CN113874696B - 压力传感器组件 - Google Patents
压力传感器组件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113874696B CN113874696B CN202080033892.9A CN202080033892A CN113874696B CN 113874696 B CN113874696 B CN 113874696B CN 202080033892 A CN202080033892 A CN 202080033892A CN 113874696 B CN113874696 B CN 113874696B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- pressure
- evaluation circuit
- sensor
- amplifiers
- 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
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 106
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L15/00—Devices or apparatus for measuring two or more fluid pressure values simultaneously
-
- 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
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/069—Protection against electromagnetic or electrostatic interferences
-
- 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
- G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
- G01L19/083—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication electrical
-
- 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
- G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
提出一种用于确定流体的或者气态的介质的至少一个压力p的传感器组件(110)。所述传感器组件(110)具有至少一个压力接管(112)。所述压力接管(112)具有能以所述流体的或者气态的介质加载的膜(116)作为压力传感器。所述传感器组件(110)此外包括至少一个传感器模块(114)。所述传感器模块(114)具有至少一个传感器芯片(124)。所述至少一个传感器芯片(124)具有至少两个布置在所述膜(116)上的测量元件(130,131)。所述传感器组件(110)此外具有至少一个分析评价电路(142)。所述分析评价电路(124)设置用于,检测布置在所述膜(116)上的至少两个测量元件(130,131)的至少两个信号。所述至少两个测量元件(130,131)分别与单独的放大器(143,144)连接。所述放大器(143,144)具有不同的放大系数。
Description
背景技术
从现有技术已知多种用于确定流体的介质、即液体和/或气体的压力的装置。在此,这些装置尤其可以涉及微机械的压力传感器,如它们例如从Konrad Reif(编者):在机动车中的传感器(Sensor im Kraftfahrzeug)的2012年的第二版的134-136页已知。例如在WO2009/067449 A1和DE10 2007 029 356 A1中公开了另外的压力传感器。
WO2009/067449 A1公开了一种组合的液体压力传感器组件和蒸汽压力传感器组件,其包括主体和用于使主体与燃料泵模块法兰耦合的安装区段,所述燃料泵模块法兰定义在燃料箱的内侧和外侧之间的边界面。液体压力传感器被安装在主体的留空中,以便检测在燃料箱中的燃料的液体压力。蒸汽压力传感器被安装在主体的留空中,以便检测在燃料箱中的燃料蒸汽的蒸汽压力。导电的连接器与主体连接,以便提供用于液体压力传感器和蒸汽压力传感器的功率。
DE10 2007 029 356 A1公开了一种差压传感器。压差传感器具有壳体、第一和第二压力检测元件、第一和第二压力入口通道和差压确定元件。第一和第二压力检测元件工作用于分别检测第一和第二压力(A,B)。第一和第二压力入口通道设置用于,分别将第一和第二压力(A,B)供给第一和第二压力检测元件。差压确定元件工作用于由通过第一和第二检测元件检测的第一和第二压力之间的差确定差压。第一和第二压力检测元件具有相同的形状和尺寸并且在壳体中关于参考对称地布置。第一和第二压力入口通道也具有相同的形状和尺寸并且在壳体中关于参考对称地定位。
