DE202016101491U1

DE202016101491U1 - Druckmesseinrichtung

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Publication number: DE202016101491U1
Application number: DE202016101491.3U
Authority: DE
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2016-04-04
Anticipated expiration: 2026-03-18

Abstract

Druckmesseinrichtung, mit – einem keramischen Drucksensor (1), – der einen Grundkörper (3) und eine unter Einschluss einer Druckkammer (5) auf dem Grundkörper (3) angeordnete, in Abhängigkeit von einem darauf ein irkenden zu messenden Druck (p) verformbare Messmembran (7) aus Keramik umfasst, und – der einen eine auf der Messmembran (7) angeordnete Elektrode (19) und eine auf dem Grundkörper (3) angeordnete Gegenelektrode (21) umfassenden Messkondensator (C) mit einer vom zu messenden Druck (p) und einer Temperatur des Drucksensors (1) abhängigen Kapazität auf eist, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Infrarot-Temperatursensor (25) zur berührungslosen Messung einer Temperatur des Drucksensors (1) vorgesehen ist, – ein induktiv zu Sch ingungen anregbarer elektrischer Sch ingreis vorgesehen ist, der den Messkondensator (C) und eine als elektrisch leitfähige Beschichtung auf eine Oberfläche des Drucksensors (1) aufgebrachte, insb. durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachte Sensorinduktivität (LS) umfasst, und – eine Messelektronik (23) vorgesehen ist, – die eine induktiv an den Sch ingkreis gekoppelte Messeinrichtung (27) umfasst, die im Messbetrieb eine von der Kapazität des Messkondensators (C) abhängige Eigenschaft des Sch ingkreises bestimmt, und – die den zu messenden Druck (p) anhand einer mittels des Infrarot-Temperatursensors (25) gemessenen Temperatur des Drucksensors (1) und der von der Kapazität des Messkondensators (C) abhängigen Eigenschaft des Sch ingkreises bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmesseinrichtung, mit einem keramischen Drucksensor, der einen Grundkörper und eine unter Einschluss einer Druckkammer auf dem Grundkörper angeordnete, in Abhängigkeit von einem darauf einwirkenden zu messenden Druck verformbare Messmembran aus Keramik umfasst, der einen eine auf der Messmembran angeordnete Elektrode und eine auf dem Grundkörper angeordnete Gegenelektrode umfassenden Messkondensator mit einer vom zu messenden Druck und einer Temperatur des Drucksensors abhängigen Kapazität aufweist.
Mit Drucksensoren ausgestattete Druckmesseinrichtungen werden in der Druckmesstechnik zur messtechnischen Erfassung von Drücken eingesetzt.
In Druckmesseinrichtungen können z.B. als Halbleiter-Chips ausgebildete kapazitive mikro-elektromechanische Drucksensoren eingesetzt werden, wie sie z.B. in der WO 03/106952 A2 beschrieben sind. Diese Drucksensoren umfassen einen Grundkörper und eine unter Einschluss einer Druckkammer auf dem Grundkörper angeordnete, in Abhängigkeit von einem darauf einwirkenden zu messenden Druck verformbare Messmembran. Die Messmembran besteht aus Silizium und weist auf deren dem Grundkörper zugewandten Seite eine leitfähige Schicht auf, die zusammen mit einer auf dem Grundkörper angeordneten, starren Gegenelektrode einen Kondensator bildet, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von einer druckabhängigen Durchbiegung der Messmembran verändert.
Der Grundkörper der in der WO 03/106952 A2 beschrieben Druckmesseinrichtung umfasst eine Induktivität, die mit der auf der Messmembran angeordneten leitfähigen Schicht und der starren Gegenelektrode verbunden ist. Hierzu ist der Grundkörper als mehrlagiges Substrat ausgebildet, das durch Isolationsschichten isolierte spiralförmige Leiterbahnen umfasst. Induktivität und Messkondensator bilden einen Schwingkreis, dessen vom zu messenden Druck abhängige Resonanzfrequenz drahtlos über ein eingekoppeltes elektromagnetisches Feld bestimmt werden kann.
Als Halbleiter-Chips ausgebildete kapazitive mikro-elektromechanische Drucksensoren sind jedoch nicht hitzebeständig und dürfen deshalb nur einem vergleichsweise geringen Temperaturbereich ausgesetzt werden. Darüber hinaus dürfen sie aufgrund deren mechanisch sehr empfindlichen Messmembran nicht unmittelbar einem unter dem zu messenden Druck stehenden Medium ausgesetzt werden. Stattdessen wird der zu messende Druck der Messmembran über vorgeschaltete mit einer Druck übertragenden Flüssigkeit gefüllte Druckmittler zugeführt.
Dementsprechend weisen Druckmesseinrichtungen mit kapazitiven mikro-elektromechanischen Drucksensoren einen temperaturabhängigen Messfehler auf, der sich zusammensetzt aus einem temperaturabhängigen Messfehler des Drucksensors und einem durch das temperaturabhängige Druckübertragungsverhalten des Druckmittlers bedingten Messfehler.
Diese Nachteile können zumindest teilweise vermieden werden, indem keramische Drucksensoren eingesetzt werden, deren Messmembran und vorzugsweise auch deren Grundkörper aus Keramik bestehen. Dabei sind Messmembran und Grundkörper mittels einer einen äußeren Rand der Messmembran unter Einschluss einer Druckammer mit dem Grundkörper verbindenden Fügung, z.B. einer Aktivhartlötung, verbunden.
Keramische Drucksensoren sind in hohem Maße temperaturbeständig. Darüber hinaus können sie aufgrund der chemischen und mechanischen Beständigkeit von Keramik unmittelbar einem unter dem zu messenden Druck stehenden Medium ausgesetzt werden. Hierzu werden sie regelmäßig derart in ein Gehäuse eingespannt, dass deren Messmembran über eine Öffnung im Gehäuse unmittelbar einem unter dem zu messenden Druck stehenden Medium ausgesetzt ist.
Eine solche Druckmesseinrichtung mit einem mittels einer auf einen äußeren Rand des Drucksensors einwirkenden Einspannvorrichtung in einem Gehäuse eingespannten keramischen Drucksensor ist z.B. in der EP 0 995 979 A1 beschrieben.
Keramische Drucksensoren sind relativ unempfindlich gegenüber in axialer Richtung, also senkrecht zur Messmembran, auf deren äußeren Rand einwirkenden Spannungen. Demgegenüber können sich jedoch durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Gehäuse und Sensor verursachte in radialer Richtung wirkende Spannungen auf die Druckempfindlichkeit der Messmembran auswirken, was wiederum zu einem temperaturabhängigen Messfehler führt. Dem wird bei der in der EP 0 995 979 A1 beschriebenen Druckmesseinrichtung entgegen gewirkt, indem auf einem äußeren Rand einer von der Messmembran abgewandte Rückseite des Grundkörpers ein vorzugsweise aus Keramik bestehender, in axialer Richtung eingespannter Entkopplungsring vorgesehen ist, der dazu dient durch thermomechanische Spannungen verursachte temperaturabhängige Hysterese-Effekte zu vermeiden.
Kapazitive keramische Drucksensoren umfassen einen kapazitiven elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer von einem auf die Messmembran einwirkenden zu messenden Druck abhängigen Auslenkung der Messmembran. Dieser Wandler umfasst regelmäßig einen Messkondensator mit einer vom zu messenden Druck abhängigen Kapazität. Hierzu umfasst der Messkondensator eine auf einer der Messmembran zugewandten Stirnfläche des Grundkörpers angeordnete Messelektrode und eine auf einer dem Grundkörper zugewandten Seite der Messmembran angeordnete Membranelektrode. Die Messelektrode ist kreisscheibenförmig und überdeckt einen der Mitte der Messmembran gegenüber liegenden Bereich der Stirnseite des Grundkörpers.
Dabei weist die Kapazität des Messkondensators aufgrund der thermischen Ausdehnung der den Elektrodenabstand zwischen Messelektrode und Membranelektrode mitbestimmenden Höhe der Fügung zusätzlich zu der gewünschten Druckabhängigkeit auch eine Temperaturabhängigkeit auf.
Es ist bekannt, den aus dieser Temperaturabhängigkeit resultierenden Messfehler kapazitiver keramischer Drucksensoren zu kompensieren, indem zusätzlich zum Messkondensator ein Referenzkondensator vorgesehen wird, dessen Kapazität sich in vergleichbarer Weise in Abhängigkeit von der Temperatur verändert, jedoch keine oder nur eine deutlich geringere Druckabhängigkeit aufweist. Hierzu umfasst der Referenzkondensator eine auf einer der Messmembran zugewandten Stirnfläche des Grundkörpers angeordnete kreisringscheibenförmige, die Membranelektrode außenseitlich allseitig umgebende, von Messelektrode beabstandete Referenzelektrode und die beiden Kondensatoren gemeinsame Membranelektrode.
Mess- und Referenzkondensator sind an eine Messelektronik angeschlossen, die die Kapazitäten der beiden Kondensatoren bestimmt und den zu messenden Druck anhand einer differentiellen Änderung g der beiden Kapazitäten C_p, C_R bestimmt. Die differentielle Änderung kann z.B. anhand des Verhältnisses der Differenz C_p – C_R der beiden Kapazitäten zur Messkapazität C_p gemäß: g = (C_p – C_R)/C_p bestimmt wird. Hierüber wird eine Kompensation eines temperaturabhängigen Messfehlers bewirkt.
Bei kapazitiven keramischen Drucksensoren besteht das Problem, dass für die Kapazitätsmessungen aufgrund der Störempfindlickeit unverstärkter Kapazititätsmesssignale regelmäßig eine in unmittelbarer Nähe der Kondensatoren angeordnete Vorortelektronik erforderlich ist, die in der Regel über durch Lötungen zu verbindende Anschlüsse oder Anschlussleitungen an die Kondensatoren angeschlossen werden muss.
Der Temperaturbereich, indem Lötungen zuverlässige elektrische und mechanische Verbindungen bewirken ist abhängig von der Schmelztemperatur des verwendeten Lots und somit regelmäßig deutlich geringer, als der Temperaturbereich, indem keramische Drucksensoren ansonsten ohne weiteres eingesetzt werden könnten.
Während die Kapazität eines nur einen Kondensator umfassenden Drucksensoren, auf die eingangs erwähnte, in der WO 03/106952 A2 beschriebene Weise berührungslos ausgelesen werden kann, ist dies bei mit einem Mess- und einem Referenzkondensator ausgestatteten Drucksensoren nicht ohne weiteres möglich. Der Grund hierfür besteht darin, dass zwischen Messkondensator und Referenzkondensator über die den beiden Kondensatoren gemeinsame Membranelektrode eine kapazitive Kopplung besteht. Die Kapazitäten von Mess- und Referenzkondensator können somit nicht ohne weiteres unabhängig voneinander drahtlos ausgelesen werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Druckmesseinrichtung mit einem keramischen Drucksensor anzugeben, die in einem großen Temperaturbereich einsetzbar ist.
Hierzu umfasst die Erfindung eine Druckmesseinrichtung, mit

