CN111397794A - 高灵敏度压力传感器封装 - Google Patents

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Abstract

一种压力感测封装包括传感器室和环状室，所述环状室围绕所述传感器室延伸。主膜片将所述传感器室分成第一部分和第二部分，所述第一部分接收第一压力，所述第二部分包括相对于传感器轴线大致居中的压差传感器以及第一传递流体。所述第一传递流体将所述第一压力传递到第一压差传感器面。辅膜片将所述环状室分成第一部分和第二部分，所述第一部分接收第二压力，所述第二部分包括第二传递流体。所述第二压力经由所述辅膜片和所述第二传递流体传递到第二压力传感器面。所述主膜片和所述辅膜片沿着所述传感器轴线方向相对于彼此定位，使得除了所述第一压力和所述第二压力外的作用在所述压力传感器上的压力合计近似为零。

Description

高灵敏度压力传感器封装
背景技术
诸如液体和/或气体的流体可以通过管道进行输送以便在各位置之间运输。为了控制流体在管道网络内的流动，可以向流体施加压力并且在各种位置测量该压力。作为示例，可以通过将压力传感器放置成与流体接触来执行压力测量。
压差传感器是可以测量两个不同输入之间的压力的差异的一种类型的压力传感器。作为示例，可以测量在管道网络内的流体的不同位置之间或者在流体与参照物(例如，大气)之间的压差。
发明内容
诸如压差传感器的压力传感器可以用在含有可以引起对压力传感器的破坏的流体(例如，气体和/或液体)的环境中。此类流体的示例可以包括水分(例如，含有水和/或相对潮湿空气的环境)、腐蚀性气体和化学物质。因此，可以将压力传感器与破坏性流体环境隔离以进行保护。作为示例，压力传感器可以放置在填充油的封闭件中，通过膜片与破坏性流体分开。由破坏性流体环境施加的压力可以施加到膜片并且经由油传递到压力感测元件。以此方式，来自破坏性流体环境的压力可以传递到压力传感器，而同时压力传感器与破坏性流体隔离。
然而，这种方法对于压差传感器而言可能有问题。保护压差传感器的油的高度(也被称为压头)可以因油的重量而在压差传感器上施加压力。这个压力可能会添加到施加在压差传感器的一个传感器面上的压力，并且可以在由压差传感器获取的压差的测量中引起误差。
一般来说，提供了用于压力传感器(诸如压差传感器)的超压保护的系统和方法。
在一个实施方案中，提供了一种压力感测封装，并且所述压力感测封装可以包括主体、主膜片、辅膜片以及多个流体通路。所述主体可以包括传感器室和环状室，所述环状室围绕所述传感器室延伸。所述传感器室和所述环状室可以相对于传感器轴线大致居中。所述主膜片可以定位在所述传感器室内，并且它可以将所述传感器室分成第一部分和第二部分。所述第一传感器室部分可以被配置为经由第一吸入口接收第一压力。所述第二传感器室部分可以在其中包括相对于所述传感器轴线大致居中的压差传感器。所述第二传感器还可以在其中包括第一传递流体。所述第一传递流体可以被配置为将所述第一压力传递到所述压差传感器的第一传感器面。所述辅膜片可以定位在所述环状室内，并且它可以将所述环状室分成第一部分和第二部分。所述第一环状室部分可以被配置为经由第二吸入口接收第二压力。所述第二环状室部分可以在其中包括第二传递流体。所述多个流体通路可以经由所述第二传递流体与所述第二环状室部分和所述压差传感器的第二传感器面流体连通。所述第二压力可以经由所述辅膜片和所述第二传递流体而传递到所述第二传感器面。所述主膜片和所述辅膜片可以在所述传感器轴线的方向上相对于彼此定位，使得因所述第一传递流体的重量而施加在所述压差传感器的所述第一传感器面上的第一传递流体压力与因所述第二传递流体的重量而施加在所述压差传感器的与所述第一传感器面相对的所述第二传感器面上的第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
在另一个实施方案中，在所述压差传感器相对于加速度方向的任何取向，所述第一传递流体压力和所述第二传递流体压力可以在幅度上大致相等并且在方向上相反。
在另一个实施方案中，所述传感器室和所述主膜片可以是大致圆形的。
所述主膜片和所述辅膜片的实施方案可以采用多种配置。在一个方面，所述主膜片和所述辅膜片可以是单个大体圆形膜片的部分。所述主膜片和所述辅膜片可以通过插入在所述传感器室与所述环状室之间的不透流体的密封件而彼此分开。所述主膜片和所述辅膜片还可以大致共平面。在另一个方面，所述主膜片和所述辅膜片可以形成为单独的膜片。所述主膜片可以具有大致圆形形状，并且所述辅膜片可以具有大致环状形状。所述主膜片和所述辅膜片可以大致共平面。
在另一个实施方案中，因所述主膜片的重量而施加在所述压差传感器的所述第一传感器面上的第一膜片压力与因所述辅膜片的重量而施加在所述压差传感器的所述第二传感器面上的第二膜片压力可以在幅度上大致相等并且在方向上相反。所述主膜片和所述辅膜片可以不共平面。
在另一个实施方案中，所述第一传递流体和所述第二传递流体可以是大致不可压缩流体。
