CN110307930A - 用于检测并补偿压力测量设备中的快速温度变化的方法 - Google Patents

用于检测并补偿压力测量设备中的快速温度变化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于补偿使用测量电容和至少一个参考电容的电容式压力测量设备(100)中的测量值的方法，该方法包括以下步骤：确定所述参考电容的由压力引起的电容变化(Cr,p)对所述测量电容的由压力引起的电容变化(Cm,p)的依赖性；确定所述参考电容的由热冲击引起的电容变化(Cr,TS)对所述测量电容的由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)的依赖性；测量所述测量电容(Cm,meas)和所述至少一个参考电容(Cr,meas)；根据上述依赖性的组合，确定所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)，使用所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)来补偿测量后的所述测量电容(Cm,meas)，以及确定并输出所述测量电容的所述由压力引起的电容变化(Cm,p)或由其推导出的量。

Description

用于检测并补偿压力测量设备中的快速温度变化的方法
技术领域
本发明涉及用于检测并补偿压力测量设备上的快速温度变化的方法。
背景技术
例如，EP 1 186 875 B1公开了一种压力测量设备。
这种压力测量设备通常由基体和测量膜片组成，其中，膜片可经由周向接头布置在基体上，膜片通过压力进行变形以用于测量。优选地，在基体的面向膜片的一侧以及膜片的面向基体的一侧设置有电极，这些电极共同形成测量电容，测量电容的测量信号被评估。为了补偿诸如温度或漂移之类的干扰影响，在测量电容的周围环形地布置有参考电容。
在此方面，应注意，在下文中将所形成的两个电容称为测量电容和参考电容。例如，通过对膜片加压，测量电容和参考电容在弯曲期间由于电极之间的距离变化而改变电容。然而，因为参考电容由于布置在膜片的邻近接头的边缘处而其变化小于测量电容的变化，并且因为测量电容和参考电容由压力引起的变化的比例是已知的，所以能够补偿外部影响。
如果这种压力测量设备与其周围环境处于热平衡，则可以通过布置在基体的后部处的温度传感器来补偿压力测量的温度依赖性。温度的快速变化(例如，所谓的热冲击)可导致压力测量设备的膜片变形，从而由于由此引起的测量膜片的弯曲而导致不正确的测量值。膜片的应力是由作用在压力测量设备的膜片上的介质与压力测量设备的远离介质、与环境热连通并支撑膜片的基体之间的温度差异导致的。
根据上面提到的EP 1 186 875 B1，该问题通过在预期温度梯度的方向上放置第二温度传感器来解决，即在膜片和支撑该膜片的基体之间的连接层中放置第二温度传感器。因此，可以迅速地检测具有陡峭的温度梯度的温度变化，从而可以将温度冲击与压力的实际变化区分开，并且能够补偿温度冲击。
该已知的方案的缺点在于，由于膜片厚度的缘故，温度变化只能通过附加的温度传感器以一定时间延迟来检测。然而，由于测量信号的由热冲击引起的变化发生非常快，所以通过两个温度传感器进行的误差补偿尤其对于小的测量范围是不充分的，原因在于这里使用的薄的膜片几乎立即吸收温度变化。
此外，由于温度传感器在压力测量设备的膜片和基体之间的接头区域中的安装以及温度传感器的连接和信号评估涉及附加的支出，所以根据EP 1 186 875 B1的这种压力测量设备的制造非常复杂，并且因而费用较高。此外，在适当位置还必须存在用于安装附加温度传感器的充足空间。随着潜在的压力测量设备的逐渐小型化，上述情况不再容易实现。
EP 3 124 937 A1公开了一种作为改进方案的方法，其中，根据温度差异随时间的变化直接校正并且/或者平滑化压力测量设备的测量信号，或者根据温度差异的大小校正并且/或者平滑化该测量信号。该方法的目的在于避免冲击开始时的复杂补偿算法，因为在这之后，测量值变化预期存在非常高的动态。因此，提出如下方案：使在检测到两个温度传感器之间的温度差异的较大变化之前生成的测量值保持不变(即，在采样-保持元件的意义上)，以连续输出先前针对高动态阶段记录的测量值。
