DD244818A1 - Membrananordnung fuer drucksensoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membrananordnung fuer einen Drucksensor, die auf der Basis akustischer Oberflaechenwellen zur Druckmessung in Gasen, Gasgemischen und Fluessigkeiten in allen Gebieten der Technik Anwendung findet. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Membrananordnung fuer Drucksensoren zu entwickeln, die durch geometrische Variation einer Membranschichtstruktur und durch eine geeignete Positionierung der Membranschichtstruktur ueber der Oberflaeche eines AOW-Bauelementes eine vorzugsweise druckproportionale mechanische Deformation der Membran bewirkt und eine Erhoehung der Empfindlichkeit erreicht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass eine Membranschichtstruktur aus einer elektrisch leitenden Grundschicht mit einer darauf angeordneten elektrisch nichtleitenden Deckschicht besteht und dass die Membranschichtstruktur mit einer Membranaufnahme- und Spannvorrichtung in einem Grundabstand von 5 bis 100 mm wahlweise ueber den Interdigitalwandlerstrukturen, ueber der Wandlermittenflaeche oder ueber der gesamten Oberflaeche eines AOW-Bauelementes fixiert ist.

Description

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Die Membranschichtstruktur kann auch aus einer elektrisch nichtleitenden Grundschicht und einer elektrisch leitenden

Deckschicht bestehen.

Es ist zweckmäßig, daß die Membranschichtstruktur beliebig in ihrer geometrischen Form und Dicke ausgebildet ist.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt eine Membrananordnung für einen Drucksensor mit einer Membranschichtstruktur 1, die aus einer elektrisch leitenden Grundschicht 2 mit einer darauf angeordneten elektrisch nichtleitenden Deckschicht 3 besteht. Die Membranschichtstruktur 1 ist mit einer Membranaufnahme- und Spannvorrichtung 4 in einem Grundabstand von 5 bis 100/xm wahlweise über den Interdigitalwandlerstrukturen 5, über der Wandlermittenfläche 6 oder über der gesamten Oberfläche eines AOW-Bauelementes 7 fixiert. Die Membranschichtstruktur 1 kann auch aus einer elektrisch nichtleitenden Grundschicht 2 und einer elektrisch leitenden Deckschicht 3 bestehen. Die Membranschichtanordnung kann auch beliebig in ihrer geometrischen Form und Dicke ausgebildet sein.

Durch die erfindungsgemäße Membrananordnung wird unter Ausnutzung des Effektes eines abdeckungsabhängigen Feldkurzschlusses des mit der AOW-Anregung und AOW-Ausbreitung verbundenen elektrischen Feldes die Empfindlichkeit der Druckeinwirkung auf die Membran-Bauelementeanordnung durch die Positionierung und die geometrische Form der Membranschichtstruktur 1 beeinflußt. Die Dicke der Membranschichtstruktur 1 ist ebenfalls ausschlaggebend für diesen Effekt: Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß eine Möglichkeit der Empfindlichkeitserhöhung gegenüber der Meßgröße Druck durch räumliche Anordnung der Membrananordnung über der Oberfläche des AOW-Bauelementes, durch geometrische Form der Membranschichtstruktur bzw. durch Membrangestaltung geschaffen wurde, ohne die Anforderungen an das AOW-Bauelement zu verändern.