在一个实施方案中，提供了一种方法。所述方法可以包括在压差传感器封装的主膜片处接收由第一流体施加的第一流体压力。所述主膜片可以定位在传感器室内，并且它可以将所述传感器室分成第一传感器室部分和第二传感器室部分。所述第一传感器室部分可以与所述第一流体流体连通。所述第二传感器室部分可以在其中包括压差传感器和第一传递。所述压差传感器可以相对于传感器轴线大致居中。所述方法还可以包括经由所述主膜片和所述第一传递流体将所述第一压力传递到所述压差传感器的第一传感器面。所述方法还可以包括将因所述第一传递流体的重量引起的第一传递流体压力传递到所述第一传感器面。所述方法可以另外地包括在所述压差传感器封装的辅膜片处接收由第二流体施加的第二流体压力。所述辅膜片可以定位在环状室内。所述环状室可以围绕所述传感器室延伸。所述辅膜片还可以将所述环状室分成第一环状室部分和第二环状室部分。所述第一环状室部分可以与所述第二流体流体连通。所述第二环状室部分可以在其中包括第二传递流体。所述第二传递流体可以与所述压差传感器的第二传感器面流体连通。所述方法还可以包括经由所述辅膜片和所述第二传递流体将所述第二压力传递到所述压差传感器的所述第二传感器面。所述方法可以另外地包括将因所述第二传递流体的重量引起的第二传递流体压力传递到所述第二传感器面。所述主膜片和所述辅膜片可以相对于所述传感器轴线大致居中并且在所述传感器轴线的方向上相对于彼此定位。这样配置之后，所述第一传递流体压力与所述第二传递流体压力可以在幅度上大致相等并且在方向上相反。
在另一个实施方案中，在所述压差传感器相对于加速度方向的任何取向，所述第一传递流体压力和所述第二传递流体压力可以在幅度上大致相等并且在方向上相反。
在另一个实施方案中，所述传感器室和所述主膜片可以是大致圆形的。
所述主膜片和所述辅膜片的实施方案可以采用多种配置。在一个方面，所述主膜片和所述辅膜片可以是单个大体圆形膜片的部分。所述主膜片和所述辅膜片可以通过插入在所述传感器室与所述环状室之间的不透流体的密封件而彼此分开。所述主膜片和所述辅膜片还可以大致共平面。在另一个方面，所述主膜片和所述辅膜片可以形成为单独的膜片。所述主膜片可以具有大致圆形形状，并且所述辅膜片可以具有大致环状形状。所述主膜片和所述辅膜片可以大致共平面。
在另一个实施方案中，因所述主膜片的重量而施加在所述压差传感器的所述第一传感器面上的第一膜片压力与因所述辅膜片的重量而施加在所述压差传感器的所述第二传感器面上的第二膜片压力可以在幅度上大致相等并且在方向上相反。所述主膜片和所述辅膜片可以不共平面。
附图说明
从结合附图进行的以下详细描述中将更容易理解这些和其他特征，在附图中：
图1是示出包括压差传感器的不平衡传感器封装的侧视截面图；
图2是示出包括压差传感器的部分平衡传感器封装的侧视截面图；
图3是示出图2的部分平衡传感器封装旋转大约90°的侧视截面图；
图4是示出包括压差传感器的完全平衡传感器封装的一个示例性实施方案的侧视截面图；
图5是示出图4的完全平衡传感器封装旋转大约90°的侧视截面图；
图6A是图4的完全平衡传感器封装的主膜片和辅膜片的一个示例性实施方案的示意图；
图6B是图4的完全平衡传感器封装的主膜片和辅膜片的另一个示例性实施方案的示意图；
图7是图4的完全平衡传感器封装的主膜片和辅膜片的另一个示例性实施方案的示意图；
图8A是示出完全平衡传感器封装的另一个示例性实施方案的分解等距视图；
图8B是示出图8A的完全平衡传感器封装的等距截面图；以及
图8C是示出图8A的完全平衡传感器封装的截面图；以及
图9是示出用于压差测量的方法的实施方案的流程图。
应注意，附图不一定按比例绘制。附图意图仅描绘本文中公开的主题的典型方面，并且因此，不应被视作限制本公开的范围。
具体实施方式
压差传感器是可以测量两个压力之间的差异的装置，并且可以用于多种应用。在一个方面，压差传感器可以用来测量过滤器(诸如HVAC系统中的空气过滤器和发动机中的油过滤器)两端的压降。在另一个方面，压差传感器可以用来测量储罐和其他流体容纳容器中的流体水平。在又一个方面，压差传感器可以用来测量管道中的流体(例如，气体、液体)的流速。
压差传感器可以使用压力感测元件来测量两个不同压力之间的差异。压差传感器可以将由流体(例如，气体和/或液体)传递的两个压力引导到压力感测元件的相反的相反侧。压力感测元件可以输出表示两个流体压力之间的差异的测量的信号。为了在两个压力中的一个或两个由可能会破坏压力感测元件的流体(例如，腐蚀性流体)传递的情况下保护压力感测元件，可以通过隔离膜片将压力感测元件的至少一侧与破坏性流体分开。由破坏性环境施加的压力可以通过膜片以及插入在膜片与压力感测元件之间的传递流体传递到压力感测元件。然而，传递流体的重量和/或膜片的重量也可以传递到压力感测元件，从而可以在由压差传感器进行的压差测量中引起误差。此外，这个误差可以基于压力感测元件相对于施加的加速度(例如，振动、重力等)的取向而变化。因此，提供了一种压差传感器封装，除了第一压力和第二压力(例如，传递流体的重量和/或膜片的重量)外，所述压差传感器封装大致地平衡施加在压力感测元件上的压力，而不论压力感测元件的取向如何。以此方式，可以在传感器封装的任何取向上获取对压差的高准确度测量。此外，可以消除在安装之后校正传感器封装的取向以维持压差测量的高准确度。
作为示例，图1示出了操作环境100，该操作环境包括与由第一流体F1施加的第一压力P1和由第二流体F2施加的第二压力P2流体连通的不平衡传感器封装102。不平衡传感器封装102可以包括压差传感器104、膜片106和传递流体T(例如，大致不可压缩流体)，该传递流体填充在压差传感器104的第一传感器面112a(例如，上面)与膜片106之间的空腔110。传感器轴线A可以与加速度方向(例如，重力、振动等)对准(例如，大致平行)。