– einem keramischen Drucksensor, – der einen Grundkörper und eine unter Einschluss einer Druckkammer auf dem Grundkörper angeordnete, in Abhängigkeit von einem darauf einwirkenden zu messenden Druck verformbare Messmembran aus Keramik umfasst, und – der einen eine auf der Messmembran angeordnete Elektrode und eine auf dem Grundkörper angeordnete Gegenelektrode umfassenden Messkondensator mit einer vom zu messenden Druck und einer Temperatur des Drucksensors abhängigen Kapazität aufweist,

– ein Infrarot-Temperatursensor zur berührungslosen Messung einer Temperatur des Drucksensors vorgesehen ist,
– ein induktiv zu Schwingungen anregbarer elektrischer Schwingreis vorgesehen ist, der den Messkondensator und eine als elektrisch leitfähige Beschichtung auf eine Oberfläche des Drucksensors aufgebrachte, insb. durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachte Sensorinduktivität umfasst, und
– eine Messelektronik vorgesehen ist, – die eine induktiv an den Schwingkreis gekoppelte Messeinrichtung umfasst, die im Messbetrieb eine von der Kapazität des Messkondensators abhängige Eigenschaft des Schwingkreises bestimmt, und – die den zu messenden Druck anhand einer mittels des Infrarot-Temperatursensors gemessenen Temperatur des Drucksensors und der von der Kapazität des Messkondensators abhängigen Eigenschaft des Schwingkreises bestimmt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass

– der Schwingkreis eine von der Kapazität des Messkondensators und der Sensorinduktivität abhänge Resonanzfrequenz aufweist, und
– die Messeinrichtung die von der Kapazität des Messkondensators abhängige Resonanzfrequenz des Schwingkreises bestimmt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Messeinrichtung

– eine induktiv an die Sensorinduktivität gekoppelte Messinduktivität umfasst,
– eine an die Messinduktivität angeschlossene Erregereinrichtung umfasst, die im Messbetrieb ein Erregersignal, insb. eine Wechselspannung mit zeitlich veränderlicher Frequenz erzeugt, durch das der Schwingkreis über die induktive Kopplung zu Schwingungen angeregt wird, und
– eine an die Messinduktivität angeschlossene Auswertelektronik umfasst, die anhand eines im Messbetrieb über die Messinduktivität fließenden Messsignals die von der Kapazität des Messkondensators abhängige Messgröße bestimmt.

Eine erste Weiterbildung sieht vor, dass

– die Messeinrichtung eine induktiv an die Sensorinduktivität gekoppelte Messinduktivität umfasst, und
– die Messinduktivität eine auf einer von der Messmembran abgewandten Seite des Grundkörpers angeordnete dreidimensionale Messspule, insb. eine Luftspule, umfasst.

Eine zweite Weiterbildung sieht vor, dass

– die Messeinrichtung eine induktiv an die Sensorinduktivität gekoppelte Messinduktivität umfasst, und
– die Messinduktivität eine auf einer dem Grundkörper zugewandten Stirnseite eines Trägers aus einem Isolator aufgebrachte Planarspule umfasst.

Eine dritte Weiterbildung sieht vor, dass

– der Drucksensor in einem Gehäuse eingespannt ist, und
– der Infrarot-Temperatursensor auf einem Träger montiert ist, insb. in den Träger eingesetzt ist, und
– der Träger auf einer von der Messmembran abgewandten Seite des Drucksensors in das Gehäuse eingesetzt ist.

Eine vierte Weiterbildung sieht vor, dass die Sensorinduktivität eine auf eine von der Messmembran abgewandte Rückseite des Grundkörpers aufgebrachte Planarspule umfasst.
Eine fünfte Weiterbildung sieht vor, dass

– die Sensorinduktivität über eine elektrisch leitfähige Verbindung, insb. eine sich beim Aufbringen Sensorinduktivität ausbildende elektrisch leitfähige Verbindung, mit einem durch den Grundkörper hindurch verlaufenden Kontaktstift verbunden ist, und
– der Kontaktstift über eine elektrisch leitfähige Verbindung, insb. eine sich beim Aufbringen Gegenelektrode ausbildende elektrisch leitfähige Verbindung, mit der Gegenelektrode verbunden ist.

Eine sechste Weiterbildung sieht vor, dass der Schwingkreis eine seriell mit der Sensorinduktivität verbundene Zusatzinduktivität, insb. eine dreidimensionale, auf eine Mantelfläche eines auf der von der Messmembran abgewandten Rückseite des Grundkörpers angeordneten Isolators, insb. eines Entkopplungsrings, aufgebrachte, insb. durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachte, dreidimensionale Spule, umfasst.
Eine Weiterbildung der sechsten Weiterbildung sieht vor, dass dass der Isolator mit einem Element, insb. einem Ferrit-Ring, aus einem Material mit hoher Permeabilität ausgestattet ist.
Eine weitere Weiterbildung der sechsten Weiterbildung sieht vor, dass

– die Sensorinduktivität mit einer auf der von der Messmembran abgewandten Rückseite des Grundkörpers aufgebrachten elektrisch leitfähigen Beschichtung, insb. einer durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachten elektrisch leitfähige Beschichtung, verbunden ist,
– die Zusatzinduktivität mit einer auf eine dem Grundkörper zugewandte Stirseite des Isolators aufgebrachten Beschichtung, insb. einer durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachten elektrisch leitfähigen Beschichtung, verbunden ist, und
– die auf den Grundkörpers aufgebrachte Beschichtung in elektrisch leitendem Kontakt zu der auf den Isolator aufgebrachten Beschichtung steht.

Eine Weiterbildung der Erfindung oder der sechsten Weiterbildung sieht vor, dass

– der Drucksensor mittels einer Einspannvorrichtung in einem Gehäuse eingespannt ist,
– wobei die Einspannvorrichtung insb. derart ausgebildet ist, dass sie eine Einspannung, insb. elastische Einspannung, eines äußeren Randes des Drucksensors oder eines äußern Randes des Drucksensors und eines auf dessen von der Messmembran abgewandten Rückseite angeordneten Entkopplungsrings, insb. eines mit der Zusatzinduktivität ausgestatteten Isolators, bewirkt.

Eine Weiterbildung der beiden letztgenannten Weiterbildungen sieht vor, dass

– die mit der Sensorinduktivität verbundene Beschichtung und die mit der Zusatzinduktivität verbundene Beschichtung aufeinander aufliegen, und
– die Einspannvorrichtung einen Einspanndruck auf die aufeinander aufliegenden Beschichtungen ausübt.

Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass Sensorinduktivität, die Elektrode und die Gegenelektrode jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material, insb. aus einem durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachten Material, insb. aus Titan oder Tantal, bestehen.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass die Messelektronik und der Infrarot-Temperatursensor als Bestandteil eines Messmoduls ausgebildet sind, das mittels einer lösbare mechanischen Befestigungsvorrichtung an einem auf der von der Messmembran abgewandten Seite des Drucksensors befindlichen Ort befestigbar ist.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sowohl die druckabhängige Kapazität des Messkondensators als auch die Temperatur des Drucksensors drahtlos bestimmt wird. Dabei sind weder zur Messung der Temperatur noch zur Messung der Kapazität durch Lötungen mit auf dem Drucksensor angeordneten Anschlüssen zu verbindende Anschlussleitungen erforderlich. Die Druckmesseinrichtung kann somit in einem deutlich größeren Temperaturbereich eingesetzt werden.
Darüber hinaus bietet die Erfindung aufgrund der über die induktive Kopplung erfolgenden Kapazitätsmessung den Vorteil, dass die Messeinrichtung bei Bedarf ausgetauscht werden kann, ohne dass der Drucksensor hierzu aus seiner Einspannung gelöst werden muss. Da sich die Einspannverhältnisse des Drucksensors hierbei nicht ändern, kann die Druckmesseinrichtung nach einem Austausch der Messeinrichtung wieder in Betrieb genommen werden, ohne dass eine Neukalibration zur Bestimmung der von der Einspannung abhängigen Abhängigkeiten des zu messenden Druck von der Resonanzfrequenz erforderlich ist.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt: eine erfindungsgemäße Druckmesseinrichtung;
2 zeigt: eine Draufsicht auf eine von der Messmembran abgewandte Rückseite des Drucksensors von 1;
3 zeigt: ein elektrisches Ersatzschaltbild der Druckmesseinrichtung von 1;
4 zeigt: eine Schwingungsamplitude des Schwingkreises als Funktion der Frequenz;
5 zeigt: eine Druckmesseinrichtung mit einer auf dem Drucksensor angeordnete Sensorinduktivität und einer seriell damit verbundenen Zusatzinduktivität; und
6 zeigt: eine Draufsicht auf eine vom der Messmembran abgewandte Rückseite des Drucksensors von 5.
Um Komponenten sehr unterschiedlicher Baugröße darstellen zu können, wurde in allen Figuren eine nicht maßstabsgetreue Darstellung gewählt.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtung. Die Druckmesseinrichtung umfasst einen keramischen Drucksensor 1 mit einem Grundkörper 3 und einer unter Einschluss einer Druckkammer 5 auf dem Grundkörper 3 angeordneten, in Abhängigkeit von einem darauf einwirkenden zu messenden Druck p verformbare Messmembran 7. Die Messmembran 7 besteht aus Keramik, z.B. aus Aluminiumoxid (Al₂O₃). Vorzugsweise besteht auch der Grundkörper 3 aus Keramik, z.B. aus Aluminiumoxid (Al₂O₃).
Der Drucksensor 1 kann unmittelbar einem Medium ausgesetzt werden, dessen Druck gemessen werden soll. Hierzu kann der Drucksensor 1 z.B. auf die in 1 dargestellte Weise mittels einer Einspannvorrichtung in einem Gehäuse 9 eingespannt werden, das eine Öffnung 11 aufweist, über die eine Außenseite der Messmembran 7 mit dem zu messenden Druck p beaufschlagbar ist. Die Einspannvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine elastische Einspannung eines äußeren Randes des Drucksensors 1 bewirkt. Als Einspannvorrichtung eignet sich z.B. eine die Öffnung 11 außenseitlich umgebende Schulter 13 des Gehäuses 9, auf der ein äußerer Rand der Messmembran 7 unter Zwischenfügung einer Dichtung 15 aufliegt und ein in das Gehäuse 9 eingesetzter Druckring 17, der den Drucksensor 1 gegen die Schulter 13 drückt. Alternativ können Drucksensoren 1 erfindungsgemäßer Druckmesseinrichtungen natürlich auch auf andere Weise als mittels der hier beschriebenen Einspannvorrichtung an einem Einsatzort montiert und mit dem zu messenden Druck p beaufschlagt werden.
Der Drucksensor 1 kann, wie hier dargestellt, als Absolutdrucksensor, ausgebildet sein. In dem Fall ist die unter der Messmembran 7 eingeschlossene Druckkammer 5 evakuiert. Alternativ kann er als Relativ- oder Differenzdrucksensor ausgebildet sein, indem der Druckkammer 5 über eine durch den Grundkörper 3 hindurch verlaufende – hier nicht darstellte – Druckzuleitung ein Referenzdruck p_ref, z.B. ein Umgebungsdruck, oder ein zweiter Druck zugeführt wird.
Der Drucksensor 1 umfasst einen Messkondensator C, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von dem auf die Messmembran 7 einwirkenden Druck p verändert. Der Messkondensator C umfasst eine auf einer dem Grundkörper 3 zugewandten Innenseite der Messmembran 7 angeordnete Elektrode 19 und eine auf einer der Messmembran 7 zugewandten Stirnseite des Grundkörpers 3 angeordnete Gegenelektrode 21. Elektrode 19 und Gegenelektrode 21 bestehen jeweils aus einem leitfähigen Metall, wie z.B. Titan oder Tantal, und sind vorzugsweise als Beschichtungen ausgebildet, die z.B. durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, vorzugsweise durch Sputtern, aufgebracht wurden.