压力传感器通常这样设计,使得它们在预先给定的压力范围内提供具有高可重复性的最优结果,使得测量精确度尽可能高。在此,传感器可以例如涉及压阻式压力传感器,在所述压阻式压力传感器中,膜被待测量的压力加载。在膜上安装有至少一个应变测量元件。由于膜在压力下的变形,应变测量元件变形并且因而改变其阻抗。在此,阻抗使用于确定压力。为了补偿温度影响,多个测量元件大多借助于桥接电路耦合。
然后,在分析评价电路中处理桥接电路的信号。如果要在一确定的压力范围内使用传感器,则在测量系统中的膜的灵敏性要与分析评价电路相配合,以便例如最优地充分利用A/D转换器的ASIC。为此,使用最大的压力作为参照。这造成:在部分负荷范围内,相对的偏差通常特别高。尤其是,在多个测量范围内特别准确地测量的压力传感器是值得期待的。
发明内容
因此,提出了一种用于确定流体的或者气态的介质、尤其是液体和/或气体的至少一个压力p的传感器组件,以及提出一种用于运行传感器组件的方法。
“传感器组件”在本发明的范畴下基本上可以理解为这样的任意设备,该任意设备可以确定压力并且该任意设备可以相应于压力地产生例如至少一个测量信号、例如电测量信号,例如电压或者电流。
传感器组件尤其可以设置为用于在机动车中使用。例如,传感器组件可以设置为用于在机动车、例如电动车辆的驱动系和/或传动装置和/或热管理系统中使用。然而,传感器组件的其他构型形式和使用领域原则上也是可能的。
用于确定流体的或者气态的介质的压力的传感器组件具有压力接管,该压力接管具有膜作为压力接收器。该膜在运行时被流体的或者气态的介质加载。传感器组件包括一个或者多个传感器模块,所述一个或者多个传感器模块又具有一个或者多个传感器芯片。这样的传感器芯片具有至少两个布置在膜上的测量元件。此外,传感器组件具有至少一个分析评价电路。分析评价电路设置为用于,感测布置在膜上的至少两个测量元件的至少两个信号。至少两个测量元件分别与单独的放大器连接。至少两个放大器具有不同的放大系数。
由此,基本上可能的是,借助于一个传感器芯片对各个测量元件的信号不同地进行处理。因此,原则上可以针对不同的测量范围优化地适配传感器芯片。
由从属权利要求的特征得出有利构型。
因此,与放大器连接的信号分析评价电路可以根据需要地处理信号。因为测量元件被它们各自的放大器针对不同的测量范围进行优化,信号分析评价电路原则上具有这样的任务:根据状况选择更合适的信号并且可选地借助于其他信号对该信号进行验证。最终,信号分析评价电路可以由放大器的放大器输出信号算出输出信号,然后,该输出信号离开分析评价电路。
在此,不同的测量元件可以具有基本相同的构造并且仍可以针对不同的测量范围进行适配。
在本发明的另一方面,提出一种用于运行用于确定流体的或者气态的介质的压力p的传感器组件的方法。传感器组件具有压力接管。压力接管具有可被流体的或者气态的介质加载的膜作为压力接收器。传感器组件包括至少一个传感器模块。传感器模块具有至少一个传感器芯片。此外,至少一个传感器芯片具有至少两个布置在膜上的测量元件。此外,传感器组件具有至少一个分析评价电路。分析评价电路感测布置在膜上的至少两个测量元件的至少两个信号。至少两个测量元件分别与单独的放大器连接。至少两个放大器具有不同的放大系数并且至少两个放大器与信号分析评价电路连接。信号分析评价电路由至少两个放大器的放大器输出信号算出输出信号。
信号分析评价电路可以感测至少两个放大器的放大器输出信号并且可以根据至少两个放大器的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。
信号分析评价电路可以感测至少两个放大器的放大器输出信号,并且,当所有放大器输出信号低于预给定的下阈值SG2时,在使用小压力函数的情况下使用最大的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。即,信号分析评价电路可以由放大器的放大器输出信号算出输出信号。为此,信号分析评价电路可以感测放大器的放大器输出信号并且将这些放大器输出信号与预给定的下阈值相比较。当所有放大器输出信号低于预给定的下阈值时,这等同于存在小压力。与具有最大的放大系数的放大器连接的测量元件在这种情况下最好地适用于测量。因此,信号分析评价电路原则上使用最大的放大器输出信号并且使用与此相应的小压力函数来算出信号分析评价电路的输出信号。
信号分析评价电路可以感测至少两个放大器的放大器输出信号,并且当所有放大器输出信号高于预给定的上阈值SG1时,在使用高压力函数的情况下使用最小的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。即,信号分析评价电路可以感测放大器的放大器输出信号并将这些放大器输出信号与上阈值进行比较。当所有的放大器输出信号高于预给定的上阈值时,则这等同于存在高压力。与具有最小的放大系数的放大器连接的测量元件在这种情况下原则上最好地适用于测量。因此,信号分析评价电路使用最小的放大器输出信号并且使用与此相应的高压力函数来算出信号分析评价电路的输出信号。