膜片106的变形可以经由传递流体T将压力P1传递到压差传感器104。压力P2可以直接施加到压差传感器的与第一传感器面112a相对的第二传感器面112b。以此方式，压差传感器104可以测量压力P1与P2之间的压差，同时将压差传感器104与第一破坏性流体F1隔离。
然而，这种方法可能有问题。传递流体T的高度H1(也被称为压头)可以因传递流体T的重量而向压差传感器104的第一传感器面112a施加流体静压力。一般来说，流体静压力可以由帕斯卡定律给出，其叙述流体柱中的分开高度ΔH的两个点之间的压力变化ΔP
ΔP＝ρg(ΔH)
其中ρ是流体(例如，传递流体T)的密度，并且g是重力加速度(例如，在地球的表面附近为大约9.81m/s2)。在当前的示例中，高度ΔH是传递流体T的柱的高度H1，并且假设重力加速度g是在向下方向上。因此，传递流体T在向下方向上施加压力P(H1)。这个流体静压力P(H1)可能会添加到施加在压差传感器104的第一传感器面112a(例如，上面)的压力P1，并且可以在由压差传感器104获取的压差的测量中引起误差。
为了解决这个问题，已经开发出尝试抵消传递流体柱的重量的传感器封装。作为示例，图2示出了操作环境200，该操作环境包括与由第一破坏性流体F1施加的第一压力P1和由第二流体F2施加的第二压力P2流体连通的部分平衡传感器封装202。如图所示，部分平衡传感器封装202包括压差传感器204、第一膜片206a、第二膜片206b、第一传递流体T1，以及第二传递流体T2。第一传递流体T1可以大致填充在压差传感器204的第一传感器面212a(例如，上面)与第一膜片206a之间限定的第一空腔210。第二传递流体T2可以大致填充在压差传感器204的第二传感器面212b(例如，下面)与第二膜片206b之间限定的第二空腔214。第一压力P1可以经由第一传递流体T1施加到第一传感器面212a，并且第二压力P2可以经由第二传递流体T2施加到第二传感器面212b。
传感器轴线A可以与加速度方向(例如，重力、振动等)对准(例如，大致平行)。如图所示，加速度指向向下方向。这样取向之后，第一传递流体T1可以因为第一传递流体T1的高度H1而向压差传感器204的第一传感器面212a施加压力P(H1)。然而，与不平衡传感器封装102相比，部分平衡传感器封装202中的压力P(H1)可以与由第二传递流体T2施加的大致相等大小且相反方向的压力相对。
如图所示，第二空腔214包括通过通道216流体连通的两个柱214a、214b。第一柱214a内的第二传递流体T2可以具有从第二膜片206b延伸到通道216的底部的高度H3，并且施加压力P(H3)。第二柱214b内的第二传递流体T2可以具有从第二传感器面212b延伸到通道216的底部的高度H2，并且施加与P(H3)相对的压力P(H2)。可以理解，压差传感器204的高度在图2中被夸大，并且与H1、H2和H3相比，可以被认为是可忽略不计的。因此，H3可以大致等于H1和H2的和。因此，由第二传递流体T2在第二传感器面212b上施加的净压力是差值P(H3)-P(H2)，其等于P(H1)。
然而，由于第一传递流体T1和第二传递流体T2在以其他取向放置时的重量，部分平衡传感器封装202可能无法补偿压差感测测量中的误差。图3示出了与图2的取向相比旋转大致90°的部分平衡传感器封装202，其中重力加速度g仍在向下方向上。在这个取向上，第二传递流体T2的高度为H4。可以理解，压差传感器204的宽度在图3中被夸大，并且与H4相比，可以被认为是可忽略不计的。因此，第一传递流体T1的高度大致为零，并且第二传递流体T2的高度H4可以从第二空腔214的上表面300延伸到沿着压差传感器204的宽度的任何位置(例如，压差传感器204的宽度的中点)。因此，第二传递流体T2可以在第二传感器面212b上施加压力P(H4)，并且第一传递流体T1在第一传感器面212a上可以大致不施加压力。也就是说，由第二传递流体T2施加的压力与由第一传递流体T1施加的压力不平衡。
图4是示出操作环境400的一个示例性实施方案的示意图，该操作环境包括平衡压力传感器封装402、处于第一压力P1的第一流体F1，以及处于第二压力P2的第二流体F2。平衡压力传感器封装402可以包括压差传感器404，该压差传感器被配置为与由第一流体F1经由第一传递流体T1施加的第一压力P1和由第二流体F2经由第二传递流体T2施加的第二压力P2流体连通。在某些实施方案中，第一流体F1和第二流体F2中的至少一者可以是能够对压差传感器404造成破坏(例如，腐蚀)的流体。使用第一传递流体T1和第二传递流体T2将压力传递到压差传感器404可以保护压差传感器404免受这样的破坏。
如图所示，平衡压力传感器封装402可以包括主体409，该主体具有中心部分406和环状部分410，以及在其间延伸的多个流体通路(例如，424a、424b、424c)。在某些实施方案中，环状部分410可以限定中心通道408，并且中心部分406可以被接纳在中心通道408内。中心通道408和环状部分410可以相对于压差传感器404的传感器轴线A大致居中。在替代实施方案中，平衡压力传感器封装可以省略中心部分和环状部分。如下面关于图8A至图8C详细地讨论，平衡压力传感器封装402可以呈包括主体804的平衡压力传感器封装802的形式，该主体以两个半部804a、804b形成，其中膜片816插入在其间。