为实现EP 3 124 937 A1中提出的方法，等同地需要包括两个温度传感器的压力测量设备，且因而存在针对EP 1 186 875 B1描述的相同缺点。
发明内容
本发明的目的在于进一步提出压力测量设备和用于操作该压力测量设备的方法，使得它们能够消除现有技术中的缺点。
在根据本发明的用于补偿具有测量电容和至少一个参考电容的电容压力测量设备中的测量值的方法中，首先确定至少一个参考电容的由压力引起的变化对测量电容的由压力引起的电容变化的依赖性。另外，确定至少一个参考电容的由热冲击引起的电容变化对测量电容的由热冲击引起的电容变化的依赖性。测量测量电容和至少一个参考电容，并且根据所确定的依赖性的组合来确定测量电容的由热冲击引起的电容变化。通过测量电容的由热冲击引起的电容变化来补偿测量电容，并且确定并输出测量电容的由压力引起的电容变化或由其推导出的量。
优选地，压力测量设备具有单个参考电容，优选地，该参考电容环形地布置在测量电容的周围。
已知的是，在所讨论类型的电容式压力测量设备的情况下，参考电容和测量电容在压力作用下的电容变化具有特定的相互依赖性。测量表明，在使用二次函数时，能够足够精确地描述参考电容的由压力引起的电容变化对测量电容的由压力引起的电容变化的这种依赖性。
例如通过在压力测量设备制造之后的校准期间在一定数量(至少3个)测量点处测量参考电容的由压力引起的变化对测量电容的由压力引起的变化的依赖性，能够确定该依赖性，并且针对压力测量设备的测量范围能够基于这些测量点插值该依赖性。例如，可以将三个测量点用作二次多项式的插值点来进行多项式插值。
也可以预先确定参考电容的由热冲击引起的电容变化对测量电容的由热冲击引起的电容变化的依赖性。例如，压力测量设备暴露于各种热冲击，根据这些热冲击，可以确定参考电容的变化对测量电容的依赖性。根据多个测量点，这里在此进行插值(例如，多项式插值)，由此将依赖性确定为多项式。
为了可靠地确定该依赖性，有利地，压力测量设备在恒定的压力条件下至少暴露于一个正向热冲击(即，快速升温)和一个负向热冲击(即，快速降温)。例如，这可以通过如下方式实现：每次从压力测量设备被加热到20℃开始将预定温度的热液体(例如，沸水)倾倒在压力测量设备上或者将预定温度的冷液体(例如，-40℃的制冷剂)倾倒在压力测量设备。
试验表明，取决于压力测量设备的测量范围，使用一次函数或三次函数能够足够精确地描述参考电容的由热冲击引起的电容变化对测量电容的由热冲击引起的变化的依赖性。取决于测量设备的类型，也可能需要针对正向热冲击和负向热冲击分别使用专门函数描述这种依赖性。
在整体上，已发现，对于具有大测量范围的压力测量设备，即具有厚的测量膜片的压力测量设备，一次函数足以描述这种依赖性；对于具有小测量范围的压力测量设备，即具有薄的测量膜片的压力测量设备，需要选择三次函数来描述依赖性。
在本说明书中，具有大测量范围的压力测量设备被理解为用于测量高达数十bar(尤其约60bar)的压力的压力测量设备。压力测量设备的基础设计包括具有约1毫米厚度的膜片。申请人的测量设备具有18和28mm的直径。尤其对于小型测量设备，由于在膜片上需要附加的空间而难以集成附加的温度传感器。
在本说明书中，具有小测量范围的压力测量设备被理解为用于测量高达至多十分之几bar(例如，高达约0.1bar)的压力的压力测量设备。压力测量设备的基础设计包括具有约0.1mm厚度的膜片。
在操作压力测量设备时，测量测量电容和参考电容。基于先前确定的依赖性，可以确定测量电容的由热冲击引起的电容变化，从而能够通过测量电容的由热冲击引起的电容变化来补偿测量电容，且可以确定并输出测量电容的由压力引起的电容变化或由其推导出的量。
通过该方法，不仅能够进行作为先进技术的热冲击检测，而且能够对热冲击进行补偿。
