虽然图9的实施例包括具有传感器本体的区域的基板，但是在其他实施例中，如在图3A和图5A中，基板可包括传感器本体的限定的件。在被测量的流体和隔膜之间的流体连通可以是直接的或间接的，并且在包括柔性隔膜930和932的实施例中，流体和基板907之间的通信是间接的。基板907包括孔洞910，其将隔膜965的下侧与第二流体形成流体连通。在图9所示的实施例中，封闭空间920由基板907的第一侧限定，并且压力感测基座组件940附接到在封闭空间920中的基板907的第一侧。

压力传感器900可包括电输出引脚或导体914，其输出共模校正差压。在一个实施例中，压力传感器还可包括印刷电路板(未示出)，其电连接到隔膜并且计算校正的差压。电输出引脚914可通过一个或多个电导体或连结电线990而被连接到隔膜965和970。电输出引脚可将表示共模校正差压值的电输出信号提供至在差压传感器900外部的外部系统。

虽然在图9中示出的封装的实施例是用于容纳充油型的共模校正差压传感器，但这仅仅是示例。用于将压力传感器与被测量的流体隔离开的其他配置，诸如使用充油空间的配置，也可由本领域的技术人员使用和想到。

图10是根据本公开的实施例的、具有两个基座的差压装置的截面图，其在功能和结构方面类似于图3A中的充油型压力传感器。从而，涉及图3A的公开总体应用于图10的结构。压力传感器1000提供共模误差校正差压测量。在图10的实施例中，压力传感器1000包括第一压力感测基座组件1040，其包括具有一体隔膜1065的压力感测基座1055。压力感测基座1055的下表面由支撑结构1045支撑，该支撑结构附接至传感器本体1005的基板1007的第一侧。压力传感器1000还包括第二压力感测基座组件1070，其包括具有一体隔膜1095的压力感测基座1085。压力感测基座1085的下表面由支撑结构1075支撑，该支撑结构可包括孔口1076。隔膜1065和1095具有限定在半导体中的压敏电元件(诸如压阻元件)，其基于由相应的隔膜上的压力施加的力而呈现变化的电阻。隔膜1065和1095可通过使用电线互连部1090而彼此电连接和/或电连接到输出引脚1014。

支撑结构1045可具有通过其限定的孔口1050，该孔口与隔膜1065对齐，以允许油通过孔口1050进入，以与隔膜1065的下表面流体连通。

在图10中示出的实施例中，排放通道1077可形成在用于将支撑结构1075附接至基板1007的附接材料中。在一个实施例中，支撑结构1075也可包括孔口1076。在需要孔口以提供隔膜1095的下侧和将腔室1087置为与封闭空间1020流体连通的排放通道之间的流体连通的实施例中，支撑结构1075可包括孔口1076。如关于图3A详细描述的，排放通道可以多种方式形成，而不影响本发明。在图10中示出的实施例中，排放通道1077可形成在用于将支撑结构1075附接至基板1007的附接材料中。在该实施例中，支撑结构可包括孔口1076，其提供了在形成在附接材料中的排放通道和腔室1087之间的流体连通。在其他实施例中，排放通道可包括在支撑结构1075或基座1085中的通道或孔口，其允许腔室1087和空间1020之间的流体连通。在一些实施例中，孔口1076不是必须的，诸如，如果排放通道由将腔室1085置为与空间1020流体连通的基座1087中的孔口形成的话。在另一个实施例中，排放通道1077可形成在粘接剂(未示出)或用于将基座压力感测基座1085连结到支撑结构1075的其他连结材料中。在另一实施例中，支撑结构1075或基座1085可包括一体的排放通道，诸如形成在基座1085的底表面上或支撑结构1075的顶表面上、或以其他方式形成在其中的孔洞或通道，其将腔室1087置为与空间1020流体连通。