传感器组件可以包括恰好两个测量元件。信号分析评价电路可以感测两个放大器的放大器输出信号,并且当两个放大器输出信号高于预给定的阈值SG1时,在使用高压力函数的情况下可以使用较小的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号,否则在使用低压力函数的情况下可以使用较大的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。因此,如果传感器组件具有恰好两个测量元件,则信号分析评价电路可以可选地感测两个放大器的放大器输出信号并且将它们与恰好一个第一阈值进行比较。如果两个放大器输出信号高于该预给定的第一阈值,则根据第一变型,在使用高压力函数的情况下可以使用较小的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。原则上,只要两个放大器输出信号不高于该预给定的第一阈值,则在使用低压力函数的情况下使用较大的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。
如以上已解释的那样,传感器组件可以包括恰好两个测量元件。信号分析评价电路可以感测两个放大器的放大器输出信号,并且当两个放大器输出信号低于预给定的阈值SG2时,在使用低压力函数的情况下可以使用较大的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。否则在使用高压力函数的情况下可以使用较小的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。同样地,信号分析评价电路可以感测两个放大器的放大器输出信号并且将这两个放大器输出信号与恰好一个预给定的第二阈值进行比较。即,当两个放大器输出信号低于该预给定的第二阈值时,在使用低压力函数的情况下使用较大的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。只要两个放大器输出信号不低于该预给定的第二阈值,则在使用高压力函数的情况下使用较小的放大器输出信号来算出信号分析评价电路的输出信号。
预给定的第一阈值和预给定的第二阈值原则上是不等同的。预给定的第一阈值可以大于预给定的第二阈值。如果要在压力相等时相应地进行切换,则所述第一阈值和第二阈值由放大器输出信号的特性曲线得出。
此外,传感器芯片可以具有至少一个布置在膜上的第三测量元件,该第三测量元件与分析评价电路中的又一个单独的放大器连接。信号分析评价电路可以感测至少三个放大器的放大器输出信号并且根据放大器输出信号在使用所配属的压力函数的情况下使用放大器输出信号来算出分析评价电路的输出信号。即,如果传感器组件具有至少三个布置在膜上的测量元件,这些测量元件全部与具有各自的放大系数的单独的放大器在分析评价电路中连接,则信号分析评价电路可以包括至少三个放大器的放大器输出信号。根据不同的放大器输出信号,可以使用具有所配属的压力函数的放大器输出信号并且可以算出分析评价电路的输出信号。
信号分析评价电路可以用分别对应的压力函数来处理多个放大器的放大器输出信号并且将结果相互比较,其中,在高于预给定的差时输出警告信号。因此,最终,可以可选地进行可信性检验,在所述可信性检验时,信号分析评价电路用分别对应的压力函数来处理多个放大器的放大器输出信号。在理想的条件下,所有结果应相同。然而,由于具体的设计和制造公差,结果有所不同。如果通过高于预给定的差而识别出:结果显著地相互偏差,则这是“存在的错误”的标志,使得输出警告信号。
在本发明的范畴下,“传感器组件”原则上可以理解为这样的任意设备,所述任意设备可以确定压力并且所述任意设备可以相应于压力地产生例如至少一个测量信号、例如电测量信号,例如电压或者电流。传感器组件尤其可以设置为用于在机动车中使用。例如,传感器组件可以设置为用于在机动车、例如电动车辆的驱动系和/或传动装置和/或热管理系统中使用。然而,传感器组件的其他的构型方式和应用领域原则上也是可能的。
尤其是,传感器组件可以设置为用于,确定、尤其是测量位于压力范围以内的流体介质压力p。例如,压力范围可以是0≤p≤100bar的范围、优选0≤p≤50bar的范围、特别优选0≤p≤20bar的范围。尤其,传感器组件可以设置为用于,带有测量结果与实际存在压力的最大允许偏差地确定所提到的压力范围以内的压力p。在此,允许的最大偏差可以例如以实际存在压力的、例如流体介质的额定压力的百分比(%)来给定。尤其,传感器组件可以设置为用于,带有0%直至3%(包含)的最大偏差、优选0%直至2%(包含)的最大偏差、更优选0%直至1%(包含)的最大偏差、特别优选0%直至0.5%(包含)的最大偏差地确定流体介质的压力p。例如,传感器组件可以设置为用于,确定在低压力范围,尤其0bar直至2bar的压力范围以内的压力,以及确定在高压力范围、尤其15bar至20bar的压力范围以内的压力。例如,传感器组件可以设置为用于,带有0bar直至0.08bar的偏差地确定在0bar直至2bar的范围内的流体介质压力。例如,传感器组件此外可以设置为用于,带有0bar直至0.3bar的偏差30地确定在15bar直至20bar的范围内的流体介质压力。
在本发明的范畴下,“压力接收器”原则上可以理解为这样的构件,该构件设置为用于,接收流体介质的压力。尤其是,压力接收器可以具有至少一个、优选多个测量表面。例如,压力接收器可以构造为传感器模块的膜,该膜设置为用于,被来自压力接管的流体介质加载。
在本发明的范畴下,“膜”原则上可以理解为这样的任意的薄的分离层,该分离层构成双向张紧的面。例如,膜可以这样布置,使得该膜由于流体介质压力而弹性地形变,即具有可逆的形状变化。尤其是,膜的形变的表现形式可以与流体介质压力有关。例如,膜的形状变化可以与流体介质压力相关联。