Erfindungsgemäß umfasst die Druckmesseinrichtungen eine Messelektronik 23, die den zu messenden Druck p anhand einer mittels eines Infrarot-Temperatursensors 25 gemessenen Temperatur T des Drucksensors 1 und der Kapazität des Messkondensators C bestimmt. Hierzu umfasst die Druckmesseinrichtung einen induktiv zu Schwingungen anregbaren Schwingkreis, der den Messkondensator C und eine als elektrisch leitfähige Beschichtung auf eine Oberfläche des Drucksensors 1 aufgebrachte aufbrachte Sensorinduktivität L_S umfasst. Die Messelektronik 23 umfasst eine induktiv an den Schwingkreis gekoppelte Messeinrichtung 27, die im Messbetrieb eine von der Kapazität des Messkondensators C abhängige Eigenschaft des Schwingkreises bestimmt. Als von der Kapazität abhängige Eigenschaft eignet sich insb. eine von der Kapazität und der Induktivität der Sensorinduktivität L_S abhängige Resonanzfrequenz ω_Res(C, L_S), die bei konstanter Induktivität ein direktes Maß für die zu messende Kapazität darstellt.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die messtechnische Erfassung der druckabhängigen Kapazität des Messkondensators C über die induktive Kopplung drahtlos erfolgt. Hierfür sind keine mit auf dem Drucksensor 1 angeordneten Kontakten oder Anschlüssen über Lötungen zu verbindende Anschlussleitungen erforderlich. Dabei ermöglicht es die mittels des Infrarot-Temperatursensors 25 ebenfalls berührungslos gemessene Temperatur des Drucksensors 1 eine Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Messkondensators C vorzunehmen, ohne dass hierzu ein Referenzkondensator vorgesehen werden muss. Mangels Referenzkondensators besteht somit auch keine kapazitive Kopplung zwischen Referenz- und Messkondensator C, die Einfluss auf die drahtlose messtechnische Erfassung der druckabhängigen Kapazität des Messkondensators C hätte. Dabei bietet der Infrarot-Temperatursensor 25 aufgrund des zugrunde liegenden Messprinzips den Vorteil, dass er lediglich auf eine Oberfläche des Drucksensors 1 ausgerichtet werden muss und dabei ohne weiteres in größerem Abstand vom Drucksensor 1 angeordnet sein kann. Das bietet den Vorteil, dass der Infrarot-Temperatursensor 25 die Temperatur des Drucksensors 1 erfasst, ohne dass er selbst den möglicher Weise sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist, denen der Drucksensor 1 im Messbetrieb ausgesetzt ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorinduktivität L_S eine auf eine von der Messmembran 7 abgewandte Rückseite des Grundkörpers 3 aufgebrachte Planarspule 29. 2 zeigt hierzu eine Draufsicht auf die Rückseite des Grundkörpers 3 von 1. Dort ist die Planarspule 29 als Spirale ausgebildet.
Die Sensorinduktivität L_S besteht vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie zum Beispiel Titan oder Tantal, und wird vorzugsweise durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, vorzugsweise durch Sputtern, auf die Rückseite des Grundkörpers 3 aufgebracht.
Der elektrische Anschluss der Sensorinduktivität L_S an den Kondensator C erfolgt vorzugsweise über einen elektrisch leitfähigen, durch den Grundkörper 3 hindurch zur Gegenelektrode 21 verlaufenden Kontaktstift 31, z.B. einen Tantalstift oder einen Titanstift. Dabei wird bei der Herstellung des Drucksensors 1 vorzugsweise derart verfahren, dass der Kontaktstift 31 in eine Bohrung im Grundkörper 3 eingesetzt wird. Im Anschluss daran werden die Gegenelektrode 21 und die Sensorinduktivität L_S jeweils als eines der beiden gegenüberliegenden Enden des Kontaktstifts 31 überdeckende Beschichtung auf die entsprechende Seite des Grundkörpers 3 aufgebracht. Dabei bieten das Aufbringen der Sensorinduktivität L_S und der Gegenelektrode 21 durch physikalische Gasphasenabscheidung den Vorteil, dass sich hierbei unmittelbar eine in hohem Maße temperaturbeständige, elektrisch leitfähige Verbindung zu dem jeweiligen Ende des Kontaktstifts 31 ausbildet.
3 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer in erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtungen einsetzbaren Messelektronik 23 zusammen mit dem daran angeschlossenen Infrarot-Temperatursensor 25 und dem induktiv daran gekoppelten Schwingkreis.
Die Messeinrichtung 27 umfasst eine in der Nähe der Sensorinduktivität L_S angeordnete Messinduktivität L_M, über die die induktive Kopplung zur Sensorinduktivität L_S des Schwingkreises besteht. Die Messinduktivität L_M kann z.B. eine Planarspule 33 umfassen, die auf eine der Rückseite des Grundkörpers 3 zugewandte Stirnseite eines in das Gehäuse 9 eingesetzten Trägers 35 aus einem Isolator aufgebracht ist. Dabei weist die Planarspule 33 vorzugsweise eine Formgebung und eine Anordnung auf, die der in 2 dargestellten Formgebung und Anordnung der Sensorinduktivität L_S entspricht.
Alternativ kann die Messinduktivität L_M als dreidimensionale Messspule, z.B. als spiralförmige Luftspule, ausgebildet sein, die parallel zur Ebene der Sensorinduktivität L_S in geringem Abstand zur Rückseite des Grundkörpers 3 angeordnet ist. Auch die Luftspule wird vorzugsweise auf einer der Rückseite des Grundkörpers 3 zugewandten Stirnseite eines in das Gehäuse 9 eingesetzten Träger 35 montiert.
Unabhängig von der Ausgestaltung der Messinduktivität L_M wird der Träger 35 vorzugsweise zugleich auch zur Montage des Infrarot-Temperatursensors 25 genutzt. Hierzu wird der Infrarot-Temperatursensor 25 vorzugsweise derart in den Träger 35 eingesetzt, dass er auf eine Oberfläche des Drucksensors 1 ausgerichtet ist. Alternativ kann er auch auf einer vom Drucksensor 1 abgewandte Seite des Trägers 35 montiert werden. In dem Fall ist im Träger 35 eine hier nicht dargestellte Bohrung vorzusehen, durch die Infrarot-Strahlung hindurch treten kann.