在图10中示出的实施例中，压力传感器1000配置为使得，被测量的流体区段不与任一压力传感器隔膜直接接触。压力传感器包括封闭空间1020，该封闭空间由传感器本体1005和柔性隔膜1030限定，该封闭空间包含压力传感器隔膜。虽然封闭空间1020物理地与被测量的流体隔离开，但是其通过封闭空间1020中的油和柔性隔膜1030与流体形成流体连通。充油端口1035用于填充封闭的空间1020，且然后通过焊接球部1037被密封。压力传感器包括还封闭空间1022，该封闭空间由传感器本体1005和柔性隔膜1032限定。虽然封闭空间1022物理地与被测量的流体隔离开，但是其通过封闭空间1022中的油和柔性隔膜1032与流体形成流体连通。封闭空间1022与端口1050和隔膜1065的下侧流体连通。充油端口1036用于填充封闭的空间1022，且然后通过焊接球部1038被密封。

压力传感器1000包括区域1025和1027，其包括或接收压力将被测量的流体的部分。第一流体进入区域1025并且抵靠柔性隔膜1030施加由于压力产生的力。柔性隔膜1030变形并且将抵靠其施加的力传递至在封闭空间1020中的油。通过排放通道(诸如排放通道1076，其与孔口1076和腔室1087流体连通)，压力传递遍及充油空间1020中的油，传递到隔膜1065和1095的上侧，以及传递到隔膜1095的下侧。区域1027中的第二流体抵靠柔性隔膜1032施加由于压力产生的力。柔性隔膜1032变形并且将抵靠其施加的力传递至在充油空间1022中的油。压力传递遍及充油空间1022中的油，包括传递到由支撑结构1045中的孔口1050限定的区域，以及传递至半导体差压感测基座1055的隔膜1065的下表面。

压力传感器包括传感器壳体或本体1005。传感器壳体1005包括基板1007，其可限定为传感器本体的这样的区域，其具有与第一流体形成流体连通的第一侧和与第二流体形成流体连通的第二侧。在一个实施例中，基板1007可被限定为传感器壳体1005的在开口1035和输出引脚1014下方的整个部分，而在另一实施例中，基板1007可被限定为传感器壳体1005的在空间1020和空间1022之间的部分。虽然图10的实施例包括具有传感器本体的区域的基板，但是在其他实施例中，如在图3A和图5A中，基板可包括传感器本体的限定的件。在被测量的流体和隔膜之间的流体连通可以是直接的或间接的，并且在包括柔性隔膜1030和1032的实施例中，流体和基板907之间的通信是间接的。基板1007包括孔洞1010，其将隔膜1065的下侧与第二流体形成流体连通。在图10所示的实施例中，封闭空间1020由基板1007的第一侧限定，并且压力感测基座组件1040和1070附接到在封闭空间1020中的基板1007的侧面。

压力传感器1000可包括电输出引脚或导体1014，其输出共模校正差压。在一个实施例中，压力传感器还可包括印刷电路板(未示出)，其电连接到隔膜并且计算校正的差压。电输出引脚1014可通过一个或多个电导体或连结电线1090而被连接到隔膜1065和1095。一个或多个电输出引脚1014可将表示共模校正差压值的电输出信号提供至在差压传感器1000外部的外部系统。

虽然在图10中示出的封装的实施例是用于容纳充油型的共模校正差压传感器，但这仅仅是示例。其他的构造和使用可由本领域技术人员想到。

虽然前述的发明已经参考上述实施例而进行描述，但是可实现多种修改和变型，而不偏离本发明的精神。因此，所有这些修改和变型被认为是在附属权利要求的范围内。因此，说明书和附图应当被认为是描述性的而非限制性的。形成本文的一部分的附图以图示的方式示出，而非限制，其中主题名称的具体实施例可被实现。图示的实施例以足够详细的方式被描述，以使得本领域技术人员能够实践文中公开的教导。其他的实施例可被采用或从其得出，使得可进行结构和逻辑的替换和改变，而不偏离本公开的范围。从而，该详细的说明书不能认为是限制的含义，并且多个实施例的范围仅仅由随附的权利要求以及这些权利要求的等同的全部范围来限定。