在该方法的另一实施例中，再次优选地在校正压力测量设备时，确定测量电容的由静态温度引起的电容变化对参考温度和系统温度的依赖性并确定参考电容的由静态温度引起的电容变化对参考温度和系统温度的依赖性。如果然后在操作压力测量设备的同时测量压力测量设备的系统温度，可确定测量电容器的由温度引起的变化，且可通过测量电容的由热冲击引起的变化和测量电容的由温度引起的变化来补偿测量电容。因而，可更精确地确定测量电容的由压力引起的变化或由其推导出的量。
通过确定参考电容的由静态温度引起的电容变化对参考温度和系统温度的依赖性，能够更准确地确定测量电容的由热冲击引起的电容变化，从而能够更精确地实现整体测量。
在本申请中，系统温度被理解为在测量设备处于热平衡(即，测量设备被完全加热，即在压力测量设备中不再存在温度梯度)的情况下测量设备的温度。在实践中，通过位于压力测量设备的基体的背向膜片的一侧处的传感器来测量系统温度。假定温度影响由待测量的介质引起且整个压力测量设备中的温度等于在该位置处测量的温度。
为了确定系统温度，压力测量设备仅具有单个温度传感器，该温度传感器布置在压力测量设备的基体的背向膜片的一侧处或布置在位于该处的电子电路板上。假定参考温度是如下的特定温度，在该特定温度下，压力测量设备基本上不具有热致应力。例如，可以将温度20℃假定为参考温度。然后，以与参考温度下的电容相关地表示测量电容和参考电容的热致电容变化。
测量表明，可通过二次函数足够精确地表示测量电容对系统温度的依赖性。如果在至少三个点处确定测量电容的依赖于系统温度的电容变化，则可通过将三个测量点用作插值点的多项式插值来确定所讨论的依赖性。
确定参考电容的由压力引起的变化对测量电容的由压力引起的变化的依赖性的步骤可优选包括：优选针对每个测量设备，在至少三个的多个测量点处测量该依赖性，且基于这些测量点进行第一插值。该测量可以是在校正压力测量设备时由工厂进行的。
参考电容的由压力引起的电容变化对测量电容的由压力引起的电容变化的依赖性的第一插值可有利地利用至少二次的第一多项式来进行。如已说明，二次多项式通常足以精确地描述这种关系。如果确定需要更高的精度，也可以使用更高次的多项式。
确定测量电容的由静态温度引起的电容变化对参考温度和系统温度的依赖性的步骤优选包括：优选地针对每个测量设备，在至少三个测量点处测量测量电容对系统温度的依赖性，且基于这些测量点进行第二插值。
第二插值优选地利用至少二次的第二多项式进行，二次多项式通常是充分的。如果需要更高的精度，也可以使用更高次的多项式，其中，该多项式插值需要相应更多数量的插值点。
确定参考电容的由静态温度引起的电容变化对参考温度和系统温度的依赖性的步骤优选包括：优选地针对每个测量设备，在至少三个测量点处测量参考电容对系统温度的依赖性，且基于这些测量点进行第三插值。
第三插值利用至少二次的第三多项式进行，以实现充分的精度。如果需要更高的精度，也可以使用更高次的多项式，其中，该多项式插值需要相应更多数量的插值点。
可以在一次测量中同时确定测量电容和参考电容的由静态温度引起的电容变化。
确定参考电容的由热冲击引起的电容变化对测量电容的由热冲击引起的电容变化的依赖性的步骤例如可包括：针对一个产品批次的多个压力测量设备，至少在一次正向热冲击和一次负向热冲击的情况下测量该依赖性，且基于由此获得的测量点进行第四插值。
由于本发明的压力测量设备每2至10ms执行一次电容测量，所以可从正向热冲击和负向热冲击中的每一者在大量的相应地作用的温度下确定大量的测量值，使得上述测量通常足以能够可靠指示所讨论的依赖性。
因而，可以实现在没有温度测量的情况下进行热冲击的检测和补偿。因而，所述测量装置仅需要单个温度传感器来确定系统温度，系统温度用于确定与静态温度相关的电容变化。
第四插值可以利用至少一个至少一次的第四多项式来进行。根据所讨论的测量设备的设计和尺寸，仅测量正向热冲击也是充分的。这可以简单地通过合适的实验并相应地由本领域技术人员调整来确定。
测量设备的显著地确定其测量范围的尺寸也用于确定使用一次多项式(即直线)还是使用三次多项式来表示现有的依赖性。特别地对于具有大于0.25mm厚度的厚膜片，有利地利用一次多项式进行插值，且对于具有0.25mm以下厚度的薄膜片，有利地利用三次多项式进行插值。