在本发明的范畴下,“压力接管”原则上可以理解为这样的元件,该元件具有至少两个端部,所述至少两个端部通过空腔、例如管相互连接,并且所述元件设置为用于,借助于液体和/或气体、优选借助于流体介质将压力从压力接管的第一端部引导到压力接管的至少一个第二端部。尤其是,压力接管在此可以设置用于,具有尺寸稳定性,即,即使在由于流体压力而负载时也保持该压力接管的几何形状。尤其,压力接管可以包括这样的材料,该材料具有比由流体介质所施加的或者可施加的压力更高的强度。在此,压力接管优选可以由铝或者黄铜制造。以同样有利的方式,也可以想到压力接管由铝合金或者黄铜合金或者其他轻金属合金来制造。尤其,压力接管也可以由形状稳定的任意其他材料来制造。尤其是,压力接管可以具有对于流体介质而言可进入的内部空间、钻孔、例如气缸钻孔。在此,内部空间可以通过压力供应部与传感器模块的膜连接。例如,内部空间可以这样与传感器模块的膜连接,使得膜可以被流体介质、优选被相等的流体介质和/或相同的压力加载。
在本发明的范畴下,“压力供应部”原则上可以理解为这样的任意通道系统,该通道系统设置为用于,将流体介质引导到限定的部位,优选在此不影响流体介质的压力。例如,压力供应部可以具有至少一个入口和出口。尤其,压力供应部可以构造为用于,将流体介质从压力供应部的入口引导到压力供应部的出口,而在此不改变流体介质的压力。
传感器模块不但可以居中地定位在膜上以便生成尽可能大的传感器信号,或者也可以定位在边缘上以便通过在边缘上的较小形变而生成尽可能小的传感器信号。
具有不同的放大系数的放大器可以是相同的放大器,或者也可以是不同的结构元件。重要的是,这些放大器对同类的输入信号以不同方式进行再处理,其中,通常在输入信号相同的情况下,一个放大器的放大器输出信号是另一放大器的放大器输出信号的数倍或者一部分。
例如,第一放大器可以设计为用于0bar至100bar(包含)、优选2bar(包含)至60bar(包含)、更优选5bar(包含)至50bar(包含)、特别优选7bar(包含)至40bar(包含)的压力范围。此外,第二放大器可以设计为用于0bar至20bar(包含)、优选0bar至15bar(包含)、更优选0bar至10bar(包含)、特别优选0bar至5bar(包含)的压力范围。
传感器模块可以具有恰好一个传感器芯片。传感器芯片可以具有至少两个测量元件。在本发明的框架下,“传感器芯片”原则上可以理解为具有至少一种传感器功能的任意元件。尤其是,传感器芯片可以一体地构型并且可以例如构型为半导体芯片或者陶瓷芯片。传感器芯片可以具有例如至少一个膜。优选地,测量元件可以布置在传感器芯片的至少一个膜上。尤其是,测量元件可以具有由电阻层制成的测量电桥、例如所谓的惠斯登电桥。替代地或附加地,至少一个测量元件也可以是电容式的测量元件。
在本发明的范畴下,“测量元件”原则上可以理解这样的任意元件,所述元件设置为用于,通过电信号、例如电压的变化和/或电流来显示或者指示物理的改变,例如应变和/或应力。在此,测量元件可以设置为用于分别产生信号。尤其,测量元件可以设置为用于,例如通过电阻的变化来产生电信号。信号可以与流体介质压力具有关联。例如,信号可以与流体的或者气态的介质的压力有关。优选地,测量元件可以设置为用于分别产生与流体介质压力具有比例关系的信号。
此外,传感器芯片可以包括至少一个空腔。尤其是,传感器芯片可以完全包围和/或围住空腔。优选地,传感器芯片可以这样围住空腔,使得空腔的至少一个壁分别包括至少一个膜。尤其是,在空腔中可以存在负压、例如比紧挨着传感器芯片的周围环境中的压力更小的压力。例如,空腔可以包含真空。尤其是,在空腔的内部中可能存在负压。
此外,传感器组件可以具有至少一个分析评价电路。分析评价电路在此尤其可以设置为用于,感测至少两个测量元件的至少两个信号。例如,分析评价电路可以设置为用于,感测至少两个测量元件的信号,这两个测量元件分别布置在膜上。在本发明的范畴下,“分析评价电路”原则上可以理解为这样的任意电路,该电路设置为用于接收至少一个信号并且从该信号中推导出至少一个信息。尤其,分析评价电路可以具有多个线路、尤其在逻辑上相互联结的导电的导体路径。例如,分析评价电路可以是电子电路、处理器、集成开关电路、例如专用集成电路(ASIC),或可比较电路。尤其是,分析评价电路可以设置为用于,对从至少一个信号获得的信息进行转发。例如,待由分析评价电路转发的输出信号可以是数字输出信号、例如LIN或者SENT,或者替代地是模拟输出信号、例如辐射测量的输出信号。
信号分析评价电路尤其可以设置为用于,对放大器的信号交替地进行分析评价。在本发明的范畴下,信号的“交替的分析评价”原则上可以理解为对信号的替代的解释。例如,两个信号的交替的分析评价可以是对信号的轮流的探究。尤其是,对两个信号的交替的分析评价可以是在时间上错开的分析评价、尤其不同时发生的分析评价。例如,对两个信号的交替的分析评价可以理解为,对第一信号的分析评价在对第二信号的分析评价之前发生,其中,分别仅对两个信号中的一个信号进行分析评价,尤其不同时对两个信号进行分析评价。然后,例如存储第一信号并且此后将其与之后生成的第二信号一起进行处理。
达到阈值压力也可能触发分析评价中的变换,例如从对第一信号进行分析评价切换到对第二信号进行分析评价。