该创造性的主体的实施例在文中，可单独地和/或整体地成为术语“发明”，这仅仅是为了方便，而没有意图主动地限制本申请的范围到任何单个的发明或创造性概念(如果实际上公开了不止单个发明或创造性概念)。因此，虽然已经在文中图示和描述了具体的实施例，但是应当理解的是，结合在一起以实现相同目的的任意的布置方式可以替代示出的具体的实施例。本公开意于覆盖多种实施例的多个变化例的任意和所有的适应情况。在阅读上述说明书的情况下，上述实施例的组合以及未被详细描述的其他的实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。

Claims (9)

1.一种差压传感器，包括：

传感器壳体，所述传感器壳体包括在其中具有孔洞的基板，其中，所述基板的第一侧配置为与第一压力的第一流体形成流体连通，并且所述基板的第二侧配置为与第二压力的第二流体形成流体连通；

压力感测基座组件，所述压力感测基座组件附接至所述基板，所述压力感测基座组件包括：

支撑结构，包括通过其限定的第一孔口和第二孔口，其中，所述支撑结构附接至所述基板的第一侧并且配置为将所述第一孔口置为与所述基板中的孔洞和第二流体形成流体连通；

压力感测基座，其附接至所述支撑结构，所述压力感测基座包括：

第一腔室，限定第一隔膜，所述第一隔膜具有配置为与所述第一流体形成流体连通的第一隔膜上侧、和配置为与所述第一孔口和所述第二流体形成流体连通的第一隔膜下侧；

至少一个压敏电元件，所述至少一个压敏电元件形成在所述第一隔膜上或所述第一隔膜中，所述至少一个压敏电元件响应于表示第一压力和第二压力之间的差压的所述第一隔膜的变形而呈现变化的阻值；

第二腔室，限定第二隔膜，所述第二隔膜具有配置为与所述第一流体形成流体连通的第二隔膜上侧、和配置为与所述第二孔口和所述第一流体形成流体连通的第二隔膜下侧；

至少一个压敏电元件，所述至少一个压敏电元件形成在所述第二隔膜上或所述第二隔膜中，并且配置为响应于表示对应于所述压力感测基座组件的共模误差的所述第二隔膜的变形而呈现变化的阻值；

一个或多个电导体，电连接到连结到所述第一隔膜的所述至少一个压敏电元件和连结到所述第二隔膜的所述至少一个压敏电元件中的一个或两个，所述一个或多个电导体配置为输出共模误差校正差压输出，

其中，所述压力感测基座包括排放通道，所述排放通道配置为允许所述第二腔室和所述第一流体之间的流体连通。

2.根据权利要求1所述的差压传感器，其中，所述支撑结构通过基座附接材料附接至所述基板，使得所述第一腔室与第二流体形成流体连通、但不与第一流体形成流体连通，以及使得将所述第二腔室置为与所述第二孔口和第一流体形成流体连通、但不与第二流体形成流体连通的排放通道形成在所述基座附接材料中。

3.根据权利要求1所述的差压传感器，其中，所述支撑结构由硅和玻璃中的一种制成。

4.根据权利要求1所述的差压传感器，其中，所述第一隔膜的所述至少一个压敏电元件的负极输出端子连接到所述第二隔膜的所述至少一个压敏电元件的正极输出端子，从而在所述第一隔膜的所述至少一个压敏电元件的正极输出端子处提供表示共模校正差压的电输出，其中，电连接器连接至所述第一隔膜的所述至少一个压敏电元件的正极输出端子。

5.根据权利要求1所述的差压传感器，其中，通过在所述压力感测基座上和在所述压力感测基座中连结的电线和导电迹线，所述第一隔膜的所述至少一个压敏电元件的负极输出端子被连接至所述第二隔膜的所述至少一个压敏电元件的正极输出端子。