在某些情况下，有利地，也可以针对正向热冲击和负向热冲击使用单独的依赖性函数，每个依赖性函数从函数交叉点开始有效。
本发明还涉及一种用于补偿具有测量电容、至少一个参考电容以及存储器的电容式压力测量设备中的测量值的计算机程序，在存储器中存储有参考电容的由压力引起的电容变化对测量电容的由压力引起的电容变化的依赖性以及参考电容的由热冲击引起的电容变化对测量电容的由热冲击引起的电容变化的依赖性。计算机程序在被执行时指示微控制器执行以下步骤：
测量测量电容和至少一个参考电容，
根据上述依赖性的组合，确定测量电容的由热冲击引起的电容变化，
使用测量电容的由热冲击引起的电容变化来补偿测量后的测量电容，以及
确定并输出测量电容的由压力引起的电容变化或由其推导出的量。
因而，相应的计算机程序在微控制器上执行时实现上述方法。
本发明的另一方面提供了一种包括程序代码的计算机可读介质，程序代码在被执行时使具有微控制器的测量电子设备执行本发明所要求保护及披露的方法。
本发明的另一方面涉及一种具有压力测量设备和测量电子设备的物位测量装置，压力测量设备包括经由周向接头附接到基体的膜片、布置在膜片上的膜片电极以及以与膜片电极相对的方式布置在基体上的测量电极和参考电极，参考电极围绕测量电极，膜片电极和测量电极形成测量电容，且膜片电极和参考电极形成参考电容，测量电子设备连接到压力测量设备并包括执行上述方法的微控制器。
本发明的另一方面涉及用于补偿具有测量电容、至少一个参考电容和存储器的电容式压力测量设备中的测量值的补偿装置，在存储器中存储有参考电容的由压力引起的电容变化对测量电容的由压力引起的电容变化的依赖性以及参考电容的由热冲击引起的电容变化对测量电容的由热冲击引起的电容变化的依赖性。补偿装置还包括连接到电容式压力测量设备和存储器的微控制器，微控制器执行以下步骤：
测量测量电容和至少一个参考电容，
根据上述依赖性的组合，确定测量电容的由热冲击引起的电容变化，
使用测量电容的由热冲击引起的电容变化来补偿测量后的测量电容，以及
确定并输出测量电容的由压力引起的电容变化或由其推导出的量。
附图说明
下面将在参考附图的同时使用示例性实施例详细说明本发明，其中，
图1示出能够使用本发明的方法的压力测量设备。
图2示出参考电容的由压力引起的电容变化对测量电容的由压力引起的变化的依赖性。
图3示出参考电容和测量电容对系统温度的依赖性。
图4示出参考电容的由热冲击引起的电容变化对测量电容的由热冲击引起的电容变化的依赖性。
图5示出根据图1的测量设备的在应用本发明的方法的情况下的输出值和在没有应用本发明的方法的情况下的输出值的比较。
具体实施方式
图1示出能够使用本发明的方法的压力测量设备100的示例。
压力测量设备在这里被设计为陶瓷压力测量设备100，其中，膜片102布置在压力测量设备100的前侧，膜片102可通过作用在膜片102上的介质(流体或气体)的压力变形。经由被设计为玻璃接头的周向接头103，膜片102附接在压力测量设备100的由陶瓷材料构成的基体104上。
膜片电极108布置在膜片102上，并且测量电极106和围绕测量电极106的参考电极107以与膜片电极108相对的方式布置在基体104上。在该示例中，膜片电极108和测量电极106为圆形，且参考电极107为环形。由于作用在膜片102上的介质的压力变化，膜片电极108和测量电极106之间的距离发生变化，使得测量电容Cm,meas的测量值发生变化。形成在膜片电极108和参考电极107之间的参考电容Cr,meas也发生变化，但在某种程度上与Cm,meas相关地变化。可以为每个压力测量设备100确定参考电容，并因而能够将其用于补偿膜片电极108和测量电极106之间的测量电容Cm,meas上的不利影响。
压力测量设备100还具有温度传感器105，温度传感器105位于基体104的后部或者安装在后部处的电子电路板中。通过温度传感器105可以确定压力测量设备100的系统温度T。由于预期到温度影响主要来自介质侧，所以可假定在基体的后部测量压力测量设备100中的系统温度T。