此外,分析评价电路可以设置为用于,同时分析评价两个测量元件或放大器的信号。尤其是,例如可以借助于分析评价电路对测量元件的信号执行同时的分析评价。尤其是,分析评价电路可以设置为用于,根据由操控和分析评价单元产生的控制信号来对测量元件或放大器的信号进行分析评价。例如,由操控和分析评价单元产生的控制信号可能影响借助于分析评价电路执行的、对信号的分析评价。尤其是,控制信号可以控制对由不同的测量元件产生的信号的分析评价。例如,分析评价电路在分析评价信号时的方法和/或借助于分析评价电路对信号进行分析评价的流程可能被控制信号影响。在本发明的范畴下,“操控和分析评价单元”原则上可以理解为这样的任意系统,该系统设置为用于控制对任意信号的接收和/或分析评价。尤其是,操控和分析评价单元可以设置为用于,对分析评价、例如通过使用分析评价单元进行的分析评价进行监控。例如,操控和分析评价电路尤其可以包括控制器、计算机、处理器或者类似系统。
与已知的设备和方法相比,所提出的设备和所提出的方法具有许多优点。原则上,可以在不同的压力范围中执行测量。由此原则上能够实现,不但在下压力范围中而且在上压力范围中实现压力测量的小公差。通过分别将单独的放大器用于测量元件、尤其是用于路径的分离可以实现较高的信号不相关度。这可能导致更好的可信性特性。此外,通过信号的脱耦可以防止通道之间的串扰,并且可以改进电磁相容性。
附图说明
从对优选的实施例的随后的说明中得出本发明的另外的可选的细节和特征,所述优选的实施例在附图中示意性地示出。附图示出:
图1以俯视图的截面图示出传感器组件的实施例;
图2示出具有两个测量元件的、根据本发明的传感器组件的特性曲线;以及
图3示出具有三个测量元件的、根据本发明的传感器组件的特性曲线。
具体实施方式
图1示出具有压力接管112的传感器组件110,在所述压力接管处,被处在压力p下的、流体的或者气态的介质填充的空间115被膜116封闭。具有传感器芯片124的传感器模块114与膜116形状锁合地连接。传感器芯片124具有两个布置在膜116上的、基本上相同地构造的测量元件130,131。传感器组件110具有分析评价电路142。在该分析评价电路142中有两个放大器143,144,在这两个放大器中,每个放大器143,144分别与测量元件130,131连接。两个放大器143,144具有不同的放大系数。两个放大器143,144在输出侧在分析评价电路142中与信号分析评价电路145连接。信号分析评价电路145由至少两个放大器143,144的放大器输出信号算出输出信号。
在运行时,以压力p加载膜116,由此,该膜连同测量元件130,131一起形变。两个测量元件130,131的信号-除了制造公差之外-是相同的并且被分开地转发给两个放大器143,144。在这两个放大器143,144中,以不同的放大系数对两个测量元件130,131的信号进行再处理,使得第二放大器143的放大器输出信号特别适用于感测大压力而第一放大器144的放大器输出信号特别适用于感测较小压力。在信号分析评价电路145中,对两个放大器143,144的两个放大器输出信号进行如下探究:存在大的还是小的压力p。与此相应地,选择对于当前压力来说更适合的放大器143,144的放大器输出信号并且计算和输出相应于在空间115中的压力的输出信号。
图2示出放大器输出信号的特性曲线。用I标记测量元件131的信号的陡峭特性曲线,该陡峭特性曲线在所配属的第一放大器144中被以大的放大系数处理。用II标记测量元件130的信号的较平缓特性曲线,该信号在所配属的第二放大器143中被以较小放大系数处理。传感器组件110基于最大压力pmax设计。两个放大器143,144都可以产生最大信号Smax。
在相对较小的压力p1下,第一放大器144根据特性曲线I产生相对较高的信号SI,1,而第二放大器143根据特性曲线II生成较小信号SII,1。因为本发明的目的是处理尽可能大的信号,因此这两个信号SI,1,SII,1都被馈送给信号分析评价电路145并且与第一阈值SG1进行比较。因为两个信号SI,1,SII,1小于第一阈值SG1,所以较大信号SI,1在信号分析评价电路145中被所选择的放大器的相应函数加工,使得信号分析评价电路145可以输出与压力p1相应的信号。
P1=fI(SI,1)
在较大压力P2下,第一放大器144根据特性曲线I产生相对较高的信号SI,2,而第二放大器143根据特性曲线II生成较小信号SII,2。因为输出信号不可以高于Smax,在这种情况下SI,2相当于最大值Smax。这里,两个信号SI,1,SII,2都被馈送给信号分析评价电路145并且与第一阈值SG1比较。因为信号SI,2大于第一阈值SG1,较小信号SII,2在信号分析评价电路145中被所选择的放大器的相应函数加工,使得信号分析评价电路145可以输出与压力p2相应的信号。
P2=fII(SII,2)
代替第一阈值SG1,可以替代地使用第二阈值SG2。在切换压力ps保持不变的情况下,在特性曲线I上出现第一阈值SG1以及在特性曲线上出现第二阈值SG2。在使用第二阈值SG2的情况下,只要两个放大器143,144的放大器输出信号高于第二阈值SG2,则使用与第二测量元件132和第二放大器143相关联的特性曲线II。一旦压力下降并且在这里第二放大器143的放大器输出信号低于第二阈值SG2,则使用与第一测量元件131和第一放大器144相关联的特性曲线I。