平衡压力传感器封装402的中心部分406可以在其中限定传感器室414。传感器室414可以被主膜片416a分成第一部分414a和第二部分414b。第一传感器室部分414a可以被配置为接收第一压力P1。作为示例，第一传感器室部分414a可以被配置为经由与第一流体F1流体连通的第一引入口418a接收第一压力P1。压差传感器404和第一传递流体T1可以定位在第二传感器室部分414b内。这样配置之后，第一传递流体T1和主膜片416a可以保护压差传感器404以免与第一流体F1直接接触，而同时有助于将第一压力P1传递到压差传感器404的第一传感器面412a。如下面更详细地讨论，平衡压力传感器封装402可以被配置为使得压差传感器404的第二传感器面412b从多个流体通路中的一者接收第二压力P2。
环状部分410可以包括环状室420。环状室420可以被辅膜片416b分成第一部分420a和第二部分420b。第一环状室部分420a可以被配置为接收第二压力P2。作为示例，第一环状室部分420a可以经由与第二流体F2流体连通的第二引入口418b接收第二压力P2。
多个流体通路424a、424b、424c可以经由第二传递流体T2与辅膜片416b和压差传感器404的第二传感器面412b流体连通。如图所示，第一流体通路424a可以定位在中心部分406内，并且从传感器室414(例如，从第二传感器室部分414b)延伸。第二流体通路424b可以定位在环状部分410内，并且从环状室420(例如，从第二环状室部分420b)延伸。第三流体通路424c可以在第一流体通路424a与第二流体通路424b之间延伸。
在使用中，第一压力P1可以由第一引入口418a接收，并且第二压力P2可以由引入口418b接收。第一压力P1可以经由主膜片416a和第一传递流体T1而施加到压差传感器404的第一传感器面412a。第二压力P2可以经由辅膜片416b和第二传递流体T2使用多个流体通路424a、424b、424c而施加到压差传感器404的第二传感器面412b。
如下面讨论，平衡压力传感器封装402可以被配置为使得因第一传递流体T1的重量而施加到压差传感器404的第一传感器面412a的第一传递流体压力大致与因第二传递流体T2的重量而施加到压差传感器404的第二传感器面412b的第二传递流体压力平衡。也就是说，第一传递流体T1的重量可以大致被第二传递流体T2的重量抵消，而不论平衡压力传感器封装402的取向如何。以此方式，与上面讨论的部分平衡传感器封装202相比，相对于加速度(例如，重力、振动等)的方向处于任何取向而不是仅某些取向的压差传感器404可以获取对压差的高准确度测量。
中心部分406和传感器室414的实施方案可以采取多种配置。如图所示，中心部分406和传感器室414中的每一者可以形成为大致圆形形状。中心部分406和传感器室414也可以相对于传感器轴线A大致居中。
在某些实施方案中，中心部分可以形成为单件。在其他实施方案中，中心部分可以形成为多件。在多件配置中，传感器室可以在中心部分的单件内形成，或者在中心部分的多个邻接件内部分地形成。中心部分的各件可以通过一个或多个不透流体的密封件彼此固定。
主膜片416a可以定位在传感器室414内并且横跨其宽度。这样定位之后，主膜片416a可以将传感器室414分成第一传感器室部分414a和第二传感器室部分414b。第一传感器室部分414a可以被配置为从第一引入口418a接收第一压力P1，并且压差传感器404的第二传感器面412b可以被配置为经由第二引入口418b从多个流体通路424a、424b、424c接收第二压力P2。
压差传感器404可以定位在传感器室414的第二部分414b内。如图所示，压差传感器404的第一传感器面412a可以面向主膜片416a，并且压差传感器404的第二传感器面412b可以面向流体通路424a。在某些实施方案中，第一传递流体T1可以基本上填充第二传感器室部分414b。也就是说，填充有第一传递流体T1的第二传感器室部分414b可以基本上没有空隙。这样配置之后，由第一传感器室部分414a接收的第一压力P1可以通过主膜片416a和第一传递流体T1而传递到压差传感器404的第一传感器面404a。
辅膜片416b可以定位在环状室420内并且横跨其宽度。这样定位之后，辅膜片416b可以将环状室420分成第一环状室部分420a和第二环状室部分420b。第一环状室部分420a可以被配置为从第二吸入口418b接收第二压力P2。在某些实施方案中，第二传递流体T2可以基本上填充第二环状室部分420b和多个流体通路424a、424b、424c。也就是说，填充有第二传递流体T2的第二环状室部分420b和多个流体通路424a、424b、424c可以基本上没有空隙。这样配置之后，由第一环状室部分420a接收的第二压力P2可以通过辅膜片416b和第二传递流体T2而传递到压差传感器404的第二传感器面412b。