在最简单的情况下，这种陶瓷电容式压力测量设备100的测量电容的测量电容值Cm，meas和参考电容的测量电容值Cr，meas由三个电容部分组成，其中，第一部分由施加的压力p引起(由压力引起的部分)，第二部分由主要的系统温度T引起(由温度引起的部分)，且第三部分由热冲击引起(由热冲击引起的部分)。下文将使用如下说明：
Cm，meas 测量电容的测量后的电容值
Cm，p 测量电容的由压力引起的部分
Cm，T 测量电容的由温度引起的部分
Cm，TS 测量电容的由热冲击引起的部分
Cr，meas 参考电容的测量后的电容值
Cr，p 参考电容的由压力引起的部分
Cr，T 参考电容的由温度引起的部分
Cr，TS 参考电容的由热冲击引起的部分
因而，上述关系如下地描述：
Cm，meas＝Cm，p+Cm，TS+Cm，T
Cr，meas＝Cr，p+Cr，TS+Cr，T
因而，可以如下地计算传感器的压力测量所需的由压力引起的值，即测量后的电容Cm，meas、Cr，meas的纯粹取决于压力的部分：
Cm，p＝Cm，meas-Cm，TS-Cm，T
Cr，p＝Cr，meas-Cr，TS-Cr，T
通过确定测量后的电容Cm，meas、Cr，meas的各个部分之间的各种依赖性以及这些依赖性的巧妙组合，能够确定并输出测量电容的由压力引起的部分Cm，p。
下文说明了通过测量确定的测量后的电容Cm,meas、Cr,meas的各个部分之间的依赖性。
测量已经表明，由压力引起的部分Cm,p、Cr,p以相对彼此的特定依赖性Cr,p(Cm,p)变化。图2示出这种依赖性。特征曲线200示出参考电容的由压力引起的部分Cr,p对测量电容的由压力引起的部分Cm,p的依赖性。
已示出，Cr,p(Cm,p)描述了二次方程式关系。为了针对压力测量设备100确定这种关系，在校正压力测量设备100时针对至少三个不同压力p确定出这种关系就足够了。基于这三个测量点，可以进行第一次插值。基于三次不同的测量，对于描述上述二次方程式关系的二次多项式，多项式插值是可能的。以此方式可用的多项式可以如下表示：
上面方程中的多项式系数ai通过测量及随后插值确定并因此已知。
还已经示出，测量后的电容Cm,meas、Cr,meas的由温度引起的部分Cm,T、Cr,T遵循图3示出的特定依赖性。特征曲线301以参照参考温度Tref的方式示出了参考电容的由温度引起的部分Cr,T对系统温度T的依赖性。特征曲线302以参照参考温度Tref的方式示出了测量电容的由温度引起的部分Cm,T对系统温度T的依赖性。示出了各个电容Cm,T、Cr,T的相对于参考温度Tref下的相对电容变化。
从图3可见，测量电容的由温度引起的部分Cm,T的变化(特征曲线302)和参考电容的由温度引起的部分Cr,T的变化(特征曲线301)均具有对参考温度下的相应电容的二次方程式依赖性。图3针对热平衡(即，在压力测量设备的测量温度T在压力测量设备100内不具有温度梯度的情况下)示出了测量电容的由温度引起的部分Cm,T和参考电容的由温度引起的部分Cr,T对参考温度20℃下的相应电容的依赖性的示例。压力测量设备100的温度梯度被作为参考温度示出。
相应值是特定于设备的，并且必须针对每个测量设备来确定。而且，通过在至少三个点处确定由温度引起的部分Cm,T、Cr,T，可以通过多项式插值来确定该二次方程式关系。因而，由温度引起的部分可以如下地表示：
在本关系式中，将温度20℃选择为参考温度。在该参考温度下，假定由温度引起的部分Cm,T、Cr,T为0。
可以通过测量和插值来获知系数ξk和ηk。
应注意，在本示例性实施例中，假定温度增加导致膜片102的凹形弯曲，即导致膜片电极108和测量电极106之间的距离减小，并因而导致测量电容Cm,meas增加。由于膜片102通过接头103周向地附接到基体104，所以膜片102在膜片中心处的凹形弯曲导致边缘区域处的反向弯曲，并且因而膜片电极108和参考电极107之间的距离增加，由此导致参考电容Cr,meas减小。