图3示出根据本发明的具有三个测量元件的传感器组件的特性曲线。如果所有放大器输出信号高于特定的极值,则选择最平缓的特性曲线II;如果所有放大器输出信号低于特定的另一极值,则选择最陡峭的特性曲线I。在这两者之间的情况下选择第三特性曲线III。
根据本发明,也可以以相应的算法使用多于三个测量元件。
在所有所述方法中,可以进行可信性检验。在此,不仅根据所选择的特性曲线或根据所选择的算法来求取压力,而且为了控制也借助于其他特性曲线和配属给该其他特性曲线的测量元件和放大器来求取。如果差高于预给定的量值,则这是关于错误的标志并且可以以警告信号输出。
Claims (2)
1.用于运行用于确定流体的介质的至少一个压力p的传感器组件(110)的方法,其中,所述传感器组件(110)具有压力接管(112),其中,所述压力接管(112)具有能被流体的所述介质加载的膜(116)作为压力接收器,其中,所述传感器组件(110)包括至少一个传感器模块(114),其中,所述传感器模块(114)具有至少一个传感器芯片(124),其中,所述传感器组件(110)具有至少两个布置在所述膜(116)上的测量元件(130,131),其中,所述传感器组件(110)还具有至少一个分析评价电路(142),
其中所述分析评价电路(142)感测布置在所述膜(116)上的至少两个测量元件(130,131)的至少两个信号,所述至少两个测量元件(130,131)分别与单独的放大器(143,144)连接,所述放大器(143,144)具有不同的放大系数,所述放大器(143,144)与信号分析评价电路(145)连接,所述信号分析评价电路(145)感测所述放大器(143,144)的放大器输出信号并且根据所述放大器(143,144)的放大器输出信号算出所述信号分析评价电路(145)的输出信号,其中,设置有恰好两个测量元件(130,131)并且所述两个测量元件(130,131)具有相同的构造,其特征在于,所述至少一个传感器芯片(124)具有布置在所述膜(116)上的所述两个测量元件(130,131),
如果两个放大器输出信号高于第一阈值(SG1),在使用高压力函数的情况下使用较小的放大器输出信号来算出所述信号分析评价电路(145)的输出信号,否则,在使用低压力函数的情况下使用较大的放大器输出信号来算出所述信号分析评价电路(145)的输出信号;或者
如果两个放大器输出信号低于第二阈值(SG2),在使用低压力函数的情况下使用较大的放大器输出信号来算出所述信号分析评价电路(145)的输出信号,否则,在使用高压力函数的情况下使用较小的放大器输出信号来算出所述信号分析评价电路(145)的输出信号。
2.根据权利要求1所述的用于运行传感器组件(110)的方法,其特征在于,所述信号分析评价电路(145)用分别对应的压力函数来处理所述两个放大器(143,144)的放大器输出信号并且将结果相互比较,其中,在高于预给定的差时输出警告信号。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019203016.5A DE102019203016A1 (de) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens eines Drucks eines fluiden oder gasförmigen Mediums |
DE102019203016.5 | 2019-03-06 | ||
PCT/EP2020/052093 WO2020177953A1 (de) | 2019-03-06 | 2020-01-29 | Drucksensoranordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113874696A CN113874696A (zh) | 2021-12-31 |
CN113874696B true CN113874696B (zh) | 2024-06-07 |
Family
ID=69374307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080033892.9A Active CN113874696B (zh) | 2019-03-06 | 2020-01-29 | 压力传感器组件 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3935361B1 (zh) |
CN (1) | CN113874696B (zh) |
DE (1) | DE102019203016A1 (zh) |
WO (1) | WO2020177953A1 (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52138981A (en) * | 1976-05-17 | 1977-11-19 | Hitachi Ltd | Stress indicator |
EP0460498A3 (en) * | 1990-06-04 | 1992-08-19 | Dynamic Engineering Inc. | Automatic transducer selection system for pressure measurement |