第一传递流体T1和第二传递流体T2可以是任何基本上不可压缩流体。不可压缩流体的示例可以包括，但不限于，凝胶、油(例如，硅油、矿物油等)、乙二醇等等。在某些实施方案中，第一传递流体T1和第二传递流体T2可以是由同一流体形成。在其他实施方案中，第一传递流体T1和第二传递流体T2可以是由具有大致相等密度的不同流体形成。
如图4所示，第一传递流体T1可以具有在压差传感器404上方的高度H1。高度H1可以从压差传感器404的第一传感器面412a(例如，上面)延伸到主膜片406a(例如，下面)。当平衡压力传感器封装402取向成使得重力加速度在向下方向上时，第一传递流体T1可以因第一传递流体T1的重量而在向下方向上对压差传感器404的第一传感器面412a施加压力P(H1)。
由第一传递流体T1施加的压力P(H1)可以与由第二传递流体T2施加的大致相等大小且相反方向的压力相对。如图所示，第一流体通路424a和第二流体通路424b中的每一者内的第二传递流体T2可以具有从第二膜片206b(例如，下表面)延伸到第三流体通路424c的底部的高度H3，并且施加压力P(H3)。第一流体通路424a内的第二传递流体T2可以具有从压差传感器404的第二传感器面412b延伸到第三流体通路424c的底部的高度H2，并且施加与P(H3)相对的压力P(H2)。
在某些实施方案中，与高度H1、H2和H3相比，压差传感器的高度可以被认为是可忽略不计的。因此，高度H3可以大致等于高度H1和H2的和，如图4所示。因此，由第二传递流体T2在第二传感器面212b上施加的净压力是差值P(H3)-P(H2)，其等于P(H1)。
在其他实施方案中，在压差传感器的厚度与高度H1、H2和H3相比无法被认为是可忽略不计的情况下，高度H3可以不同于高度H1和H2的和。在这些情况下，可以通过将辅膜片相对于主膜片416a的位置降低大致等于压差传感器的厚度的量来校正压差传感器的厚度。以此方式，可以调整高度H3以便大致等于高度H1和H2。
与部分平衡传感器封装202相比，当在不同于图4所示的取向上旋转时，因第一传递流体T1的重量而向压差传感器404施加的压力(例如，P(H1))可以与因第二传递流体T2的重量而向压差传感器404施加的压力平衡。
作为示例，图5示出了操作环境500，其中平衡压力传感器封装402与图4的其取向相比旋转大致90°，其中重力加速度g仍在向下方向上。如图所示，环状室420具有相对于传感器轴线A”的预定半径H4的外圆周。压差传感器404进一步围绕传感器轴线A”居中。可以理解，压差传感器404的宽度(例如，压差传感器在竖直方向上的范围)在图5中被夸大，并且与H4相比，可以被认为是可忽略不计的。因此，第一传递流体T1在压差传感器404上方的高度可以被认为是零。因此，由第一传递流体T1的重量在压差传感器404的第一传感器面412a上施加的压力可以被忽略。第二传递流体T2在压差传感器440上方和下方的高度H4可以从传感器轴线A”延伸到环状室420的外半径。因此，由第二传递流体T2施加的这些压力彼此平衡，并且不会在第一压力P1与第二压力P2之间的压差的测量中引入误差。
主膜片416a和辅膜片416b可以具有多种配置。一般来说，主膜片416a和辅膜片416b可以由与第一流体F1、第二流体F2、第一传递流体T1和第二传递流体T2中的任一个接触都不会降解的材料形成。形成主膜片416a和辅膜片416b的材料可以被配置为在服务中施加的力/压力下经历完全可逆的变形(例如，弹性变形)。
在图6A所示的一个实施方案中，主膜片416a和辅膜片416b可以是单膜片600的形式。主膜片416a可以形成单膜片600的具有大体圆形形状的中心部分，而辅膜片416b可以形成单膜片600的具有大体环状形状的外部部分。如图所示，单膜片600可以包括插入在主膜片416a与辅膜片416b之间的间隔件602。单膜片600可以是大致平坦的。间隔件602的尺寸可以被设定为横跨传感器室414的外圆周与环状室420的内圆周之间的距离。
在图6B所示的另一个实施方案中，主膜片416a和辅膜片416b可以是单独膜片604的形式。在任一种情况下，如上讨论，主膜片416a的尺寸可以被设定为横跨传感器室414，并且辅膜片416b的尺寸可以被设定为横跨环状室420。
在图7所示的又一个实施方案中，主膜片416a和辅膜片416b还可以是多个单独膜片700的形式。然而，与图6B的实施方案相比，辅膜片416b成对地提供，其具有相同的对称形状并且相对于主膜片416a(例如，关于延伸穿过主膜片416a的几何中心G的对称轴线702)对称地定位。以此方式，每一对辅膜片416b中的每个成员相对于主膜片416a的对称轴线702以相同的距离H4定位。如图所示，主膜片416a和辅膜片416b中的每一者采用圆形形状。然而，其他具有偶对称的形状是可能的，诸如正方形、矩形、六边形、八边形等。
在使用中，主膜片416a可以放置成与压差传感器404的第一传感器面412a流体连通。多个辅膜片416b也可以放置成与压差传感器404的第二传感器面412b流体连通。在图4和图5的配置中，第一传递流体T1的高度H1可以与第二传递流体T2的高度H3-H2基本上平衡(例如，在约0.1mm或更小内)。如上讨论，因主膜片416a的重量和/或辅膜片416b的重量而向压差传感器404施加的压力相对于第一传递流体T1的重量和第二传递流体T2的重量已经被认为是可忽略不计的，并且被忽略。然而，可以理解，在替代实施方案中，不满足这个条件。也就是说，因主膜片416a的重量和/或辅膜片416b的重量而向压差传感器404施加的压力相对于因第一传递流体T1的重量和/或第二传递流体T2的重量而向压差传感器404施加的压力无法忽略。在这种情况下，辅膜片416b的位置可以相对于主膜片416a的位置沿着传感器轴线A”的方向移动，以便调整高度H1、H2和H3中的任一者或多者并且进行补偿。因此，在某些实施方案中，主膜片416a和辅膜片416b可以彼此偏移，并且相对于彼此不在同一平面中。