Außerdem ist eine Erweiterung der Möglichkeit der Auslegung des Druckmeßbereiches durch die Variation der Membrananordnung und der Positionierung der Membrananordnung gegeben.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Membrananordnung für Drucksensoren mit einer Membran, die mit einer Spanneinrichtung fixiert und gespannt ist und die aus elektrisch leitendem Material oder elektrisch nichtleitendem Material besteht, wobei die Membranunterseite mit einem metallischen Belag versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine Membranschichtstruktur(i) aus einer elektrisch leitenden Grundschicht (2) mit einer darauf angeordneten elektrisch nichtleitenden Deckschicht (3) besteht und daß die Membranschichtstruktur (1) miteiner Membranaufnahme- und Spannvorrichtung (4) in einem Grundabstand von 5 bis 100 μιη wahlweise über den Interdigitalwandlerstrukturen (5), über der Wandlermittenfläche (6) oder über der gesamten Oberfläche eines AOW-Bauelementes (7) fixiert ist.
2. 2. Membrananordnung für Drucksensoren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Membranschichtstruktur (1) aus einer elektrisch nichtleitenden Grundschicht (2) mit einer darauf angeordneten elektrisch leitenden Deckschicht (3) besteht.
3. 3. Membrananordnung für Drucksensoren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Membranschichtstruktur (1) beliebig in ihrer geometrischen Form und Decke ausgebildet ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Membrananordnung für Drucksensoren mit einer Membran, die mit einer Spanneinrichtung fixiert und gespannt ist und die aus elektrisch leitendem Material oder elektrisch nichtleitendem Material besteht, wobei die Unterseite mit einem metallischen Belag versehen ist.
   Die Erfindung findet Anwendung zur Druckmessung in Gasen, Gasgemischen und Flüssigkeiten in allen Gebieten der Technik.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es sind Membranlösungen bekannt, die in Einrichtungen zur Messung von Druck auf der Basis des AOW-Prinzips enthalten sind, bei denen das Substrat des akustischen Oberflächenwellenbauelementes als Membran ausgeführt ist. Eine Deformation der Geometrie der Interdigitalwandlerstruktur eines als Matched-Filter ausgeführten AOW-Bauelementes bewirkt eine druckabhängige Änderung des Oberflächensignals (DD-WP 218794). Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß die zu messende Größe Druck eine mechanische Deformation des mikroakustischen Bauelementes hervorruft. Außerdem sind Sensorparameter, wie z. B. Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit, in hohem Maße an die mechanischen Eigenschaften des Substrats geknüpft. Weiterhin erweist es sich als nachteilig, daß die Abmessungen und Toleranzen des als Membran realisierten Substrates die technisch-technologischen Kennwerte des Drucksensors festlegen. Weiterhin wurde bereits eine Lösung vorgeschlagen, bei welcher planparallel zur Oberfläche eines akustischen Oberflächenwellen- Bauelementes eine elektrisch leitende Membran mit einer Spannvorrichtung fixiert und gespannt ist. Die Membran kann bei dieser Lösung auch aus elektrisch nichtleitendem Material bestehen, wobei die Mem bra η Unterseite mit 3inem metallischen Belag versehen ist.

   Nachteilig bei dieser Membrananordnung ist die Beeinflussung der gesamten Oberfläche des AOW-Bauelementes, so daß die Empfindlichkeit der Membran-Bauelementeanordnung nur durch den Abstand der Membran zur AOW-Bauelementeoberfläche /ariiert werden kann.

   Ziel der Erfindung

   Es ist Ziel der Erfindung, eine Membrananordnung für Drucksensoren zu schaffen, die durch den Einsatz von beliebigen Wembranmaterialien oder Membranschichtstrukturen eine wesentliche Erhöhung der Empfindlichkeit gegenüber der Meßgröße — Druck — auch im Bereich kleinster Änderungen erreicht.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Membrananordnung für Drucksensoren zu entwickeln, die durch geometrische /ariation einer Membranfolie oder einer Membranschichtstruktur aus beliebigen Materialien bzw. Materialkombinationen und durch eine geeignete Positionierung der Membranschichtstruktur über der Oberfläche eines AOW-Bauelementes eine /orzugsweise druckproportionale mechanische Deformation der Membran bewirkt, die eine hohe Empfindlichkeit im Bereich cleinster Druckänderungen aufweist und die in ein Oberflächenwellensignal als Funktion des Druckes umgewandelt wird, irfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Membranschichtstruktur aus einer elastisch leitenden 3rundschicht mit einer darauf angeordneten Deckschicht besteht und daß die Membranschichtstruktur mit einer Vlembranaufnahme- und Spannvorrichtung in einem Grundabstand von 5 bis 100μνη wahlweise über den nterdigitalwandlerstrukturen, über der Wandlermittenfläche oder über der gesamten Oberfläche eines AOW-Bauelementes ixiert ist.