JP2009168616A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Toyota Motor Corp | 圧力検出装置 |
CN101621961A (zh) * | 2007-01-17 | 2010-01-06 | 视觉股份公司 | 用于检测眼液中的分析物的眼传感器 |
DE102010035862A1 (de) * | 2010-08-30 | 2012-03-01 | Ifm Electronic Gmbh | Diagnosefähige resistive Druckmesszelle |
CN103052870A (zh) * | 2010-08-30 | 2013-04-17 | Ifm电子股份有限公司 | 具有诊断功能的电阻式压力测量单元 |
DE102012203850A1 (de) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | Robert Bosch Gmbh | Druckmessanordnung |
CN104007326A (zh) * | 2014-06-16 | 2014-08-27 | 吉林大学 | 一种快速预测车用线束串扰频域动态特性的方法 |
WO2015044185A1 (de) * | 2013-09-28 | 2015-04-02 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Sensorik zur detektion von phasen und/oder phasenübergängen bei peritonealdialysebehandlungen |
CN107615034A (zh) * | 2015-05-28 | 2018-01-19 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于感测流体介质的压力的装置和用于制造所述装置的方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4940786B2 (ja) | 2006-06-29 | 2012-05-30 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
US7743750B2 (en) | 2007-11-19 | 2010-06-29 | Robert Bosch Gmbh | Fuel liquid and vapor pressure sensor |
-
2019
- 2019-03-06 DE DE102019203016.5A patent/DE102019203016A1/de active Pending
-
2020
- 2020-01-29 WO PCT/EP2020/052093 patent/WO2020177953A1/de unknown
- 2020-01-29 CN CN202080033892.9A patent/CN113874696B/zh active Active
- 2020-01-29 EP EP20702460.5A patent/EP3935361B1/de active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52138981A (en) * | 1976-05-17 | 1977-11-19 | Hitachi Ltd | Stress indicator |
EP0460498A3 (en) * | 1990-06-04 | 1992-08-19 | Dynamic Engineering Inc. | Automatic transducer selection system for pressure measurement |
CN101621961A (zh) * | 2007-01-17 | 2010-01-06 | 视觉股份公司 | 用于检测眼液中的分析物的眼传感器 |
JP2009168616A (ja) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Toyota Motor Corp | 圧力検出装置 |
DE102010035862A1 (de) * | 2010-08-30 | 2012-03-01 | Ifm Electronic Gmbh | Diagnosefähige resistive Druckmesszelle |
CN103052870A (zh) * | 2010-08-30 | 2013-04-17 | Ifm电子股份有限公司 | 具有诊断功能的电阻式压力测量单元 |
DE102012203850A1 (de) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | Robert Bosch Gmbh | Druckmessanordnung |
