EP3359937A1 - Sensor and method for measuring a pressure - Google Patents

Sensor and method for measuring a pressure

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EP3359937A1
EP3359937A1 EP16779070.8A EP16779070A EP3359937A1 EP 3359937 A1 EP3359937 A1 EP 3359937A1 EP 16779070 A EP16779070 A EP 16779070A EP 3359937 A1 EP3359937 A1 EP 3359937A1
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EP
European Patent Office
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sensor
outer electrode
base body
internal electrodes
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
EP16779070.8A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Galler
Harald Kastl
Markus Puff
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TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0038—Force sensors associated with force applying means applying a pushing force
    • 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
    • G01L9/02—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/06—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L9/08—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 by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/80—Constructional details
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    • H10N30/853—Ceramic compositions
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    • H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
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    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials

Definitions

  • the present invention relates to a sensor. It is a sensor that measures a pressure or a mechanical stress with the help of the piezoelectric effect. The pressure acting on the sensor is converted into an electric charge flow. This property can be applied to pressures
  • the present invention relates to a method for measuring a pressure.
  • Sensors based on piezoelectric materials such as
  • monolithic piezoelectric sensor 101 This has a monolithic body 102, which consists of a homogeneous layer of a pressure-sensitive material. On an upper side surface 109 and a lower side surface 110 of the main body 102, an outer electrode 105, 108 are arranged, so that the layer of pressure-sensitive material between the outer electrodes 105, 108 is located.
  • the outer electrodes 105, 108 are used for tapping at
  • the pressure to be measured acts directly on the external electrodes 105, 108.
  • the outer electrodes 105, 108 must be covered with insulating layers to prevent the formation of
  • the outer electrodes 105, 108 have a metallic material that can be manufactured with reasonable effort only with insufficient flatness. The unevenness on the surfaces 106, 107 can lead to measurement inaccuracies. In addition, the metallic outer electrodes 105, 108 are resistant
  • Object of the present invention is therefore to provide an improved sensor, which makes it possible to overcome at least one of the above-mentioned disadvantages. Another object is to provide an improved method for
  • a sensor according to the present claim 1 It is proposed a sensor having a base body, wherein the main body is a piezoelectric
  • the piezoelectric material and at least two arranged in the piezoelectric material internal electrodes.
  • the at least two internal electrodes are arranged in the piezoelectric material such that between the at least two
  • the sensor may in particular be a pressure sensor. Accordingly, the sensor may be configured to measure a pressure acting on the body.
  • the internal electrodes can be used as "in the
  • piezoelectric material arranged "when they are sandwiched between two layers of piezoelectric
  • each inner electrode To be covered by the piezoelectric material. A side
  • a surface that abuts an outer electrode may be free of the piezoelectric material.
  • a pressurization side surface of the body is a
  • the main body can also have a plurality of side surfaces provided for pressurizing.
  • the sensor can have any number of internal electrodes.
  • the sensor can have more than two
  • the inner electrodes may be divided into first inner electrodes contacted with a first outer electrode and second inner electrodes contacted with a second outer electrode, wherein the number of first and second inner electrodes need not be equal.
  • the sensor with internal electrodes arranged in the piezoelectric material allows the above
  • the for the Pressurized side surface provided may consist of the piezoelectric material.
  • the piezoelectric material can under constant pressure swing load have a much higher load capacity than a metallic material, so that the life of the sensor is increased. Furthermore, the piezoelectric material can be made with a large flatness, so that the for the
  • the output signal generated by the sensor can be influenced as desired by a variation in the number of internal electrodes.
  • the sensor may further include a first outer electrode and a second outer electrode. Each of the at least two internal electrodes may be connected to the first external electrode or the second external electrode.
  • Outer electrode may be on a first side surface of
  • the second outer electrode may be arranged on a second side surface of the main body. Neither the first side surface nor the second
  • Side surface can be provided for pressurization be. Accordingly, they differ from the side surface provided for the pressurization and are arranged in particular perpendicular to this side surface.
  • the first and second side surfaces may be one another
  • the first outer electrode may be arranged perpendicular to the at least two inner electrodes.
  • the second outer electrode may be perpendicular to the at least two inner electrodes
  • the provided for pressurizing side surface of the body can be parallel to the at least two
  • Internal electrodes may be arranged. Accordingly, the pressure preferably exerts a maximum force on this side surface.
  • the sensor may further include one with the at least two
  • Internal electrodes have associated evaluation unit, which is designed to determine the pressure acting on the base body pressure.
  • the at least two can
  • the evaluation unit is configured to one between the at least two
  • the evaluation unit can also be designed, one fitting between the at least two internal electrodes To measure tension and determine therefrom the pressure acting on the body.
  • the senor may be configured such that the current intensity or the
  • acting pressure of electrical signal is particularly high.
  • a high voltage results in a small number of internal electrodes.
  • a high current results in a large number of internal electrodes.
  • the piezoelectric body may comprise a lead zirconate titanate ceramic.
  • the piezoelectric body may comprise a lead zirconate titanate ceramic.
  • Piezoelectric bodies have a different piezoelectric material, such as a piezoelectric quartz.