图8A至图8C示出了呈平衡压力传感器封装802的形式的平衡压力传感器封装402的示例性实施方案。如图所示，平衡压力传感器封装802可以包括压差传感器404、包括第一主体半部804a和第二主体半部804b的主体804、膜片816，以及多个流体通路424a、424b、424c。
如图所示，膜片816采用单膜片600的形式，其中间隔件602将主模块416a与辅膜片416b分开。然而，在替代实施方案中，膜片816可以采用本文讨论的膜片(例如，600、604、700)中的任一个的形式。
第一吸入口418a和第二吸入口418b可以限定在第一主体半部804a中。如图所示，第一吸入口418a可以形成为与主膜片416a流体连通的单通道850。第二吸入口418可以形成为围绕单通道850形成并与辅膜片416b流体连通的多个离散通道852。第一主体半部804a的形状可以被配置为使得第一主体半部804a充当到其他流体通路的适配器，从而允许第一吸入口418a接收处于第一压力P1的第一流体并且允许第二吸入口418b接收处于第二压力P2的第二流体。
传感器室414和环状室420可以进一步由第一主体半部804a、第二主体半部804b和膜片816限定。第一传感器室部分414a可以限定在第一主体半部804a(例如，第一吸入口418a)与主膜片416a之间。第二传感器室部分414b可以限定在主膜片416a、第二主体半部804b与第一传感器面412b之间。第一环状室部分420a可以限定在第一主体半部804a(例如，第二吸入口418b)与辅膜片416b之间。第二环状室部分420b可以限定在辅膜片416b与第二主体半部804b之间。
如图8C进一步示出，膜片816和主体可以形成多个密封件(例如，不透流体或不透气的密封件)。第一密封件854a可以在传感器室416与环状室420之间延伸。第二密封件854b可以围绕环状室420的圆周延伸。
多个流体通路424a、424b、424c的一部分可以是弯曲的，诸如第二流体通路424b与第三流体通路424c之间的连接或过渡。
图9是示出用于压差测量的方法900的一个示例性实施方案的流程图。如图所示，该方法包括在图4至图8的背景下讨论的操作902至914。然而，在替代实施方案中，该方法可以包括更多或更少的操作，并且可以按不同于图9所示的顺序来执行操作。
在操作902中，可以在平衡压力传感器封装(例如，402、802)的主膜片(例如，416a)处接收到由第一流体(例如，F1)施加的第一压力(例如，P1)。主膜片416a可以定位在平衡压力传感器封装402、802的传感器室(例如，414)内。主膜片416a还可以将传感器室414分成第一部分414a和第二部分414b。第一传感器室部分414a可以与第一流体F1流体连通。第二传感器室部分414b可以包括压差传感器404和第一传递流体(例如，T1)。压差传感器404可以具有第一传感器面412a和相对的第二传感器面412b。压差传感器404、传感器室416和主膜片416a可以相对于传感器轴线(例如，A”)大致居中。
在操作904中，可以经由主膜片416a和第一传递流体T1将第一压力P1传递到压差传感器404的第一传感器面412a。也就是说，第一流体F1可以与主膜片416a的第一表面接触，并且将第一压力P1传递到主膜片416a。作为响应，主膜片416a可以将第一压力P1传递到第一传递流体T1，该第一传递流体与主膜片416a的第二表面接触，该第二表面与第一表面相对。与第一传感器面412a接触的第一传递流体T1还可以将第一压力P1传递到第一传感器面412a。
在操作906中，可以将第一传递流体压力传递到第一传感器面412a。如上讨论，第一传递流体压力可能是因为具有取决于定位在第一传感器面412a上方的第一传递流体T1的柱的高度H1的幅度。
在操作910中，可以在平衡压力传感器封装(例如，402、802)的辅膜片(例如，416b)处接收到由第一二流体(例如，F2)施加的第二压力(例如，P2)。辅膜片416b可以定位在平衡压力传感器封装402、802的围绕传感器室414延伸的环状室(例如，420)内。也就是说，传感器室416定位在由环状室420的圆周限定的中心空隙空间内。辅膜片416b还可以将环状室420分成第一部分426a和第二部分420b。第一环状室部分420a可以与第二流体F2流体连通。第二环状室部分420b可以包括第二传递流体(例如，T2)。第二传递流体T2还可以与第二传感器面412b流体连通(例如，经由多个流体通路424a、424b、424c)。环状室420和辅膜片416b可以相对于传感器轴线A”大致居中。