Die Messeinrichtung 27 umfasst eine an die Messinduktivität L_M angeschlossene Erregereinrichtung 37, die im Messbetrieb ein Erregersignal erzeugt, durch das der Schwingkreis über die durch die Messinduktivität L_M und Sensorinduktivität L_S gegebene induktive Kopplung zu Schwingungen angeregt wird. Dabei führt der Schwingkreis Schwingungen mit einer von der Frequenz der Schwingungen abhängigen Schwingungsamplitude A(ω) aus. 4 zeigt einen typischen Verlauf der Schwingungsamplitude A(ω) als Funktion der Frequenz in einem eine Resonanzfrequenz ω_res des Schwingkreises umfassenden Frequenzbereich. Dabei bildet die Schwingungsamplitude A(ω) im Bereich der Resonanzfrequenz ω_res(C, L_S) des Schwingkreises einen Resonanzpeak aus. Die Resonanzfrequenz ω_res(C, L_S) ist abhängig von der vom zu messenden Druck p und der Temperatur des Drucksensors 1 abhängigen Kapazität C und der Sensorinduktivität L_S des Schwingkreises und stellt aufgrund der im Wesentlichen konstanten Sensorinduktivität L_S eine Eigenschaft des Schwingkreises dar, die ein direktes Maß für die Kapazität des Messkondensators C bildet, das mittels der Messeinrichtung 27 über die induktive Kopplung drahtlos bestimmt werden kann.
Hierzu ist die Erregereinrichtung 37 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine Wechselspannung mit zeitlich veränderlicher Frequenz erzeugt, die über einen Vorwiderstand R an der Messinduktivität L_M anliegt. Als Wechselspannungsquelle eignet sich z.B. ein über einen Sägezahngenerator gesteuerter spanungsgesteuerter Oszillator. Darüber hinaus umfasst die Messeinrichtung 27 eine an die Messinduktivität L_M und die Erregereinrichtung 37 angeschlossene Auswertelektronik 39, die anhand der Frequenzen und der Amplituden des dabei über dessen Messinduktivität L_M fließenden Messsignals die von der Messkapazität C des Schwingkreises abhängige Resonanzfrequenz ω_res(C, L_S) bestimmt.
Im Messbetrieb wird der zu messende Druck p anhand der vom Infrarot-Temperatursensor 25 berührungslos gemessenen Temperatur und der mittels der Messeinrichtung 27 drahtlos bestimmten von der Kapazität des Messkondensators C abhängigen Eigenschaft des Schwingkreises bestimmt. Hierzu kann die Messelektronik 23 ein an den Infrarot-Temperatursensor 25 und die Messeinrichtung 27 angeschlossenes Druckbestimmungsmodul 41 umfassen. Das Druckbestimmungsmodul 41 kann als separate Einheit ausgebildet sein. Alternativ kann die Funktionalität dieses Moduls aber auch von anderen Komponenten der Messelektronik 23 mit übernommen werden. Die Druckbestimmung erfolgt vorzugsweise anhand von vorab in einem Kalibrationsverfahren aufgezeichneten und in der Messelektronik 23 abgespeicherten Sensorkenndaten, die die Abhängigkeit des zu messenden Drucks p von der Eigenschaft des Schwingkreises als Funktion der mit dem Infrarot-Temperatursensor 25 gemessenen Temperatur wieder geben.
Die Messelektronik 23 und der Infrarot-Temperatursensor 25 sind vorzugsweise als Bestandteil eines Messmoduls ausgebildet, das mittels einer lösbaren, in 1 nur schematisch dargestellten, mechanischen Befestigungsvorrichtung an einem auf der von der Messmembran 7 abgewandten Seite des Drucksensors 1 befindlichen Ort montiert werden kann. Hierzu kann das Messmodul z.B. mit einem sich radial nach außen ersteckenden Absatz 43 ausgestattet sein, der mittels eines Druckrings 45 auf einem im Gehäuse 9 vorgesehenen Anschlag 47 montiert wird. Dabei ist über den Anschlag 47 eine definierte, reproduzierbare Positionierung der Messinduktivität L_M gewährleistet. Ein solches Messmodul bietet den Vorteil, dass es bei Bedarf ausgetauscht werden kann, ohne dass der Drucksensor 1 hierzu aus der Einspannvorrichtung gelöst werden muss. Da sich die Einspannverhältnisse des Drucksensors 1 beim Austausch des Messmoduls nicht verändern, kann die Druckmesseinrichtung nach einem Austausch wieder in Betrieb genommen werden, ohne dass eine Neukalibration zur Bestimmung der von der Einspannung abhängigen Abhängigkeiten des zu messenden Drucks p von der Resonanzfrequenz ω_Res des Schwingkreises erforderlich ist.
Bei den erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtungen erfolgen die mit der Messeinrichtung 27 ausgeführten Messungen in einem in Abhängigkeit von den Resonanzfrequenzen ω_Res des Schwingkreises festgelegten Frequenzbereich. Dabei ist die erzielbare Messgenauigkeit umso höher, je niedriger die Frequenzen sind, bei denen die Messungen erfolgen. Die Resonanzfrequenz ω_Res des Schwingkreises ist im Wesentlichen umgekehrt proportional zur Wurzel aus dem Produkt der Kapazität des Messkondensator C und der im Wesentlichen konstanten Größe der Sensorinduktivität L_S. Dabei ist die Kapazität des Messkondensator C abhängig vom Elektrodenabstand und von der Größe der Elektrodenflächen von Elektrode 19 und Gegenelektrode 21. Beide Größen sind in der Regel aufgrund herstellungs- und/oder anwendungsbedingter Vorgaben nur innerhalb enger grenzen variierbar. Kapazitive keramische Drucksensoren 1 weisen daher üblicher Weise Kapazitäten in der Größenordnung von 10 pF bis 50 pF auf. Genauso kann auch die von der Formgebung und den Abmessungen der Beschichtung abhängige Größe der Sensorinduktivität L_S aufgrund der begrenzten Oberfläche des Drucksensors 1 nur innerhalb enger variiert werden. So können auf die oben beschriebene Weise zum Beispiel Planarspulen 29 mit einer Induktivität in der Größenordnung von einigen 100 nH auf dem Drucksensor 1 erzeugt werden. Hierüber ergeben sich vom zu messenden Druck p abhängige Resonanzfrequenzen ω_Res von 10 MHz bis 100 MHz.
Die mit der erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtung erzielbare Messgenauigkeit kann weiter verbessert werden, indem die Druckmesseinrichtung mit einer seriell mit der Sensorinduktivität L_S verbundenen Zusatzinduktivität L_Z ausgestattet wird. Die Zusatzinduktivität L_Z bietet den Vorteil, dass sie eine Erniedrigung der vom zu messenden Druck p abhängigen Resonanzfrequenz ω_Res be irkt, die iederum eine Erhöhung der erzielbaren Messgenauigkeit zur Folge hat. Dabei gilt es auch hier die Zusatzinduktivität L_Z ohne den Einsatz von Lötungen anzuschließen. Ein Ausführungsbeispiel hierzu ist in 5 dargestellt. Aufgrund der großen Überstimmung mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erden nachfolgend lediglich die bestehenden Unterschiede näher erläutert. Im Übrigen ird auf die obigen Ausführungen ver iesen.
Die in 5 dargestellte Zusatzinduktivität L_Z umfasst eine dreidimensionale Spule 49, die auf einer äußeren Mantelfläche eines auf der Rückseite des Grundkörpers 3 angeordneten Isolators 51 vorgesehen ist. Die Zusatzinduktivität L_Z ist vorzugs eise eine als Beschichtung auf den Isolator 51 aufgebrachte Spule 49 ausgebildet. Sie besteht vorzugs eise aus dem Material der Sensorinduktivität L_S und kann z.B. durch physikalische Gasphasenabscheidung, insb. durch Sputtern aufgebracht erden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Sensorinduktivität L_S mit einer auf der von der Messmembran 7 abge andten die Rückseite des Grundkörpers 3 aufgebrachten, elektrisch leitfähigen Beschichtung 53 verbunden. Analog ist die Zusatzinduktivität L_Z mit einer auf eine dem Grundkörper 3 zuge andte Stirnseite des Isolators 51 aufgebrachten Beschichtung 55 verbunden. Die beiden Beschichtungen 53, 55 erden vorzugs eise zusammen mit der je eils damit verbundenen Induktivität L_S, L_Z durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebracht. Die beiden Beschichtungen 53, 55 sind derart bemessen, dass sie in elektrisch leitendem Kontakt zu einander stehen. Die Beschichtungen 53, 55 können z.B. als formgleiche, z.B. ringscheibenförmige Beschichtungen 53, 55 ausgebildet sein, die aufeinander aufliegen. 6 zeigt hierzu eine Ansicht, der von der Messmembran 7 abge andten Rückseite des Drucksensors 1 von 5.
Der Isolator 51 ird vorzugs eise zugleich als Entkopplungsring zum Schutz der Messmembran 7 vor in radialer Richtung darauf ein irkenden mechanischen Spannungen genutzt. In dem Fall ist der Isolator 51 vorzugs eise als auf einem äußeren Rand des Grundkörpers 3 angeordneter Ring ausgebildet, der mittels der Einspannvorrichtung in axialer, also parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung, gegen den äußeren Rand der Rückseite des Grundkörpers 3 gespannt ist. Dabei kann die durch den Isolator 51 be irkte Reduktion von in radiale Richtung irkenden thermomechanischen Spannungen zusätzlich durch eine z ischen dem Isolator 51 und dem Druckring 17 angeordnete Folie 57, z.B. eine Flachdichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) erhöht erden.
In seiner Funktion als Entkopplungsring ist der Isolator 51 vorzugs eise als separates Bauteil ausgebildet, das auf dem äußeren Rand des Grundkörpers 3 aufliegt. Dabei ird die elektrisch leitfähige Verbindung z ischen der Zusatzinduktivität L_Z und der Sensorinduktivität L_S über den von der Einspannvorrichtung auf die aufeinander aufliegenden Beschichtungen 53, 55 ausgeübten Einspanndruck sichergestellt.
Der Entkopplungsring besteht vorzugs eise aus dem Material des Grundkörpers 3 und kann, in dem Fall ohne die Zusatzinduktivität L_Z, auch bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eingesetzt erden.
Sofern dies im Hinblick auf die Sch ingungseigenschaften der Sch ingkreise ge ünscht ist, kann der Isolator 51 mit einem Element 59 aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität ausgestattet erden. Hierzu eignet sich insb. ein in den Isolator 51 eingesetzter Ferrit-Ring. Das Element 59 be irkt eine Verschiebung des Resonanzpeaks zu niedrigeren Frequenzen hin, as iederum eine Erhöhung der erzielbaren Messgenauigkeit zur Folge hat.
Bei Druckmesseinrichtungen mit Zusatzinduktivität L_Z ist die Messinduktivität L_M der Messeinrichtung 23 vorzugs eise derart ausgebildet und angeordnet, dass über sie eine direkte induktive Kopplung zur Sensorinduktivität L_S und zur Zusatzinduktivität L_Z besteht. Das kann beispiels eise dadurch erreicht erden, dass die in 1 dargestellte Planarspule 29 um einen eiteren Spulenbereich er eitert ird, der als koaxial zur dreidimensionalen Zusatzinduktivität L_Z verlaufendes, dreidimensionales Spulensegment als Beschichtung auf eine zylindrische äußere Mantelfläche des Trägers 35 aufgebracht ird.
Alternativ kann die Messinduktivität L_M als dreidimensionale Messspule 61, z.B. als spiralförmige Luftspule, ausgebildet sein. Diese Variante ist in 5 schematisch dargestellt. In dem Fall ist die Messspule 61 vorzugs eise in geringem Abstand zur Rückseite des Grundkörpers 3 angeordnet und eist eine parallel zur Rückseite verlaufende Länge auf, die derart bemessen ist, dass sich deren gegenüberliegenden Enden je eils in geringem Abstand zu dem die Zusatzinduktivität L_Z tragenden Isolator 51 befinden.
Der Infrarot-Temperatursensor 25 ist auch hier vorzugs eise am Träger 35 befestigt. Dabei ist er in einer Schnittebene anzuordnen, die gegenüber der in 5 gezeigten Schnittebene derart parallel versetzt ist, dass ein vom Drucksensor 1 zum Infrarot-Temperatursensor 25 führender Strahlenpfad nicht durch die Messspule 61 verläuft. Diese Parallelversetzung ist in 5 durch die gestrichelte Darstellung des Infrarot-Temperatursensor 25 angedeutet.
Bezugszeichenliste