根据压力测量设备100的构造和尺寸，也可以出现相反效果，但这种效果基于测量以及基于测量的插值自动地纳入上述依赖性关系中。
意外地，已经说明，在热冲击TS(即，快速温度变化ΔT)的情况下，测量电容Cm,meas和参考电容Cr,meas也以可确定的相对彼此的依赖性变化。针对不同的压力测量设备100，图4示出参考电容的由热冲击引起的部分Cr,TS对测量电容的由热冲击引起的部分Cm,TS的这种依赖性。
在最简单的情况下，对于变冷式热冲击和变热式热冲击(ΔT>0或ΔT<0)均存在线性关系(曲线401)。在具有用于大于1bar的压力p的测量范围的压力测量设备100中求出了线性关系。
这种压力测量设备包括具有约0.25mm厚度的膜片102，其中，更厚的膜片用于更大的压力。
对于具有用于十分之几bar的范围内的低压力的测量范围且具有约1/10mm厚度的膜片的压力测量设备100，线性描述不足以足够精确地描述这些情形，且必须使用三次方程式补偿函数402。
或者，也可以设计需要用于变冷式热冲击和变热式热冲击的两个不同的函数的压力测量设备100。
根据获得的测量值，可以选择用于描绘依赖性的正确变形。如曲线402所示，可以如下表示由热冲击引起的部分的三次方程式依赖性Cr，TS(Cm，Ts)。
总之，这给出了仅具有两个未知量Cm，p和Cm，TS的两个方程系统。
通过组合这两个方程式，它们可以化简为一个方程式：
通过写出上述多项式并将系数组合成新的系数ε，方程可以如下表示，且可以通过确定多项式的零点来确定期望的校正参数：
如下计算系数εi：
ε3＝b3
ε2＝b2+a2
由于通过测量和系统温度获知所有的系数ai、bi、ξk和ηk，且在测量期间也确定出测量后的测量电容Cm，meas，所以能够确定所有的系数εi。因而，例如通过迭代方法(例如，用于确定零点的牛顿方法)或者通过解析法(例如，通过卡丹公式)来根据二次方程式系统确定出Cm,TS。
由于已知的通过测量以及基于测量的插值获知的依赖性，将推导出所有其它值。
图5示出了如图1所示的陶瓷0.1bar相对压力测量设备100的在热冲击期间应用本文描述的方法和没有应用该方法的情况下的测量值曲线的示例。测量值MW作为时间t的函数被示出，其中，在时间t＝0处，大约100℃/s的热冲击且同时增加至测量设备的最大压力(约50cm水柱压力)的50％的压力作用在压力测量设备100上。
与在热冲击TS之前施加的压力p相关地示出相对测量值MW。
在没有考虑所提出的热冲击补偿的情况下，根据测量值Cm,meas和Cr,meas直接获得曲线501。曲线502示出了在通过确定Cm,TS、Cr,TS、Cm,T和Cr,T的值而建议的热冲击补偿的情况下的测量值曲线。
从图5清楚地看到，本发明的方法能够几乎完全地补偿热冲击，而在没有使用所提出的方法的情况下，测量值仅在经过大约30秒之后靠近实际压力p，因而针对那个时间段没有提供任何有用的测量结果。
为了确定校正参数，最多三次的多项式就足够了。然而，对于参数之间的可能更复杂的关系，也可以想到更高次的多项式。通过多项式进行描述的优点在于，所描述的关系可以解析地完全解决。
附图标记列表
100 压力测量单元
102 膜片
103 接头
104 基体
105 温度传感器
106 测量电极
107 参考电极
108 膜片电极
200 特征曲线Cr,p(Cm,p)
301 特征曲线Cr,T(T)
302 特征曲线Cm,T(T)
401 厚膜片的特征曲线Cr,TS(Cm,TS)
402 薄膜片的特征曲线Cr,TS(Cm,TS)
501 无补偿的输出值
502 带补偿的输出值
Cm,meas 测量电容的测量电容值
Cm,p 测量电容的由压力引起的部分
Cm,T 测量电容的由温度引起的部分
Cm,TS 测量电容的由热冲击引起的部分
Cr,meas 参考电容的测量电容值
Cr,p 参考电容的由压力引起的部分
Cr,T 参考电容的由温度引起的部分
Cr,TS 参考电容的由热冲击引起的部分
MW 测量值
p 压力
t 时间
T 系统温度
Tref 参考温度
TS 热冲击
ΔT 温度差，热冲击的大小

Claims (17)