在操作912中，可以经由辅膜片416b和第二传递流体T2将第二压力P1传递到压差传感器404的第二传感器面412b。也就是说，第二流体F2可以与辅膜片416b的第一表面接触，并且将第二压力P2传递到辅膜片416b。作为响应，辅膜片416b可以将第二压力P2传递到第二传递流体T2，该第二传递流体与辅膜片416b的第二表面接触，该第二表面与第一表面相对。第二传递流体T2可以在多个流体通路424a、424c内在辅膜片416b与第二传感器面412b之间延伸，并且将第二压力P2传递到第二传感器面412b。
在操作914中，可以将第二传递流体压力传递到第二传感器面412b。如上讨论，第二传递流体压力可能是因为作用在第二传感器面412b上的第二传递流体T2的柱的净高度。流体通路424b内的第二传递流体T2的柱具有高度H3，并且其重量作用在第二传感器面412b的方向上。流体通路424a内的第二传递流体T2的柱具有高度H3，并且在与流体通路424b内的第二传递流体T2的重量方向相反的方向上施加其重量。由于高度H3大于高度H2，因此施加在第二传感器面412b上的净第二传递流体压力是在第二传感器面的方向上，并且具有取决于高度H3和H2的差值的幅度。如图4所示，差值H3-H2等于H1，与第一传递流体T1的高度相同。因此，第一传递流体压力与第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
在某些实施方案中，在压差传感器404相对于加速度方向的任何取向上，第一传递流体压力和第二传递流体压力可以在幅度上大致相等并且在方向上相反。如上讨论，主隔片416a和传感器室414可以采用对称形状(例如，圆形、正方形等)并且相对于传感器轴线A”大致居中。此外，辅膜片416b和环状室420可以相对于传感器轴线A'大致居中。这样配置之后，不论压差传感器关于施加的加速度的取向如何，第二传递流体T1的净高度差H3-H2都保持大致等于第一传递流体T1的高度H1。因此，第一传递流体压力与第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
主膜片416aq和辅膜片416b的实施方案可以变化。如上讨论，在某些实施方案中，主膜片416a和辅膜片416b可以是单膜片600的形式。单膜片600可以是单个大体圆形膜片(例如，600)的部分。主膜片416a和辅膜片416b可以通过插入在传感器室414与环状室420之间的不透流体的密封件(例如，854a)彼此分开。
主膜片416a和辅膜片416b可以在传感器轴线A”的方向上相对于彼此定位，使得第一传递流体压力与第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
本文所述的方法、系统和装置的示例性技术效果包括，通过非限制性示例，在高振动和/或加速度环境中以高准确度测量压差。在某些方面，可以独立于容纳在传感器封装内的压差传感器相对于加速度方向的取向而实现高准确度不同压力测量。有益地，可以消除在安装之后校正传感器封装的取向以维持压差测量的高准确度。
已经描述了某些示例性实施方案以提供对本文所公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的整体理解。这些实施方案的一个或多个示例在附图中示出。本领域技术人员将理解，本文具体地描述并在附图中示出的系统、装置和方法是非限制性示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可以与其他实施方案的特征组合。此类修改和变化意图包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施方案的相似命名的部件一般具有类似的特征，并且因此在特定实施方案内，每个相似命名的部件的每个特征不一定全面阐述。
如贯穿说明书和权利要求所使用，可以使用近似语言修饰任何定量表达，可以允许定量表达在不导致其涉及的基本功能改变的情况下改变。因此，由一个或多个术语诸如“约”和“基本上”修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精确度。在这里以及在整个说明书和权利要求中，范围限制可以组合和/或互换，这样的范围被认同并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。
本领域技术人员将基于上述实施方案而了解本发明的其他特征和优点。因此，本申请不受特别地示出和描述的内容显示，除非所附权利要求指明。本文引用的所有公开和参考文献通过参考以其全文明确地并入。

Claims (21)

1.一种压力感测封装，所述压力感测封装包括：
主体，所述主体包括传感器室和环状室，所述环状室围绕所述传感器室延伸，其中所述传感器室和所述环状室相对于传感器轴线大致居中；
主膜片，所述主膜片定位在所述传感器室内并且将所述传感器室分成第一部分和第二部分，其中所述第一传感器室部分被配置为经由第一吸入口接收第一压力，并且所述第二传感器室部分包括：压差传感器，所述压差传感器相对于所述传感器轴线大致居中；以及第一传递流体，所述第一传递流体被配置为将所述第一压力传递到所述压差传感器的第一传感器面；
辅膜片，所述辅膜片定位在所述环状室内并且将所述环状室分成第一部分和第二部分，其中所述第一环状室部分被配置为经由第二吸入口接收第二压力，并且所述第二环状室部分包括第二传递流体；以及