  • the internal electrodes may comprise silver, silver-palladium or copper or one of these
  • the first and the second outer electrode may include or consist of a partially glass-containing Einbrandmetallmaschine of silver, silver-palladium or copper.
  • the first and second outer electrodes may further comprise a
  • Sputter layer of CuAg or CrNiAg have.
  • the senor may be a
  • the mechanical amplification system on the provided for pressurizing side surface of the Basic body is arranged.
  • the sensor may comprise a second mechanical amplification system disposed on the side surface corresponding to that for the
  • the mechanical reinforcement system may include a first portion attached to the base body and a second portion
  • the present invention relates
  • Invention a method for measuring a pressure.
  • a method for measuring a pressure with a sensor is proposed, wherein the sensor has a main body which comprises a piezoelectric material, at least two arranged in the piezoelectric material
  • Internal electrodes is connected to the first outer electrode or the second outer electrode, wherein the first
  • outside electrode disposed on a first side surface of the base body, wherein the second outer electrode is disposed on a second side surface of the base body, and wherein the base body further comprises a third side surface
  • the pressure to be measured is exerted on the third side surface.
  • the pressure to be measured is exerted on a side surface of the main body which is free of electrodes.
  • the third side surface provided for the pressurization may consist of the piezoelectric material.
  • the piezoelectric material can under constant pressure swing load have a much higher load capacity than a metallic material, so that the
  • Piezoelectric material are manufactured with a large flatness, so that provided for the pressurization side surface is free of bumps and no
  • the method may comprise the step of determining the pressure acting on the base body on the basis of a current intensity measured by the evaluation unit or on the basis of a voltage measured by the evaluation unit.
  • a mechanical amplification system On the side surface on which the pressure is exerted, a mechanical amplification system may be arranged.
  • the mechanical reinforcement system may be configured such that a pressure acting on the mechanical reinforcement system deforms it, transferring the deformation of the mechanical reinforcement system into a deformation of the base body. In particular, the body can thereby be pulled apart or compressed.
  • mechanical reinforcement system may be designed such that a pressure exerted on the reinforcing system pressure leads to a deformation of the base body, which is ten times greater than the deformation, which would undergo the body, if the same pressure directly on the
  • the mechanical amplification system can be any mechanical amplification system.
  • the mechanical reinforcement system may include a first portion attached to the base body and a second portion spaced apart from the base member
  • Basic body is arranged, have.
  • the second region can be moved relative to the main body.
  • Figure 1 shows one known in the art
  • Figure 2 shows a first embodiment of a sensor
  • Figure 3 shows a schematic representation of the
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a
  • Figure 5 shows a third embodiment of a
  • FIG. 2 shows a sensor 1 according to a first embodiment
  • the sensor 1 has a main body 2, which has a piezoelectric material 13.
  • Internal electrodes 4 are arranged.
  • the internal electrodes 3, 4 are each between layers of the piezoelectric
  • the first internal electrodes 3 are provided with a first one
  • Outer electrode 5 is arranged on a first side surface 6 of the main body 2.
  • the first side surface 6 of the base body 2 and the first outer electrode 5 are perpendicular to the inner electrodes 3, 4. Furthermore, the first inner electrodes 3 with respect to a second outer surface 7, which is opposite to the first side surface 6, set back.
  • a second outer electrode 8 is arranged on the second side surface 7, .
  • the first internal electrodes 3 are not
  • the second internal electrodes 4 are connected to the second
  • External electrode 8 contacted electrically.
  • Internal electrodes 4 are set back from the first side surface 6 and accordingly are not electrically connected to the first outer electrode 5.
  • the main body 2 also has at least one side surface 9, 10, which is provided for pressurization.
  • the direction from which the pressure acts on the base body 2 is marked in FIG. 1 by two corresponding arrows.
  • the side surface 9, 10 provided for pressurizing extends parallel to the inner electrodes 3, 4.
  • an upper side surface 9 and a lower side surface 10 are provided for the pressurization.
  • D ⁇ 33 ⁇ E + d 33 (2)
  • s indicates the mechanical expansion of the main body 2
  • D indicates the shift density
  • E indicates the electrical
  • T is the on the
  • d indicates the piezoelectric constant of the piezoelectric material 13 of the
  • Dielectric constant and S33 indicates the compliance. It is further assumed in equations (1) and (2) that the print axis, the polarization axis and the
  • Detection axis respectively match and lie in the stacking direction S, which is also referred to here as the 33 direction. If now the electric field generated is measured, the pressure acting on the main body 2 can be calculated therefrom. To measure this field, either a voltage applied to the outer electrodes 5, 8 or a voltage
  • Polarization direction 12 of the piezoelectric material 13 under the action of a pressure changes.
  • Section i shows the polarization without pressure and section ii shows the polarization with applied pressure.
  • FIG. 4 shows a possible structure for pressure measurement with the aid of the sensor 1, wherein here a sensor 1 according to a second exemplary embodiment is used.
  • the sensor 1 according to the second embodiment differs from the sensor 1 according to the first embodiment in the number of the first and second internal electrodes 3, 4.
  • the sensor 1 is connected to an electronic evaluation unit 11. According to the embodiment shown in Figure 4, the first outer electrode 5 and the second outer electrode 8 via the electronic
  • Evaluation unit 11 contacted with each other electrically.