1.一种用于补偿具有测量电容和至少一个参考电容的电容式压力测量设备(100)中的测量值的方法，其包括以下步骤：
-确定所述参考电容的由压力引起的电容变化(Cr,p)对所述测量电容的由压力引起的电容变化(Cm,p)的依赖性，
-确定所述参考电容的由热冲击引起的电容变化(Cr,TS)对所述测量电容的由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)的依赖性，
-测量所述测量电容(Cm,meas)和所述至少一个参考电容(Cr,meas)，
-根据上述依赖性的组合，确定所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)，
-使用所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)来补偿测量后的所述测量电容(Cm,meas)，并且
-确定并输出所述测量电容的所述由压力引起的电容变化(Cm,p)或由其推导出的量。
2.根据权利要求1所述的方法，其包括以下额外步骤：
-确定所述测量电容的由静态温度引起的电容变化(Cm,T)对参考温度(Tref)和系统温度(T)的依赖性，
-确定所述至少一个参考电容的由静态温度引起的电容变化(Cr,T)对与所述参考温度(Tref)和所述系统温度(T)的依赖性，
-测量所述系统温度(T)，
-确定所述测量电容的所述由静态温度引起的电容变化(Cr,T)，
-通过所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)和所述测量电容的所述由静态温度引起的电容变化(Cm,T)来补偿所述测量电容(Cm,meas)，并且
-确定并输出所述测量电容的所述由压力引起的电容变化(Cm,p)或由其推导出的量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述参考电容的所述由压力引起的电容变化(Cr,p)对所述测量电容的所述由压力引起的电容变化(Cm,p)的依赖性的步骤包括：
在至少三个的多个测量点处测量该依赖性，并基于这些测量点进行第一插值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述参考电容的所述由压力引起的电容变化(Cr,p)对所述测量电容的所述由压力引起的电容变化(Cm,p)的依赖性的步骤包括：
针对每个压力测量设备(100)，在至少三个的多个测量点处测量该依赖性，并基于这些测量点进行第一插值。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，
所述参考电容的所述由压力引起的电容变化(Cr,p)对所述参考电容的所述由压力引起的电容变化(Cm,p)的依赖性的所述第一插值是利用至少二次的第一多项式进行的。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述测量电容的所述由静态温度引起的电容变化(Cm,T)对所述参考温度(Tref)和所述系统温度(T)的依赖性的步骤包括：
在至少两个测量点处测量所述测量电容(Cm,meas)对所述系统温度(T)的依赖性，且基于这些测量点进行第二插值。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述测量电容的所述由静态温度引起的电容变化(Cm,T)对所述参考温度(Tref)和所述系统温度(T)的依赖性的步骤包括：
针对每个压力测量设备(100)，在至少两个测量点处测量所述测量电容(Cm,meas)对所述系统温度(T)的依赖性，且基于这些测量点进行第二插值。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第二插值是利用至少二次的第二多项式进行的。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述参考电容的所述由静态温度引起的电容变化(Cr,T)对所述参考温度(Tref)和所述系统温度(T)的依赖性的步骤包括：