多个流体通路，所述多个流体通路经由所述第二传递流体与所述第二环状室部分和所述压差传感器的第二传感器面流体连通，其中所述第二压力经由所述辅膜片和所述第二传递流体而传递到所述第二传感器面；
其中所述主膜片和所述辅膜片在所述传感器轴线的方向上相对于彼此定位，使得因所述第一传递流体的重量而施加在所述压差传感器的所述第一传感器面上的第一传递流体压力与因所述第二传递流体的重量而施加在所述压差传感器的与所述第一传感器面相对的所述第二传感器面上的第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
2.如权利要求1所述的压力传感器封装，其中在所述压差传感器相对于加速度方向的任何取向，所述第一传递流体压力和所述第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
3.如权利要求1所述的压力传感器封装，其中所述传感器室和所述主膜片是大致圆形的。
4.如权利要求1所述的压力传感器封装，其中所述主膜片和所述辅膜片是单个大体圆形膜片的部分。
5.如权利要求4所述的压力传感器封装，其中所述主膜片和所述辅膜片通过插入在所述传感器室与所述环状室之间的不透流体的密封件而彼此分开。
6.如权利要求4所述的压力传感器封装，其中所述主膜片和所述辅膜片大致共平面。
7.如权利要求1所述的压力传感器封装，其中所述主膜片和所述辅膜片形成为单独的膜片，所述主膜片具有大致圆形形状并且所述辅膜片具有大致环状形状。
8.如权利要求7所述的压力传感器封装，其中所述主膜片和所述辅膜片大致共平面。
9.如权利要求1所述的压力传感器封装，其中因所述主膜片的重量而施加在所述压差传感器的所述第一传感器面上的第一膜片压力与因所述辅膜片的重量而施加在所述压差传感器的所述第二传感器面上的第二膜片压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
10.如权利要求9所述的压力传感器封装，其中所述主膜片和所述辅膜片不共平面。
11.如权利要求1所述的压力传感器封装，其中所述第一传递流体和所述第二传递流体是大致不可压缩流体。
12.一种用于压差感测的方法，所述方法包括：
在压差传感器封装的主膜片处接收由第一流体施加的第一流体压力，所述主膜片定位在传感器室内并且将所述传感器室分成第一传感器室部分和第二传感器室部分，所述第一传感器室部分与所述第一流体流体连通，所述第二传感器室部分包括压差传感器和第一传递流体，所述压差传感器相对于传感器轴线大致居中；
经由所述主膜片和所述第一传递流体将所述第一压力传递到所述压差传感器的第一传感器面；
将因所述第一传递流体的重量引起的第一传递流体压力传递到所述第一传感器面；
在所述压差传感器封装的辅膜片处接收由第二流体施加的第二流体压力，所述辅膜片定位在围绕所述传感器室延伸的环状室内并且将所述环状室分成第一环状室部分和第二环状室部分，所述第一环状室部分与所述第二流体流体连通，所述第二环状室部分包括与所述压差传感器的第二传感器面流体连通的第二传递流体；
经由所述辅膜片和所述第二传递流体将所述第二压力传递到所述压差传感器的所述第二传感器面；
将因所述第二传递流体的重量引起的第二传递流体压力传递到所述第二传感器面；
其中所述主膜片和所述辅膜片相对于所述传感器轴线大致居中并且在所述传感器轴线的方向上相对于彼此定位，使得所述第一传递流体压力与所述第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
13.如权利要求12所述的方法，其中在所述压差传感器相对于加速度方向的任何取向，所述第一传递流体压力和所述第二传递流体压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述传感器室和所述主膜片是大致圆形的。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述主膜片和所述辅膜片是单个大体圆形膜片的部分。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述主膜片和所述辅膜片通过插入在所述传感器室与所述环状室之间的不透流体的密封件而彼此分开。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述主膜片和所述辅膜片大致共平面。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述主膜片和所述辅膜片形成为单独的膜片，所述主膜片具有大致圆形形状并且所述辅膜片具有大致环状形状。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述主膜片和所述辅膜片大致共平面。
20.如权利要求12所述的方法，其中因所述主膜片的重量而施加在所述压差传感器的所述第一传感器面上的第一膜片压力与施加在所述压差传感器的所述第二传感器面上的第二膜片压力在幅度上大致相等并且在方向上相反。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述主膜片和所述辅膜片不共平面。
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