  • a pressure acts on the main body 2
  • a current flows from the first outer electrode 5 via the evaluation unit 11 to the second outer electrode 8.
  • the evaluation unit 11 is designed to measure the current intensity of this current. From this measurement, the pressure acting on the base body 2 pressure can be calculated.
  • the first outer electrode 5 and the second outer electrode 8 are not connected to one another via the electronic evaluation unit 11
  • the evaluation unit 11 can determine a voltage applied between the two outer electrodes 5, 8 and from this measured value to the
  • the sensors 1 described here with internal electrodes 3, 4 arranged in the basic body 2 have considerable advantages over the monolithic sensors 101 shown in FIG. In particular, the sensors 1 are such
  • Side surface 6, 7 acts, on which the outer electrodes 5, 8 are located.
  • the provided for pressurizing side surfaces 9, 10 consist of an electric
  • Be provided side surfaces, so a part of the surface would be used for electrical contacting of the outer electrodes.
  • the side surface provided for pressurizing is made of a piezoelectric material 13, it can be made with a high flatness, resulting in
  • a piezoelectric material 13 can give a high accuracy of measurement.
  • Surfaces of a piezoelectric material 13 can be manufactured with less effort in a greater flatness than would be possible for metallic surfaces. Further, the piezoelectric materials 13 prove to be very resistant to pressure swing loads, so that a side surface made of a piezoelectric material 13 can increase the life of the sensor 1.
  • Another advantage of the sensor described herein is its high design freedom. Since the number of internal electrodes can be changed as desired, the output charge dissipated via the internal electrodes or the voltage applied between the internal electrodes can be adjusted as desired. Of the
  • n indicates the number of piezoelectric layers.
  • Q n indicates the charge output of the sensor 1 with n on piezoelectric layers.
  • Qo gives the charge output of a monolithic sensor 101 without integrated
  • U n indicates the open-circuit voltage applied between the outer electrodes 5, 8 of the sensor 1 with n piezoelectric layers when the outer electrodes 5, 8 are not short-circuited with each other.
  • Uo gives the no-load voltage between the
  • External electrodes 105, 108 of the corresponding monolithic sensor 101 at. E n indicates the output energy of the sensor 1 with n piezoelectric layers which are proportional to the
  • Product is from open circuit voltage and charge output. Eo indicates the output energy of the monolithic sensor 101.
  • Amount of current to be made of the output current is therefore a sensor 1 with many internal electrodes 3, 4th
  • a sensor 1 with a small number of internal electrodes 3, 4 is advantageous, since in this way a maximum sensitivity can be achieved.
  • Figure 5 shows a third embodiment of a sensor 1.
  • the sensor 1 has, in contrast to the sensors 1 according to
  • a mechanical amplification system 14 is provided in the first and second embodiments.
  • the mechanical amplification system 14 is provided in the first and second embodiments.
  • Reinforcement system 14 makes it possible to amplify a pressure applied to the sensor 1.
  • the mechanical amplification system 14 has
  • the frusto-conical element 15 is glued to the upper side surface 9.
  • the frusto-conical member 15 has a first portion 16 secured to the upper side surface 9.
  • the first region 16 is an edge region of the frusto-conical element 15.
  • the frusto-conical element 15 further has a second region 17 which is spaced from the upper side surface.
  • the second area 17 may be to the
  • Base body 2 are moved towards or away from the main body 2. If a force is applied to the second area 17,
  • the first region 16 is stretched in a radial direction to the outside.
  • the main body 2 can be pulled apart.
  • the mechanical reinforcement system 14 is constructed so that a pressure acting on the reinforcement system 14 to a deformation of the mechanical
  • Reinforcement system 14 is attached to the upper side surface 9, causes the deformation of the reinforcing system 14, that the main body 2 is pulled apart or compressed.
  • the reinforcement system 14 may be the deformation of the Base body 2 increase by, for example, ten times over the deformation that the base body 2 would experience when the force acts directly on the base body 2.
  • Reinforcement system 14 attached to the upper side surface 9, i. on a side surface which is free of the outer electrodes 5, 8. In this way it can be ensured that the outer electrodes 5, 8 not by the mechanical
  • Reinforcement system 14 can be damaged.
  • a second mechanical amplification system 14 is further arranged, which in the

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Abstract

The invention relates to a sensor (1) having a base which has a piezoelectric material (13) and at least two internal electrodes (3, 4) arranged in the piezoelectric material (13), which are arranged in such a way that a voltage is produced between the at least two internal electrodes (3, 4) when a pressure acts on a side surface (9, 10) of the base (2) that is provided for a pressure to be applied. The sensor can have a mechanical amplification system (14).