在至少两个测量点处测量所述参考电容(Cm,meas)对所述系统温度(T)的依赖性，且基于这些测量点进行第三插值。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述参考电容的所述由静态温度引起的电容变化(Cr,T)对所述参考温度(Tref)和所述系统温度(T)的依赖性的步骤包括：
针对每个压力测量设备(100)，在至少两个测量点处测量所述参考电容(Cm,meas)对所述系统温度(T)的依赖性，且基于这些测量点进行第三插值。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第三插值是利用至少二次的第三多项式进行的。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定所述参考电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cr,TS)对所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)的依赖性的步骤包括：
针对一个产品批次的多个压力测量设备(100)，在至少三个相应测量点处测量该依赖性，并基于这些测量点进行第四插值。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第四插值是利用至少一次的第四多项式进行的。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，利用一次多项式对具有大于0.25mm的厚度的厚膜片(102)进行插值，且利用三次多项式对具有0.25mm以下的厚度的薄膜片(102)进行插值。
15.一种包括程序代码的计算机可读介质，所述程序代码在被执行时使具有微控制器的测量电子设备执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。
16.一种具有压力测量设备和测量电子设备的物位测量装置，所述压力测量设备包括经由周向接头(103)附接到基体(104)的膜片(102)、布置在所述膜片(102)上的膜片电极(108)以及以与所述膜片电极相对的方式布置在所述基体(104)上的测量电极(106)和参考电极(107)，所述参考电极围绕所述测量电极(106)，所述膜片电极(108)和所述测量电极(106)形成测量电容，且所述膜片电极(108)和所述参考电极(107)形成参考电容，所述测量电子设备连接到所述压力测量设备并包括执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法的微控制器。
17.一种用于补偿具有测量电容、至少一个参考电容和存储器的电容式压力测量设备(100)中的测量值的补偿装置，在所述存储器中存储有：
-所述参考电容的由压力引起的电容变化(Cr,p)对所述测量电容的由压力引起的电容变化(Cm,p)的依赖性，以及
-所述参考电容的由热冲击引起的电容变化(Cr,TS)对所述测量电容的由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)的依赖性，
所述补偿装置还包括连接到所述电容式压力测量设备和所述存储器的微控制器，所述微控制器执行以下步骤：
-测量所述测量电容(Cm,meas)和所述至少一个参考电容(Cr,meas)，
-根据上述依赖性的组合，确定所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)，
-使用所述测量电容的所述由热冲击引起的电容变化(Cm,TS)来补偿测量后的所述测量电容(Cm,meas)，并且
-确定并输出所述测量电容的所述由压力引起的电容变化(Cm,p)或由其推导出的量。
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