1: Drucksensor
3: Grundkörper
5: Druckkammer
7: Messmembran
9: Gehäuse
11: Öffnung
13: Schulter
15: Dichtung
17: Druckring
19: Elektrode
21: Gegenelektrode
23: Messelektronik
25: Infrarot-Temperatursensors
27: Messeinrichtung
29: Planarspule
31: Kontaktstift
33: Planarspule
35: Träger
37: Erregereinrichtung
39: Aus erteelektronik
41: Druckbestimmungsmodul
43: Absatz
45: Druckring
47: Anschlag
49: Spule
51: Isolator
53: Beschichtung
55: Beschichtung
57: Folie
59: Element
61: Messspule

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 03/106952 A2 [0003, 0004, 0017]
EP 0995979 A1 [0009, 0010]

Claims

Druckmesseinrichtung, mit – einem keramischen Drucksensor (1), – der einen Grundkörper (3) und eine unter Einschluss einer Druckkammer (5) auf dem Grundkörper (3) angeordnete, in Abhängigkeit von einem darauf ein irkenden zu messenden Druck (p) verformbare Messmembran (7) aus Keramik umfasst, und – der einen eine auf der Messmembran (7) angeordnete Elektrode (19) und eine auf dem Grundkörper (3) angeordnete Gegenelektrode (21) umfassenden Messkondensator (C) mit einer vom zu messenden Druck (p) und einer Temperatur des Drucksensors (1) abhängigen Kapazität auf eist, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Infrarot-Temperatursensor (25) zur berührungslosen Messung einer Temperatur des Drucksensors (1) vorgesehen ist, – ein induktiv zu Sch ingungen anregbarer elektrischer Sch ingreis vorgesehen ist, der den Messkondensator (C) und eine als elektrisch leitfähige Beschichtung auf eine Oberfläche des Drucksensors (1) aufgebrachte, insb. durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachte Sensorinduktivität (L_S) umfasst, und – eine Messelektronik (23) vorgesehen ist, – die eine induktiv an den Sch ingkreis gekoppelte Messeinrichtung (27) umfasst, die im Messbetrieb eine von der Kapazität des Messkondensators (C) abhängige Eigenschaft des Sch ingkreises bestimmt, und – die den zu messenden Druck (p) anhand einer mittels des Infrarot-Temperatursensors (25) gemessenen Temperatur des Drucksensors (1) und der von der Kapazität des Messkondensators (C) abhängigen Eigenschaft des Sch ingkreises bestimmt.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Schwingkreis eine von der Kapazität des Messkondensators (C) und der Sensorinduktivität (L_S) abhänge Resonanzfrequenz (ω_res(C, L_S)) aufweist, und – die Messeinrichtung (27) die von der Kapazität des Messkondensators (C) abhängige Resonanzfrequenz (ω_res(C, L_S)) des Schwingkreises bestimmt.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (27) – eine induktiv an die Sensorinduktivität (L_S) gekoppelte Messinduktivität (L_M) umfasst, – eine an die Messinduktivität (L_M) angeschlossene Erregereinrichtung (37) umfasst, die im Messbetrieb ein Erregersignal, insb. eine Wechselspannung mit zeitlich veränderlicher Frequenz erzeugt, durch das der Schwingkreis über die induktive Kopplung zu Schwingungen angeregt wird, und – eine an die Messinduktivität (L_M) angeschlossene Auswertelektronik (39) umfasst, die anhand eines im Messbetrieb über die Messinduktivität (L_M) fließenden Messsignals die von der Kapazität des Messkondensators (C) abhängige Messgröße bestimmt.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Messeinrichtung (27) eine induktiv an die Sensorinduktivität (L_S) gekoppelte Messinduktivität (L_M) umfasst, und – die Messinduktivität (L_M) eine auf einer von der Messmembran (7) abgewandten Seite des Grundkörpers (3) angeordnete dreidimensionale Messspule (61), insb. eine Luftspule, umfasst.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Messeinrichtung (27) eine induktiv an die Sensorinduktivität (L_S) gekoppelte Messinduktivität (L_M) umfasst, und – die Messinduktivität (L_M) eine auf einer dem Grundkörper (3) zugewandten Stirnseite eines Trägers (35) aus einem Isolator aufgebrachte Planarspule (33) umfasst.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drucksensor (1) in einem Gehäuse (9) eingespannt ist, und – der Infrarot-Temperatursensor (25) auf einem Träger (35) montiert ist, insb. in den Träger (35) eingesetzt ist, und – der Träger (35) auf einer von der Messmembran (7) abgewandten Seite des Drucksensors (1) in das Gehäuse (9) eingesetzt ist.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorinduktivität (L_S) eine auf eine von der Messmembran (7) abgewandte Rückseite des Grundkörpers (3) aufgebrachte Planarspule (29) umfasst.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensorinduktivität (L_S) über eine elektrisch leitfähige Verbindung, insb. eine sich beim Aufbringen Sensorinduktivität (L_S) ausbildende elektrisch leitfähige Verbindung, mit einem durch den Grundkörper (3) hindurch verlaufenden Kontaktstift (31) verbunden ist, und – der Kontaktstift (31) über eine elektrisch leitfähige Verbindung, insb. eine sich beim Aufbringen Gegenelektrode (21) ausbildende elektrisch leitfähige Verbindung, mit der Gegenelektrode (21) verbunden ist.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreise eine seriell mit der Sensorinduktivität (L_S) verbundene Zusatzinduktivität (L_Z), insb. eine dreidimensionale, auf eine Mantelfläche eines auf der von der Messmembran (7) abgewandten Rückseite des Grundkörpers (3) angeordneten Isolators (51), insb. eines Entkopplungsrings, aufgebrachte, insb. durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachte, dreidimensionale Spule (49), umfasst.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (51) mit einem Element (59), insb. einem Ferrit-Ring, aus einem Material mit hoher Permeabilität ausgestattet ist.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensorinduktivität (L_S) mit einer auf der von der Messmembran (7) abgewandten Rückseite des Grundkörpers (3) aufgebrachten elektrisch leitfähigen Beschichtung (53), insb. einer durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachten elektrisch leitfähige Beschichtung (53), verbunden ist, – die Zusatzinduktivität (L_Z) mit einer auf eine dem Grundkörper (3) zugewandte Stirnseite des Isolators (51) aufgebrachten Beschichtung (55), insb. einer durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachten elektrisch leitfähigen Beschichtung (55), verbunden ist, und – die auf den Grundkörpers (3) aufgebrachte Beschichtung (53) in elektrisch leitendem Kontakt zu der auf den Isolator (51) aufgebrachten Beschichtung (55) steht.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drucksensor (1) mittels einer Einspannvorrichtung in einem Gehäuse (9) eingespannt ist, – wobei die Einspannvorrichtung insb. derart ausgebildet ist, dass sie eine Einspannung, insb. elastische Einspannung, eines äußeren Randes des Drucksensors (1) oder eines äußern Randes des Drucksensors (1) und eines auf dessen von der Messmembran (7) abgewandten Rückseite angeordneten Entkopplungsrings, insb. eines mit der Zusatzinduktivität (L_Z) ausgestatteten Isolators (51), bewirkt.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass – die mit der Sensorinduktivität (L_S) verbundene Beschichtung (53) und die mit der Zusatzinduktivität (L_Z) verbundene Beschichtung (55) aufeinander aufliegen, und – die Einspannvorrichtung einen Einspanndruck auf die aufeinander aufliegenden Beschichtungen (53, 55) ausübt.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorinduktivität (L_S), die Elektrode (19) und die Gegenelektrode (21) jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material, insb. aus einem durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase, insb. durch Sputtern, aufgebrachten Material, insb. aus Titan oder Tantal, bestehen.
Druckmesseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (23) und der Infrarot-Temperatursensor (25) als Bestandteil eines Messmoduls ausgebildet sind, das mittels einer lösbare mechanischen Befestigungsvorrichtung an einem auf der von der Messmembran (7) abgewandten Seite des Drucksensors (1) befindlichen Ort befestigbar ist.