Description

Beschreibung description
Sensor und Verfahren zur Messung eines Drucks Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor. Es handelt sich dabei um einen Sensor, der einen Druck, beziehungsweise eine mechanische Spannung, mit Hilfe des piezoelektrischen Effektes misst. Der auf den Sensor einwirkende Druck wird dabei in einen elektrischen Ladungsfluss umgewandelt. Diese Eigenschaft kann dazu angewandt werden, um Drücke Sensor and method for measuring a pressure The present invention relates to a sensor. It is a sensor that measures a pressure or a mechanical stress with the help of the piezoelectric effect. The pressure acting on the sensor is converted into an electric charge flow. This property can be applied to pressures
beziehungsweise Druckschwankungen zu vermessen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Drucks. Sensoren, die auf piezoelektrischen Materialien, wie zumor to measure pressure fluctuations. Furthermore, the present invention relates to a method for measuring a pressure. Sensors based on piezoelectric materials, such as
Beispiel einer Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) Keramik oder Quarz basieren, sind bekannt. Figur 1 zeigt einen solchen Example of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic or quartz based are known. Figure 1 shows such
monolithischen piezoelektrischen Sensor 101. Dieser weist einen monolithischen Grundkörper 102 auf, der aus einer homogene Schicht eines drucksensitiven Materials besteht. Auf einer oberen Seitenfläche 109 und einer unteren Seitenfläche 110 des Grundkörpers 102 sind je eine Außenelektroden 105, 108 angeordnet, so dass sich die Schicht des drucksensitiven Materials zwischen den Außenelektroden 105, 108 befindet. Die Außenelektroden 105, 108 dienen zum Abgreifen des bei monolithic piezoelectric sensor 101. This has a monolithic body 102, which consists of a homogeneous layer of a pressure-sensitive material. On an upper side surface 109 and a lower side surface 110 of the main body 102, an outer electrode 105, 108 are arranged, so that the layer of pressure-sensitive material between the outer electrodes 105, 108 is located. The outer electrodes 105, 108 are used for tapping at
Druckbelastung entstehenden elektrischen Signals. Pressure load resulting electrical signal.
Bei diesem Sensor 101 wirkt der zu messende Druck unmittelbar auf die Außenelektroden 105, 108 ein. Damit sind zahlreiche Nachteile verbunden. Die Außenelektroden 105, 108 müssen mit Isolationsschichten bedeckt sein, um das Entstehen von In this sensor 101, the pressure to be measured acts directly on the external electrodes 105, 108. This involves numerous disadvantages. The outer electrodes 105, 108 must be covered with insulating layers to prevent the formation of
Leckströmen zu vermeiden. Außerdem müssen auf der oberen und der unteren Seitenflächen 106, 107 ferner elektrische Verbindungen der Außenelektroden 105, 108 vorgesehen sein, sodass die Flächen 106, 107 nicht ganzflächig zur To avoid leakage currents. In addition, on the upper and lower side surfaces 106, 107 further electrical Connections of the outer electrodes 105, 108 may be provided so that the surfaces 106, 107 is not the entire surface of the
Druckbelastung genutzt werden können. Die Außenelektroden 105, 108 weisen ein metallisches Material auf, das mit vertretbarem Aufwand nur mit einer unzureichenden Ebenheit fertigbar ist. Die Unebenheiten auf den Flächen 106, 107 können zu Messungenauigkeiten führen. Außerdem weisen die metallischen Außenelektroden 105, 108 unter beständig Pressure load can be used. The outer electrodes 105, 108 have a metallic material that can be manufactured with reasonable effort only with insufficient flatness. The unevenness on the surfaces 106, 107 can lead to measurement inaccuracies. In addition, the metallic outer electrodes 105, 108 are resistant
auftretenden Druckwechselbelastungen hohe Abnutzungseffekte auf, die die Lebensdauer des Sensors 101 verkürzen können.occurring pressure cycling on high wear effects that can shorten the life of the sensor 101.
Darüber hinaus wird in der monolithischen Ausführungsform der Anbau eines mechanischen Verstärkungssystems, das kleine Drücke in hohe auf den Sensor einwirkende übersetzt, Moreover, in the monolithic embodiment, the attachment of a mechanical amplification system that translates small pressures into high levels acting on the sensor,
erschwert . difficult.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Sensor anzugeben, der es ermöglicht, zumindest einen der oben genannten Nachteile zu überwinden. Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes Verfahren zur Object of the present invention is therefore to provide an improved sensor, which makes it possible to overcome at least one of the above-mentioned disadvantages. Another object is to provide an improved method for
Messung eines Drucks anzugeben. Specify measurement of a pressure.
Diese Aufgabe wird durch einen Sensor gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 gelöst. Es wird ein Sensor vorgeschlagen, der einen Grundkörper aufweist, wobei der Grundkörper ein piezoelektrisches This object is achieved by a sensor according to the present claim 1. It is proposed a sensor having a base body, wherein the main body is a piezoelectric
Material und zumindest zwei in dem piezoelektrischen Material angeordnete Innenelektroden aufweist. Die zumindest zwei Innenelektroden sind dabei derart in dem piezoelektrischen Material angeordnet, dass zwischen den zumindest zwei Material and at least two arranged in the piezoelectric material internal electrodes. The at least two internal electrodes are arranged in the piezoelectric material such that between the at least two
Innenelektroden eine Spannung entsteht, wenn ein Druck auf eine für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche des Grundkörpers einwirkt. Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um einen Drucksensor handeln. Dementsprechend kann der Sensor dazu ausgestaltet sein, einen auf den Grundkörper wirkenden Druck zu messen. Internal electrodes, a voltage is created when a pressure acting on a provided for pressurizing side surface of the main body acts. The sensor may in particular be a pressure sensor. Accordingly, the sensor may be configured to measure a pressure acting on the body.