WO2015044185A1 (de) * | 2013-09-28 | 2015-04-02 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Sensorik zur detektion von phasen und/oder phasenübergängen bei peritonealdialysebehandlungen |
CN104007326A (zh) * | 2014-06-16 | 2014-08-27 | 吉林大学 | 一种快速预测车用线束串扰频域动态特性的方法 |
CN107615034A (zh) * | 2015-05-28 | 2018-01-19 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于感测流体介质的压力的装置和用于制造所述装置的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3935361B1 (de) | 2023-09-06 |
CN113874696A (zh) | 2021-12-31 |
DE102019203016A1 (de) | 2020-09-10 |
EP3935361A1 (de) | 2022-01-12 |
WO2020177953A1 (de) | 2020-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9869600B2 (en) | Pressure sensor | |
US20080022779A1 (en) | Pressure Sensor | |
US8910525B1 (en) | Eccentric load sensing device used to sense differential pressures | |
US20110259109A1 (en) | Sensor system, method for operating a sensor system, and method for manufacturing a sensor system | |
CN113874696B (zh) | 压力传感器组件 | |
US8281665B2 (en) | Pressure sensor assembly | |
KR102011005B1 (ko) | 압력 및 수분 통합 센서 | |
US7418871B2 (en) | Method for detecting a pressure of a medium and pressure measuring device | |
EP3995802B1 (en) | Dual pressure sensor | |
US20060162419A1 (en) | Measuring device with plausibility check | |
US6819118B2 (en) | Sensing device | |
US8365605B2 (en) | Jointless pressure sensor port | |
WO2017058889A1 (en) | Solid state fuel level sensor | |
US11137309B2 (en) | Strain gauge type pressure sensing | |
JP4682792B2 (ja) | 圧力センサ | |
US10473544B2 (en) | Device and a method for measuring a fluid pressure and for verifying the fluid pressure that has been measured | |
US11994443B2 (en) | Sensing device with gauge | |
US10514312B2 (en) | Hydraulic pressure sensor for a vehicle | |
US20160299027A1 (en) | Device for determining a pressure and method for manufacturing the same | |
EP4403895A1 (en) | Split-stacked full-bridge pressure sensor | |
JP2004533968A5 (zh) | ||
US20240102873A1 (en) | Notification Sensor Arrangement for a Differential Pressure Sensor and a Method for Outputting a Sensed Warning Signal | |
EP1552260B1 (en) | Pressure sensor and production thereof | |
US20170184468A1 (en) | Sensor for detecting a pressure of a fluid medium | |
Kadam et al. | Excitation voltage compensation for piezo resistive sensors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |