DE2631883A1

DE2631883A1 - System zur druckabfuehlung

Info

Publication number: DE2631883A1
Application number: DE19762631883
Authority: DE
Inventors: Samuel Andrew Johnston
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1977-03-31
Also published as: JPS5240385A; IT1067919B; FR2325919A1; GB1540765A; SE7607589L

Description

PATENTANWÄLTE	*A.e«cjNEicKef5**
k	H. KiNKELDEY
	W. STOCKMAIiR
	K. SCHUMANN
	P. H. JAKOB
	G. BEZOLD
	Oft RBlNCT.- DtPt-OtM.
	8 MÜNCHEN 22
	MAXIM1UANSTRAS3C 43

10. Juli 1976

P 10 622

BUIiKER RAMO CORPORATION

900 Commerce Drive, Oak Brook, Illinois 60521, USA

System zur Druckabfühlung

Die Erfindung betrifft ein System zur Druckabfühlung mit einer Wandlerschaltung mit einer Bezugsimpedanz, einer Wandlerimpedanz und zwei Ausgangsanschlüssen, an denen ein Ausgangssignal erzeugt wird, das sich in vorbestimmter Beziehung zu der Differenz der Wandlerimpedanz im Verhältnis zur Bezugsimpedanz ändert* Es ist oft wünschenswert, Druckbedingungen abzufühlen, indem elektrische Signale von einer bestimmten Abfühleinrichtung erhalten werden, die Signale erzeugt, die eine rationale und konsistente Beziehung zu der Druckgröße oder zu Druckänderungen aufweisen. Es sind Systeme bekannt, in welchen Druckveränderungen eine Änderung der Kapazität einer Abfühleinrichtung verursachen, indem normalerweise eine Platte eines Kondensators als bewegliches oder biegsames Element, wie zum Beispiel eine Membrane, ausgebildet wird. Wenn eine Seite der

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Membrane dem abzufühlenden Druck ausgesetzt wird, kann seine Biegung entsprechend den veränderlichen Drücken als Veränderung der Kapazität gelesen werden, wenn die Membrane eine Platte eines Kondensators darstellt und nahe einer zweiten, ortsfesten Platte angeordnet ist. Ein solcher Meßfühler ist in der US-PS 2 958 056, Figs=23 und 24, gezeigt.

Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat in der US-PS 3 808 eine Druckdose für einen Druckmeßfühler offenbart, der ein Paar von biegsamen, druckempfindlichen Membranen verwendet, die auf entgegengesetzten Seiten eines dielektrischen Substrates angeordnet sind und eine veränderliche Kapazität (Veränderungen des äußeren Druckes) in bezug auf ortsfeste, auf dem Substrat ausgebildete Elektroden erzeugen.

Die vorliegende Erfindung benutzt druckempfindliche, veränderbare Kapazitätselemente, welche Kapseln bzw. Druckdosen der soeben beschriebenen Art sein können, gemeinsam mit einer geeigneten Schaltung, um Ausgangssignale zu erhalten, welche im allgemeinen zu den Differenzen zwischen den Drücken, denen die jeweiligen Druckdosen unterworfen sind, in Beziehung stehen.

Für eine solche Verwendung ist es wünschenswert, eine Wandlerschaltung zu haben, in welcher das Ausgangssignal eine bestimmte konsistente Beziehung zu der Differenz zwischen zwei Kapazitäten aufweist. Solche Schaltungen sind bekannt, vgl. zum Beispiel US-PS'en 3 869 676 und 3 883 812. .

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, ein System zur Druckabfühlung der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Wandler— impedanz gleich der Kapazität zwischen einer ortsfesten, elektrisch leitenden Platte und einer biegsamen, elektrisch leitenden Membrane ist, die in der Nähe der Platte gelagert .i^st* daß die Membrane durch Evakuierung des Raumes zwischen der Membrane und der Platte belastet

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ist, und daß die in bezug auf die Platte entgegengesetzte Seite der Membrane dem abzuführenden Druck unterworfen ist. Die Erfindung betrifft also ein System zum Abfühlen der Größe von Differenzen zwischen Drücken. Sie weist Doppeleinrichtungen auf, die· als Wandler dienen und durch den Druck- dem sie unterworfen sind? betätigbar sind, wobei der Druck als eine elektrische Impedanz dargestellt wird. Die Wandlerimpedanzen werden in eine Wandlerschaltung eingeführt, die ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das eine konsistente Beziehung zu der Differenz zwischen einer der Wandlerimpedanzen und der anderen,, als Bezugsimpedanz angesehenen Impedanz, hat. Es können membranartige, druckempfindliche Elemente benutzt werden, wobei die Membranen vorbelastet werden, so daß sie über den normalen Arbeitsbereich unter Spannung stehen. Das Einschließen der druckempfindlichen Elemente in Kammern ermöglicht es, daß sie Strömung smitt eidrücken unterworfen werden, die von entfernten Orten durch Rohrverbindungen zugeführt werden. Eine Absperreinrichtung in einer solchen Verbindung ermöglicht es, daß der Druck in der entsprechenden Kammer zur Zeit der Absperrung als "Bezugsdruck verwendet wird, Eine der beiden Wandlereinrichtungen kann druckunempfindlich gemacht, aber als Bezugseinrichtung benutzt werden, welche sekundäre Umstände, zum Beispiel die Temperatur, welche sonst das Ausgangssignal aufgrund einer Wirkung auf die Wandlerimpedanz verändern könnte, kompensiert.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung¹ von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines typischen Gehäuses, in

welchem eine druckempfindliche Dose, welche teilweise im • Schnitt gezeichnet ist, enthalten ist, ·

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht, teilweise im Schnitt, welche die konkave Form zeigt, welche die Membrane der Druckdose annimmt, wenn der von ihr umschlossene Raum evakuiert ist,

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einer Ansicht ähnlich der Fig. 2, welche die verwendete . Anordnung zeigt* wenn ein Druckdös'enaufbau wie der in Fig. 2 gezeigte für eine Bezugsimpedanz, die nicht auf äußeren Druck ansptlcht, benutzt werden soll, . ·

Pig« 4 eine schematische Darstellung, die sowohl eine Bjrücfcensehaltung, welche in Verbindung mit der vorliegenden: Erfindung benutzt werden kann* als auch die Gehäuseanordnungen, welche benutzt werden können, um die druckempfindlichen Elemente zwei verschiedenen Drücken zu unterwerfen, zwischen welchen ein Druckdifferenzwert gemessen werden soll, illustriert,

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich der Fig. 4, in welcher die Anordnung illustriert ist, welche, benutzt werden kann, wenn ein Druck abgefühlt und ein Signal erhalten werden soll, das zu der Größe des Druckes im Verhältnis zum umgebenden Atmosphärendruck in Beziehung steht,

Fig. 6 schematisch eine Anordnung, die benutzt werden kann, wenn ein Ausgangssignal erhalten und benutzt werden soll, das als Bezug ein ausgewähltes Druckniveau aufweist, und

Fig, 7 eine Anordnung, die benutzt werden kann, wenn eine der Druckdosen drückunempfindlich gemacht ist, aber als Bezugsimpedanz dient. "

In Fig. 1 ist eine Druckdose 11 gezeigt, die in einem Gehäuse 12 enthalten ist, das von einer Einfassung 13 und einem Deckel 15 gebildet wird. Beim Zusammenbau werden der Deckel und die Einfassung derart abgedichtet, daß sie eine hermetische Umhüllung bilden. Ein Rohr 17 steht über eine öffnung 19 in einem geeigneten Verbindungsstück 20 mit. einem Hohlraum 21 in dem Gehäuse 12 in Verbindung, in welchem die Druckdose 11 aufgenommen ist.

Die Druckdose 11 besteht im wesentlichen aus zwei biegsamen.Membranen 23-und 25, die auf entgegengesetzten Seiten eines Substrates 27

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-irangeordnet sind. Konstruktionsdetails einer solchen Druckdose sind im einzelnen in der US—PS 3 808 480 ausgeführt worden und werden hier nur kurz dargestellt.

Das Substrat 27 besteht vorzugsweise aus einem dielektrischen Material, zum Beispiel einem Tonerde-Keramik-Material.

Um eine Platte eines veränderbaren Kondensators zu bilden, wird eine ortsfeste Elektrode gebildet, indem eine geeignete Leiterzusaminensetzung in der gewünschten Konfiguration durch ein Maskendruckverfahren abgelagert wird, wobei ein zentraler als Elektrode dienender Plattenbereich 29 geschaffen wird mit einem Leitungsweg oder einer Leitung 31 , die sich zum Rand des Substrates erstreckt.

Um eine elektrische Isolation gegenüber der metallischen Membrane zu gewährleisten, ist es erforderlich, eine dielektrische Schicht 33 über der Leitung 31 vorzusehen. Dies kann durch Ablagerung einer Schicht einer geeigneten dielektrischen Zusammensetzung über der Leitung 31 durch ein Maskendruckverfahren geschehen.

Anschließend wird durch ähnliche Methoden unter Verwendung der leitfähigen Zusammensetzung eine ringförmige Elektrode 35 ausgebildet. Obwohl diese Elektrode die Leitung 31 überquert, ist sie durch die zwischengelegte dielektrische Schicht 33 von dieser iso- ■ liert. Die gesonderten Schichten sind rechts in Fig. 1 gezeigt. Die Membrane 23 ist mit ihrem Rand an der Elektrode 35 durch Lötmittel (nicht gezeigt) oder irgendeine andere geeignete Einrichtung, wie zum Beispiel einem Epoxi-Klebemittel, befestigt, welche für eine ausreichende hermetische Abdichtung sorgt.

Auf der entgegengesetzten Seite des Substrates 27 ergibt sich eine ähnliche Reihenfolge mit einer ortfesten zentralen Elektrode 39 und einer ringförmigen, am Umfang verlaufenden Elektrode 40, an welcher die Membrane 25 in der oben beschriebenen Weise befestigt ist.

Eine der Membranen hat eine Öffnung 41 an ihrem Mittelpunkt. Das Substrat hat eine öffnung 43, die für eine Verbindung zwischen den

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von den Membranen umhüllten Räumen sorgt, wodurch gewährleistet wird, daß der Druck auf den beiden Seiten des Substrates ausgeglichen wird,

Die Anordnung, die aus dem Substrat, den darauf abgelagerten leitfähigen Mustern und den daran befestigten Membranen besteht, wird als Druckdose 11 bezeichnet.

Wie dargestellt ist, sind die beiden ortsfesten inneren, als Platten ausgebildeten Elektroden 29 und 39 elektrisch miteinander durch ein Lötmittel 47 verbunden und als ein Anschluß 49 der Druckdose verlängert. Die Membranen 23, 25 sind in ähnlicher Weise an der Stelle 50 verbunden, und die Verbindung ist als ein Anschluß 51 verlängert, wobei die Leitungen durch. Epoxi oder einen anderen geeigneten Dichtgrund 53 abgedichtet sind. Eine solche Verbindung schaltet die Kapazitäten der beiden Membranen parallel und verdoppelt im wesentlichen die Kapazitätsänderung für eine gegebene Druckänderung gegenüber dem Ergebnis, das mit einer einzigen Membrane erzielt wurde. Wenn der Anschluß 51 von den Membranen auf Massepotential gelegt wird, wird eine wirksame Abschirmung für die inneren Elektroden 29, 39 geschaffen.

Der im Querschnitt dargestellte Teil der Druckdose in Fig. 1 zeigt die Ausbildung einer typisch geformten Membrane» Obwohl sie ringförmig gefaltet ist, wie gezeigt, ist sie im wesentlichen flach in dem Sinne, daß das Zentrum der Membrane, ungefähr im gleichen Abstand von der ortsfesten Platte 29 angeordnet ist wie zum Beispiel weiter vom Zentrum entfernte Abschnitte. Eine Druckdose, in welcher die Membranen (durch einen Lötmittelpfropfen 45) im unbelasteten oder zusammengebauten Zustand abgedichtet sind, kann zufriedenstellend benutzt werden, wenn sie lediglich einem positiven Druck an ihrer äußeren Oberfläche ausgesetzt ist, das heißt einem Druck, der die Membranen in Richtung der ortsfesten Platte zu biegen versucht. Wenn jedoch ein Versuch unternommen wird, eine solche Einrichtung zur Messung oder Abfühlung von Drücken zu verwenden, welche sowohl oberhalb als auch unterhalb des Druckes be.i der unbelasteten Stellung der Membranen liegen, wird festgestellt, daß· die Nichtlineari-

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tat und die NichtWiederholbarkeit Schwierigkeiten bereiten. Es wird angenommen, daß diese Schwierigkeit von einer Veränderung in der Beziehung der MembranenvsrSchiebung zur Kapazität herrührt, wenn die Membranenausbildung, welche der ortsfesten Platte gegenüberliegt, von einer konvexen zu einer konkaven Form übergeht. Um solche Probleme zu überwinden, und um eine linearere Beziehung der Kapazitätsveränderung für eine gegebene Druckveränderung (taC/AV) zu schaffen, hat man festgestellt, daß es vorteilhaft ist, die Membranen durch Evakuierung der Druckdose bis zu einem Ausmaß vorzubelasten, daß für den normalen Arbeitsbereich der Drücke, welchen die Dose ausgesetzt wird, eine Membrane nicht durch die unbelastete, in Fig. 1 dargestellte Form hindurchgeht.

Die Druckdose kann evakuiert werden, indem sie in eine Vakuumkammer gestellt wird, wobei die Kammer auf ein bestimmtes Vakuumniveau evakuiert wird und die öffnung 41 durch ein Lötmittel 45 geschlossen, wird, während das Vakuum aufrechterhalten wird. Wenn die Vakuumkammerzu Raumdruckbedingungen zurückkehrt, werden die Membranen in Richtung des Substrates durch den Atmosphärendruck durchgebogen. Die Größe, Form und Dicke der Membrane, werden derart gewählt, daß für den Druckbereich, innerhalb dessen die Dose benutzt werden soll, ein praktischer Arbeitsabstand zwischen den Elementen des Kondensators verbleibt, das heißt zum Beispiel zwischen der Membrane 23 und der Elektrode 29. Wenn die Druckdose aus der Vakuumkammer entfernt wird, weisen die Membranen typischerweise eine konkave Form auf, wie in Fig. 2 dargestellt ist. ..·'...

In Fig·. 4 ist eine Anordnung dargestellt, in welcher z.wei druckempfindliche Elemente, wie zum Beispiel die soeben beschriebenen, benutzt werden können, um die Differenz zwischen zwei Drücken abzuführen oder zu messen.

Die gezeigte Wandlerschaltung weist vier Diosen D1 bis D4 auf, die als eine vier Anschlüsse aufweisende, umlaufende Diodenviererbrücke geschaltet.sind. Zwischen zwei gegenüberliegende Brückenanschlüsse 62 und 66 sind in Reihe ein Paar von Kondensatoren C1

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_ or _

A4

und C2 geschaltet, die vorzugsweise angepaßt sind und den gleichen Wert aufweisen. Zwischen die Brückenanschlüsse 64 und 68 sind in Reihe Impedanzeinrichtungen 71 und 73 von ungefähr gleichem Wert geschaltet. Diese Impedanzen können von einem Paar druckempfindlicher Dosen, wie die oben beschriebenen, gebildet werden, wobei ihre veränderbaren Kapazitäten als C3 und C 4 dargestellt sind. Es wird angemerkt, daß bei dieser Schaltung die beweglichen Platten sowohl von C3 als auch von C4. (das heißt die Membranen 23, 25 in jeder Druckdose) mit Massepotential verbunden sein können.

Wenn eine solche Schaltung durch ein Wechseleingangssignal von einer Signalquelle 70 erregt wird, die zwischen den Eingangsanschluß 72 und den gemeinsamen Verbindungspunkt 74 zwischen den Impedanzen 71 und 73 geschaltet ist, wird ein Ausgangssig'nal über den Brückenanschlüssen 62 und 66 erzeugt, das ungefähr proportional zur Differenz zwischen den Kapazitäten C3 und C4 ist: Genauer gesagt ist dieses Signal proportional zur Differenz zwischen den Kapazitäten C3 und C4, geteilt durch die Summe der Kapazitäten C3 und C4.

Wenn die Druckdosen von Gehäusen 12 und 12a umschlossen werden und mit Verbindungsstücken 20 und 20a versehen sind, mit welchen Rohre 17 verbunden werden können, um Druckströmungsmittel in das Innere der Gehäuse zu führen, ist es möglich, die Differenz zwischen den Drücken, die innerhalb von zwei Gehäusen bestehen, abzuführen oder zu messen. Die Differenz wird von einem Gleichspannungspotential an den Ausgangsanschlussen 76, 78 dargestellt. Trimmerkondensatoren TC3 und TC4 können parallel zu den Druckdosenkapazitäten C3 und C4 für eine Nulleinstellung oder eine Anfang ska librierung vorgesehen sein. Um die Eigenschaften der Wandler schaltung möglichst effektiv für die Messung der Drückdifferenzen zu verwenden, ist es wünschenswert, daß die Druckdosen angepaßt sind, das heißt, daß jede Druck- \ dose das gleiche Verhältnis von Kapazitätsveränderung zu Druckveränderung (AC/aP) über den Arbeitsbereich aufweist.

Veränderliche Drücke, welche Ausschläge aufweisen, die sowohl größer als auch kleiner als Atmosphärendruck sind, können dadurch gemessen

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werden, daß evakuierte kapazitätsartige Druckdosen in entgegengesetzten Brückenarmen, wie in Fig. 5 gezeigt ist, benutzt werden. Wenn positiver oder negativer Druck in bezug auf Atmosphärendruck in dem Gehäuse vorgesehen ist, das die Druckdose mit einer Wandlerimpedanz von C3 enthält, und wenn eine zweite Druckdose mit einer Bezugsimpedanz von C 4 Atmosphärendruck ausgesetzt ist (in Fig. 5 durch die Abwesenheit eines Gehäuses angezeigt), ist das Ausgangssignal an den Anschlüssen 76 und 78 proportional zur Größe und dem Vorzeichen des Druckes, der innerhalb des Gehäuses 12 verglichen mit Atmosphärendruck vorhanden ist. Sich verändernde Barometerdrücke werden den Wert von C4 verändern, wodurch eine geeignete Korrektur geschaffen wird, so daß die Wandlerschaltung ein Ausgangssignal aufweist, das den richtigen Differenzwert darstellt.

Bei diesem System erfolgt automatisch eine Polaritätsumkehr des Gleichspannungspotentials an den Ausgangsanschlüssen, wenn das Vorzeichen der Druckdifferenz sich umdreht.

Obwohl C4 in Fig. 5 ohne ein Gehäuse gezeigt ist, kann es in der Praxis wünschenswert sein, diese Kapazität mit einem Gehäuse für mechanischen Schutz zu benutzen, wobei das Gehäuse in einfacher Weise zur Atmosphäre hin offen ist.

Das Doppelmeßfühlersystem ist für Anzeige- oder Regelanwendungen geeignet, bei welchen Veränderungen von_: einem vorbestimmten Bezugsdruck gemessen und das Ausgangssignal für die Anzeige der Veränderung oder für die Betätigung eines Servosystems, das die Abweichung vom Bezugswert korrigiert, benutzt werden soll. Wenn zum Beispiel das in Fig. 6 schematisch gezeigte System in einem Flugzeug benutzt würde, wobei beide Gehäuse 12 und 12a über die Verbindungsstücke 2O und 20a Atmosphärendruck ausgesetzt sind, wird das System ausgeglichen bleiben, wenn das Flugzeug veränderlichen Atmosphärendrükken mit Änderungen in der Höhe ausgesetzt wird. Wenn der Pilot jedoch bei einer vorbestimmten Höhe ein Ventil 80 in dem Gehäuse 12a schließt, wird der dann in diesem Gehäuse vorhandene Druck aufrechterhalten, wohingegen der Druck in dem Gehäuse 12 sich weiter mit

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den Umgebungsbedingungen ändert. Das Signal am Ausgang der Brückenschaltung wird dann proportional zu der Differenz zwischen dem Druck, welcher von der Druckdose im Gehäuse 12 abgefühlt wird, und dem Druck, der von der Druckdose im Gehäuse 12a abgefühlt wird, sein. Das Signal kann benutzt werden, um eine geeignete Anzeigeeinrichtung zu betätigen, oder als Eingangssignal für ein Servosystem, um zum Beispiel das Verhalten des Flugzeuges in einer Weise zu korrigieren, die erforderlich ist, um das Flugzeug auf eine Höhe zurückzuführen, die einen Druck entsprechend dem in dem Gehäuse 12a aufrechterhaltenen Druck hat.

In ähnlicher Weise kann ein solches System in einem Unterwasserfahrzeug benutzt werden, wobei die Druckdosen dem Umgebungswasserdruck ausgesetzt sind. Wenn das Ventil 80 durch die Bedienungsperson bei einer ausgewählten Tiefe geschlossen wird, kann die Schaltung durch ein geeignetes Servosystem dazu dienen, das Fahrzeug auf dieser Tiefe, zu halten.

Bei einer anderen mögliehen Anwendung, bei welcher das System der Fig. 6 benutzt wird, kann das Gehäuse 12a mit einer Druckcharakteristik einer bestimmten Tiefe vorgeladen werden. Ein tauehfähiges Fahrzeug könnte dann von der Oberfläche gestartet werden, würde sich eine Tiefe suchen, die einen Druck aufweist, der gleich dem in dem Gehäuse 12a existierenden Druck ist, und würde durch Betätigung des Servosystems 82 auf dieser Tiefe bleiben.

Aufgrund der symmetrischen Eigenschaft der Brücke ist das Doppelkapazitätssystem vorteilhaft, wenn die Genauigkeitsanforderungen eine Kompensation von Temperatureffekten auf die druckempfindliche Druckdose erfordern. Wenn in Fig. 7 die Wandlerimpedanz mit C3 dargestellt ist, der Kapazität einer druckempfindlichen Druckdose innerhalb des Gehäuses 12, kann eine Kompensation für Temperatureffekte auf den Wert von C3 dadurch erreicht werden, daß als Bezugsimpedanz eine ähnliche Druckdose mit einer Kapazität C 4 vorgesehen ist, die entweder innerhalb des gleichen Gehäuses angeordnet ist oder zumindest den gleichen Temperaturbedingungen ausgesetzt ist. Die Dose

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muß druckunempfindlich gemacht werden, was dadurch erfolgen kann, daß der Lötmittelverschluß für das Loch 41 in der Membrane weggelassen wird, wobei das Loch,wie in Fig. 3 gezeigt ist, offenbleibt. Mit dieser Öffnung wird die Membrane natürlich unbelastet bleiben und würde normalerweise die gleiche Form wie die in Fig. 1 gezeigte aufweisen. Um ungefähr die gleiche Kapazität wie diejenige der Arbeitsdose C3 aufzuweisen, sollte die Membrane ungefähr auf die gleiche Konkavität vorgeformt sein, wie diejenige, die von der abgedichteten Membrane unter Atmosphärendruck angenommen wird, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 im Vorhergehenden beschrieben worden ist. Wenn diese Vorsichtsmaßnahmen getroffen worden sind, werden die Wirkungen der Temperatur sowie der meisten anderen Umgebungsbedingungen (ausgenommen Druck), welche einen Einfluß auf die Kapazität C3 der Arbeitsdose haben können, im wesentlichen in ihrer Wirkung auf die beiden Kapazitäten C3 und C4 gleich sein und ausgeglichen werden, soweit es den Ausgang an den Anschlüssen 76, 78 angeht.

Wie aus dem Obigen hervorgeht, ist ein System geschaffen worden, das die Genauigkeit von Messungen von kleinen Drücken mit Ausschlägen oberhalb und unterhalb des Umgebungsdruckes und von kleinen Differenzdrücken, selbst zwischen relativ hohen Drücken, erleichtert und verbessert. Das System eignet sich zur Druckmessung im Verhältnis zu einem vorbestimmten Bezugsdruckniveaia, sowohl oberhalb als auch unterhalb des Bezugsniveaus. Es zeigt eine genaue Kompensation der Wirkungen von anderen Umgebungsbedingungen als dem Druck auf das druckempfindliche Element.

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Claims

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Patentansprüche

System zur Druckabfühlung einer Wandlerschaltung mit einer Bezugsimpedanz, einer Wandler impedanz und zwei Ausgangsanschlüssen, an denen ein Ausgangssignal erzeugt wird/ das sich in vorbestimmter Beziehung zu der Differenz der Wandlerimpedanz im Verhältnis zur Bezugsimpedanz ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerimpedanz gleich der Kapazität (C3) zwischen einer ortsfesten, elektrisch leitenden Platte (29, 39) und einer biegsamen, elektrisch leitenden Membrane (23, 25) ist, die in der Nähe der Platte gelagert ist, daß die Membrane durch Evakuierung des Raumes zwischen der Membrane und der Platte belastet ist, und daß die in bezug auf die Platte entgegengesetzte Seite der Membrane dem abzufühlenden Druck unterworfen ist.