Die Innenelektroden können dabei als „in dem The internal electrodes can be used as "in the
piezoelektrischen Material angeordnet" bezeichnet werden, wenn sie zwischen zwei Schichten des piezoelektrischen piezoelectric material arranged "when they are sandwiched between two layers of piezoelectric
Materials angeordnet sind. Dementsprechend können eine Materials are arranged. Accordingly, a
Oberseite und eine Unterseite jeder Innenelektrode von dem piezoelektrischen Material bedeckt sein. Eine seitliche Top and bottom of each inner electrode to be covered by the piezoelectric material. A side
Fläche, die an einer Außenelektrode anliegt, kann jedoch frei von dem piezoelektrischen Material sein. Bei der für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenfläche des Grundkörpers handelt es sich insbesondere um eine However, a surface that abuts an outer electrode may be free of the piezoelectric material. In particular, provided for the pressurization side surface of the body is a
Seitenfläche des Grundkörpers, die parallel zu den Side surface of the main body parallel to the
Innenelektroden angeordnet ist. Der Grundkörper kann auch mehrere für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenflächen aufweisen. Internal electrodes is arranged. The main body can also have a plurality of side surfaces provided for pressurizing.
Der Sensor kann eine beliebige Anzahl an Innenelektroden aufweisen. Insbesondere kann der Sensor mehr als zwei The sensor can have any number of internal electrodes. In particular, the sensor can have more than two
Innenelektroden aufweisen. Die Innenelektroden können in erste Innenelektroden, die mit einer ersten Außenelektrode kontaktiert sind, und zweite Innenelektroden, die mit einer zweiten Außenelektrode kontaktiert sind, aufgeteilt werden, wobei die Anzahl der ersten und der zweiten Innenelektroden nicht gleich sein muss. Having internal electrodes. The inner electrodes may be divided into first inner electrodes contacted with a first outer electrode and second inner electrodes contacted with a second outer electrode, wherein the number of first and second inner electrodes need not be equal.
Der Sensor mit in den in dem piezoelektrischen Material angeordneten Innenelektroden ermöglicht es, die oben The sensor with internal electrodes arranged in the piezoelectric material allows the above
beschriebenen Nachteile zu überwinden. Die für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche kann aus dem piezoelektrischen Material bestehen. Das piezoelektrische Material kann unter ständiger Druckwechselbelastung eine deutlich höhere Belastbarkeit aufweisen als ein metallisches Material, so dass die Lebensdauer des Sensors erhöht wird. Ferner kann das piezoelektrische Material mit einer großen Ebenheit gefertigt werden, so dass die für die overcome disadvantages described. The for the Pressurized side surface provided may consist of the piezoelectric material. The piezoelectric material can under constant pressure swing load have a much higher load capacity than a metallic material, so that the life of the sensor is increased. Furthermore, the piezoelectric material can be made with a large flatness, so that the for the
Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche frei von Pressurization provided side surface free from
Unebenheiten ist und daraus keine Messfehler resultieren können. Unevenness is and can result in no measurement errors.
Auch das Anbringen eines mechanischen Verstärkungssystems, das die auf den Sensor einwirkenden Drücke verstärkt, ist leicht möglich. Besonders vorteilhaft ist das Anbringen dieses Systems auf den Seitenflächen des Grundkörpers parallel zu den Innenelektroden. It is also easily possible to attach a mechanical reinforcement system that amplifies the pressures acting on the sensor. Particularly advantageous is the attachment of this system on the side surfaces of the body parallel to the internal electrodes.
Ein weiterer Vorteil des Sensors besteht in seiner Another advantage of the sensor is its
verbesserten Designfreiheit. Das von dem Sensor erzeugte Ausgangssignal kann durch eine Variation in der Anzahl der Innenelektroden in gewünschter Weise beeinflusst werden. improved design freedom. The output signal generated by the sensor can be influenced as desired by a variation in the number of internal electrodes.
Dabei kann insbesondere erreicht werden, dass die Stromstärke dieses Signals oder die Spannung dieses Signals erhöht wird. Der Sensor kann ferner eine erste Außenelektrode und eine zweite Außenelektrode aufweisen. Jede der zumindest zwei Innenelektroden kann mit der ersten Außenelektrode oder der zweiten Außenelektrode verbunden sein. Die erste It can be achieved in particular that the current strength of this signal or the voltage of this signal is increased. The sensor may further include a first outer electrode and a second outer electrode. Each of the at least two internal electrodes may be connected to the first external electrode or the second external electrode. The first
Außenelektrode kann auf einer ersten Seitenfläche des Outer electrode may be on a first side surface of
Grundkörpers angeordnet sein. Die zweite Außenelektrode kann auf einer zweiten Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet sein. Weder die erste Seitenfläche noch die zweite Be arranged body. The second outer electrode may be arranged on a second side surface of the main body. Neither the first side surface nor the second
Seitenfläche können für die Druckbeaufschlagung vorgesehen sein. Dementsprechend unterscheiden sie sich von der für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenfläche und sind insbesondere senkrecht zu dieser Seitenfläche angeordnet. Die erste und die zweite Seitenfläche können einander Side surface can be provided for pressurization be. Accordingly, they differ from the side surface provided for the pressurization and are arranged in particular perpendicular to this side surface. The first and second side surfaces may be one another
gegenüberliegen. are opposite.
Die erste Außenelektrode kann senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden angeordnet sein. Die zweite Außenelektrode kann senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden The first outer electrode may be arranged perpendicular to the at least two inner electrodes. The second outer electrode may be perpendicular to the at least two inner electrodes
angeordnet sein. be arranged.
Da der Druck in Richtung senkrecht zu den Innenelektroden wirkt, übt der Druck eine nur minimale Kraft auf die Since the pressure acts in a direction perpendicular to the internal electrodes, the pressure exerts only minimal force on the internal electrodes
Außenelektroden aus, die sich ebenfalls in dieser Richtung erstrecken. Outside electrodes, which also extend in this direction.
Die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche des Grundkörpers kann parallel zu den zumindest zwei The provided for pressurizing side surface of the body can be parallel to the at least two
Innenelektroden angeordnet sein. Dementsprechend übt der Druck vorzugsweise eine maximale Kraft auf diese Seitenfläche aus . Internal electrodes may be arranged. Accordingly, the pressure preferably exerts a maximum force on this side surface.
Der Sensor kann ferner eine mit den zumindest zwei The sensor may further include one with the at least two
Innenelektroden verbundene Auswerteeinheit aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, den auf den Grundkörper einwirkenden Druck zu bestimmen. Dabei können die zumindest zwei Internal electrodes have associated evaluation unit, which is designed to determine the pressure acting on the base body pressure. The at least two can
Innenelektroden über die Auswerteeinheit miteinander Internal electrodes via the evaluation unit with each other
elektrisch kontaktiert sein, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgestaltet ist, einen zwischen den zumindest zwei be electrically contacted, wherein the evaluation unit is configured to one between the at least two
Innenelektroden fließenden Strom zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper einwirkenden Druck zu bestimmen. Internal electrodes to measure flowing current and determine therefrom the pressure acting on the body.
Alternativ kann die Auswerteeinheit auch ausgestaltet sein, eine zwischen den zumindest zwei Innenelektroden anliegende Spannung zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper einwirkenden Druck zu bestimmen. Alternatively, the evaluation unit can also be designed, one fitting between the at least two internal electrodes To measure tension and determine therefrom the pressure acting on the body.
Je nach Ausgestaltung der Auswerteeinheit kann der Sensor derart ausgestaltet sein, dass die Stromstärke oder die Depending on the configuration of the evaluation unit, the sensor may be configured such that the current intensity or the
Spannung eines in Folge eines auf den Grundkörper Tension of one in a row on the main body
einwirkenden Drucks erzeugten elektrischen Signals besonders hoch ist. Eine hohe Spannung ergibt sich bei einer kleinen Anzahl von Innenelektroden. Eine hohe Stromstärke ergibt sich bei einer großen Anzahl von Innenelektroden. acting pressure of electrical signal is particularly high. A high voltage results in a small number of internal electrodes. A high current results in a large number of internal electrodes.
Der piezoelektrische Grundkörper kann eine Blei-Zirkonat- Titanat-Keramik aufweisen. Alternativ kann der The piezoelectric body may comprise a lead zirconate titanate ceramic. Alternatively, the
piezoelektrische Grundkörper ein anderes piezoelektrisches Material, beispielsweise einen piezoelektrischen Quarz, aufweisen. Die Innenelektroden können Silber, Silber- Palladium oder Kupfer aufweisen oder aus einem dieser Piezoelectric bodies have a different piezoelectric material, such as a piezoelectric quartz. The internal electrodes may comprise silver, silver-palladium or copper or one of these
Materialien bestehen. Die erste und die zweite Außenelektrode können eine teilweise glashaltige Einbrandmetallisierung aus Silber, Silber- Palladium oder Kupfer aufweisen oder aus dieser bestehen. Die erste und die zweite Außenelektrode können ferner eine Materials exist. The first and the second outer electrode may include or consist of a partially glass-containing Einbrandmetallisierung of silver, silver-palladium or copper. The first and second outer electrodes may further comprise a
Sputterschicht aus CuAg oder CrNiAg aufweisen. Sputter layer of CuAg or CrNiAg have.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Sensor ein According to one embodiment, the sensor may be a
mechanisches Verstärkungssystem aufweisen, das dazu have mechanical amplification system, the
ausgestaltet ist, einen Verformung des mechanischen is configured, a deformation of the mechanical
Verstärkungssystems infolge eines auf den Sensor wirkenden Drucks in eine Verformung des Grundkörpers zu übersetzen. Reinforcement system due to a pressure acting on the sensor to translate into a deformation of the body.
Dabei kann das mechanische Verstärkungssystem auf der für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet ist. Ferner kann der Sensor ein zweites mechanisches Verstärkungssystem aufweisen, das auf der Seitenfläche angeordnet ist, die der für die In this case, the mechanical amplification system on the provided for pressurizing side surface of the Basic body is arranged. Further, the sensor may comprise a second mechanical amplification system disposed on the side surface corresponding to that for the
Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche gegenüberliegt. Pressurization provided opposite side surface.