6.根据权利要求1所述的差压传感器，其中，所述第一隔膜的所述至少一个压敏电元件和所述第二隔膜的所述至少一个压敏电元件中的每一个包括桥电路。

7.一种差压传感器，包括：

传感器壳体，所述传感器壳体包括在其中具有孔洞的基板，其中，所述基板的第一侧配置为与第一压力的第一流体形成流体连通，并且所述基板的第二侧配置为与第二压力的第二流体形成流体连通；

多个压力感测基座组件，所述多个压力感测基座组件附接至所述基板，所述多个压力感测基座组件包括：

多个支撑结构，包括通过其限定的第一孔口和第二孔口，其中，所述多个支撑结构附接至所述基板的第一侧并且配置为将所述第一孔口置为与所述基板中的孔洞和第二流体形成流体连通；

多个压力感测基座，所述多个压力感测基座附接至所述多个支撑结构，所述多个压力感测基座包括：

第一腔室，限定第一隔膜，所述第一隔膜具有配置为与所述第一流体形成流体连通的第一隔膜上侧、和配置为与所述第一孔口和所述第二流体形成流体连通的第一隔膜下侧；

至少一个压敏电元件，所述至少一个压敏电元件形成在所述第一隔膜上或所述第一隔膜中，所述至少一个压敏电元件响应于表示第一压力和第二压力之间的差压的所述第一隔膜的变形而呈现变化的阻值；

第二腔室，限定第二隔膜，所述第二隔膜具有配置为与所述第一流体形成流体连通的第二隔膜上侧、和配置为与所述第二孔口和所述第一流体形成流体连通的第二隔膜下侧；

至少一个压敏电元件，所述至少一个压敏电元件形成在所述第二隔膜上或所述第二隔膜中，并且配置为响应于表示对应于所述多个压力感测基座组件的共模误差的所述第二隔膜的变形而呈现变化的阻值；

一个或多个电导体，电连接到连结到所述第一隔膜的所述至少一个压敏电元件和连结到所述第二隔膜的所述至少一个压敏电元件中的一个或两个，所述一个或多个电导体配置为输出共模误差校正差压输出，

其中，所述多个压力感测基座包括排放通道，所述排放通道配置为允许所述第二腔室和所述第一流体之间的流体连通。

8.根据权利要求7所述的差压传感器，其中，所述多个压力感测基座组件包括第一压力感测基座组件和第二压力感测基座组件，所述多个压力感测基座包括第一压力感测基座和第二压力感测基座，并且所述多个支撑结构包括第一支撑结构和第二支撑结构，其中：

所述第一压力感测基座组件包括附接到所述第一支撑结构的第一压力感测基座，其中，所述第一支撑结构包括通过其限定的第一孔口，并且附接到所述基板使得所述第一孔口与所述基板中的孔洞流体连通，其中，所述第一压力感测基座包括第一腔室，所述第一腔室限定第一隔膜，所述第一隔膜具有配置为与所述第一流体形成流体连通的第一隔膜上侧、配置为与所述第一孔口和所述第二流体形成流体连通的第一隔膜下侧、以及形成在所述第一隔膜上或中的至少一个压敏电元件；以及

所述第二压力感测基座组件包括附接到所述第二支撑结构的第二压力感测基座，其中，所述第二压力感测基座包括第二腔室，所述第二腔室限定第二隔膜，所述第二隔膜具有配置为与所述第一流体形成流体连通的第二隔膜上侧、配置为与所述第二孔口和所述第一流体形成流体连通的第二隔膜下侧、以及形成在所述第二隔膜上或中的至少一个压敏电元件。

9.根据权利要求8所述的差压传感器，其中，所述第一支撑结构通过基座附接材料而被附接至所述基板，使得所述第一腔室和所述第一孔口与第二流体形成流体连通、但不与第一流体形成流体连通，并且其中，所述第二支撑结构通过基座附接材料附接至所述基板，使得将所述第二腔室和所述第二孔口置为与第一流体形成流体连通、但不与第二流体形成流体连通的排放腔室形成在所述基座附接材料中。

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