System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsimpedanz gleich der Kapazität (C4) zwischen einer zweiten ortsfesten Platte (29, 39) und einer zweiten biegsamen Membrane (23, 25) ist, die in der Nähe der Platte gelagert ist, daß⁵ die zweite Membrane durch Evakuierung des Raumes zwischen der zweiten Membrane und der zweiten Platte belastet ist, und daß die in bezug auf die ■ zweite Platte entgegengesetzte Seite der zweiten Membrane Atmosphärendruck unterworfen ist.

System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsimpedanz gleich der Kapazität (C4) zwischen einer zweiten ortsfesten Platte (29, 39) und einer zweiten Membrane (23, 25) ist, die in der Nähe der

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Platte gelagert ist, und im wesentlichen die gleichen elektrischen Eigenschaften aufweist wie die Wandlerimpedanz (C3), aber nicht auf Druckveränderungen anspricht.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bezugsimpedanz einrichtung (73) eine Kapazität (C4) aufweist, die sich mit dem Druck, dem sie unterworfen ist,ändert, und daß die Wandlerimpedanzeinrichtung (71) eine Kapazität (C3) aufweist, die sich mit dem Druck, dem sie unterworfen ist, ändert, und daß das Verhältnis Ac/ÄB im wesentlichen das gleiche ist für jedes der beiden druckempfindlichen Elemente (71 , 73) für den Arbeitsbereich (Fig. 4) .

5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Bezugs xmpedanzeinrichtungen (C4) Atmosphärendruck als Bezugspunkt unterworfen ist* und daß die Wandler impedanz exnrxchtung (C3) einem Druck unterworfen ist, der abgefühlt werden soll, und dessen Größe in bezug auf Atmosphärendruck durch ein Ausgangssignal angezeigt wird (Fig. 5) .

6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Impedanzeinrichtung (C4) in einer Kammer (12a) eingeschlossen ist mit einer Einrichtung (20a), die eine Druckverbindung zwischen dem Inneren der Kammer und einer Umgebung veränderlichen Druckes ermöglicht, daß die Wandlerimpedanzeinrichtung (C3) in Druckverbindung mit der Umgebung steht, und daß die Kammer (12a) eine Einrichtung (80) aufweist, die eine Absperrung der Druckverbindung zwischen der Kammer und der Umgebung und eine Aufrechterhaltung · der Druckcharakteristik der Umgebung zum Zeitpunkt der Ab*- sperrung in der Kammer ermöglicht, wobei die Wandlerimpedanzeinrichtung anschließend einer Veränderung des Ausgangssignals, das für jede Veränderung des Umgebungsdruckes vom Bezugswert des in der Kammer aufrechterhaltenen Druckes repräsentativ ist, bewirkt (Fig. 6)*

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7. System nach. Anspruch 2, dadurch, gekenn-

z eic h. η et , daß ein Paar von abgedichteten Druckdosen (11) vorgesehen ist, die jeweils eine biegsame Membrane (.23, 25) enthalten, die eine erste Kondensatorplatte und eine zweite Kondensatorplatte bilden, daß der Raum zwischen den Platten evakuiert ist, wodurch die Membrane (23, 25) belastet wird, daß eine der Druckdosen von außen dem ümgebungsdruck unterworfen ist, daß eine Schaltungseinrichtung mit den Kapazitäten (C3, C4) jeweils zwischen den ersten und zweiten Platten vorgesehen ist und die Schaltungseinrichtung ein Paar von Ausgangsanschlüssen (76, 78) aufweist, an denen ein Signal erzeugt wird, das eine vorbestimmte Beziehung zu der Größe der Kapazitätsdifferenz zwischen den Kapazitäten (C4, C3) der Bezugsimpedanzeinrichtung und der Wandlerimpedanzeinrichtung aufweist.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kapazitäten (C3, C4) in der Schaltungseinrichtung in Reihe geschaltet sind und der gemeinsame Verbindungspunkt (74) zwischen den Kapazitäten auf Massepötential liegt.

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