Das mechanische Verstärkungssystem kann einen ersten Bereich, der an dem Grundkörper befestigt ist, und einen zweiten The mechanical reinforcement system may include a first portion attached to the base body and a second portion
Bereich, der von dem Grundkörper beabstandet und relativ zu dem Grundkörper bewegbar ist, aufweisen. Area which is spaced from the base body and movable relative to the base body having.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende In another aspect, the present invention relates
Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Drucks. Invention a method for measuring a pressure.
Es wird ein Verfahren zur Messung eines Drucks mit einem Sensor vorgeschlagen, wobei der Sensor einen Grundkörper aufweist, der ein piezoelektrisches Material, zumindest zwei in dem piezoelektrischen Material angeordnete A method for measuring a pressure with a sensor is proposed, wherein the sensor has a main body which comprises a piezoelectric material, at least two arranged in the piezoelectric material
Innenelektroden, eine erste Außenelektrode und eine zweite Außenelektrode aufweist, wobei jede der zumindest zwei Internal electrodes, a first outer electrode and a second outer electrode, wherein each of the at least two
Innenelektroden mit der ersten Außenelektrode oder der zweiten Außenelektrode verbunden ist, wobei die erste Internal electrodes is connected to the first outer electrode or the second outer electrode, wherein the first
Außenelektrode auf einer ersten Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet ist, wobei die zweite Außenelektrode auf einer zweiten Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet ist, und wobei der Grundkörper ferner eine dritte Seitenfläche Outside electrode disposed on a first side surface of the base body, wherein the second outer electrode is disposed on a second side surface of the base body, and wherein the base body further comprises a third side surface
aufweist, die frei von der ersten Außenelektrode und der zweiten Außenelektrode ist. Bei dem Verfahren wird der zu messende Druck auf die dritte Seitenfläche ausgeübt. Insbesondere kann der oben beschriebene Sensor für das which is free of the first outer electrode and the second outer electrode. In the method, the pressure to be measured is exerted on the third side surface. In particular, the above-described sensor for the
Verfahren gemäß dem hier diskutierten Aspekt verwendet werden. Dementsprechend können sämtliche strukturellen und funktionellen Merkmale, die für den Sensor offenbart sind, auch auf das Verfahren zutreffen. Method according to the aspect discussed here. Accordingly, all structural and functional features disclosed for the sensor also apply to the method.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird der zumessende Druck auf eine Seitenfläche des Grundkörpers ausgeübt, die frei von Elektroden ist. Dadurch können verschiedene Vorteile erreicht werden. Die für die Druckbeaufschlagung vorgesehene dritte Seitenfläche kann aus dem piezoelektrischen Material bestehen. Das piezoelektrische Material kann unter ständiger Druckwechselbelastung eine deutlich höhere Belastbarkeit aufweisen als ein metallisches Material, so dass die In the method described here, the pressure to be measured is exerted on a side surface of the main body which is free of electrodes. As a result, various advantages can be achieved. The third side surface provided for the pressurization may consist of the piezoelectric material. The piezoelectric material can under constant pressure swing load have a much higher load capacity than a metallic material, so that the
Lebensdauer des Sensors erhöht wird. Ferner kann das Life of the sensor is increased. Furthermore, the
piezoelektrische Material mit einer großen Ebenheit gefertigt werden, so dass die für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche frei von Unebenheiten ist und daraus keine Piezoelectric material are manufactured with a large flatness, so that provided for the pressurization side surface is free of bumps and no
Messfehler resultieren können. Measurement errors can result.
Ferner kann in Folge des auf die dritte Seitenfläche Further, in consequence of the on the third side surface
ausgeübten Drucks zwischen den zumindest zwei Innenelektroden eine Spannung entstehen, wobei der Sensor ferner eine mit den zumindest zwei Innenelektroden verbundene Auswerteeinheit aufweisen kann. Das Verfahren kann den Schritt des Bestimmens des auf den Grundkörper einwirkenden Drucks auf Basis einer von der Auswerteeinheit gemessenen Stromstärke oder auf Basis einer von der Auswerteeinheit gemessenen Spannung aufweisen. applied pressure between the at least two internal electrodes, a voltage, wherein the sensor may further comprise an evaluation unit connected to the at least two internal electrodes. The method may comprise the step of determining the pressure acting on the base body on the basis of a current intensity measured by the evaluation unit or on the basis of a voltage measured by the evaluation unit.
Auf der Seitenfläche, auf die der Druck ausgeübt wird, kann ein mechanisches Verstärkungssystem angeordnet sein. Das mechanische Verstärkungssystem kann derart ausgestaltet sein, dass ein Druck, der auf das mechanische Verstärkungssystem wirkt, dieses verformt, wobei die Verformung des mechanischen Verstärkungssystems in eine Verformung des Grundkörpers überführt wird. Insbesondere kann der Grundkörper dabei auseinandergezogen oder zusammengepresst werden. Das On the side surface on which the pressure is exerted, a mechanical amplification system may be arranged. The mechanical reinforcement system may be configured such that a pressure acting on the mechanical reinforcement system deforms it, transferring the deformation of the mechanical reinforcement system into a deformation of the base body. In particular, the body can thereby be pulled apart or compressed. The
mechanische Verstärkungssystem kann derart ausgestaltet sein, dass ein auf das Verstärkungssystem ausgeübter Druck zu einer Verformung des Grundkörpers führt, die um das Zehnfache größer ist als die Verformung, die der Grundkörper erfahren würde, falls der gleiche Druck unmittelbar auf den mechanical reinforcement system may be designed such that a pressure exerted on the reinforcing system pressure leads to a deformation of the base body, which is ten times greater than the deformation, which would undergo the body, if the same pressure directly on the
Grundkörper ausgeübt würde. Basic body would be exercised.
Das mechanische Verstärkungssystem kann ein The mechanical amplification system can be
kegelstumpfförmiges Element, beispielsweise ein Blech aus Titan, aufweisen. Das mechanische Verstärkungssystem kann einen ersten Bereich, der an dem Grundkörper befestigt ist, und eine zweiten Bereich, der in einem Abstand zu dem truncated cone-shaped element, for example a sheet of titanium, have. The mechanical reinforcement system may include a first portion attached to the base body and a second portion spaced apart from the base member
Grundkörper angeordnet ist, aufweisen. Der zweite Bereich kann relativ zu dem Grundkörper bewegt werden. Basic body is arranged, have. The second region can be moved relative to the main body.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von In the following, the present invention is based on
Figuren genauer beschrieben. Figur 1 zeigt einen im Stand der Technik bekannten Figures described in more detail. Figure 1 shows one known in the art
monolithischen Sensor,  monolithic sensor,
Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Sensors, Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung die Figure 2 shows a first embodiment of a sensor, Figure 3 shows a schematic representation of the
Veränderung der Polarisation eines  Change in the polarization of a
piezoelektrischen Materials unter Druckeinwirkung.  piezoelectric material under pressure.
Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a
Sensors . Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Sensors. Figure 5 shows a third embodiment of a
Sensors, der ein mechanisches Verstärkungssystem aufweist . Figur 2 zeigt einen Sensor 1 gemäß einem ersten  Sensor having a mechanical amplification system. FIG. 2 shows a sensor 1 according to a first embodiment
Ausführungsbeispiel. Der Sensor 1 weist einen Grundkörper 2 auf, der ein piezoelektrisches Material 13 aufweist. In dem Grundkörper 2 sind erste Innenelektroden 3 und zweite  Embodiment. The sensor 1 has a main body 2, which has a piezoelectric material 13. In the main body 2 are first internal electrodes 3 and second
Innenelektroden 4 angeordnet. Dabei sind die Innenelektroden 3, 4 jeweils zwischen Schichten des piezoelektrischen Internal electrodes 4 are arranged. In this case, the internal electrodes 3, 4 are each between layers of the piezoelectric
Materials 13 angeordnet. Materials 13 arranged.
Die ersten Innenelektroden 3 sind mit einer ersten The first internal electrodes 3 are provided with a first one
Außenelektrode 5 elektrisch kontaktiert. Die erste External electrode 5 electrically contacted. The first
Außenelektrode 5 ist auf einer ersten Seitenfläche 6 des Grundkörpers 2 angeordnet. Die erste Seitenfläche 6 des Grundkörpers 2 sowie die erste Außenelektrode 5 sind dabei senkrecht zu den Innenelektroden 3, 4. Ferner sind die ersten Innenelektroden 3 gegenüber einer zweiten Außenfläche 7, die der ersten Seitenfläche 6 gegenüberliegt, zurückgesetzt. Auf der zweiten Seitenfläche 7 ist eine zweite Außenelektrode 8 angeordnet. Die ersten Innenelektroden 3 sind nicht Outer electrode 5 is arranged on a first side surface 6 of the main body 2. The first side surface 6 of the base body 2 and the first outer electrode 5 are perpendicular to the inner electrodes 3, 4. Furthermore, the first inner electrodes 3 with respect to a second outer surface 7, which is opposite to the first side surface 6, set back. On the second side surface 7, a second outer electrode 8 is arranged. The first internal electrodes 3 are not
elektrisch mit der zweiten Außenelektrode 8 kontaktiert. Die zweiten Innenelektroden 4 sind mit der zweiten electrically contacted with the second outer electrode 8. The second internal electrodes 4 are connected to the second
Außenelektrode 8 elektrisch kontaktiert. Die zweiten  External electrode 8 contacted electrically. The second
Innenelektroden 4 sind gegenüber der ersten Seitenfläche 6 zurückgesetzt und sind dementsprechend nicht mit der ersten Außenelektrode 5 elektrisch verbunden. Internal electrodes 4 are set back from the first side surface 6 and accordingly are not electrically connected to the first outer electrode 5.
In einer Stapelrichtung S, die senkrecht zu den In a stacking direction S perpendicular to the
Innenelektroden 3, 4 ist, wechseln sich erste Innenelektroden 3 und zweite Innenelektroden 4 ab, wobei jeweils zwischen zwei Innenelektroden 3, 4 eine Schicht bestehend aus dem piezoelektrischen Material 13 angeordnet ist. Internal electrodes 3, 4, alternating first inner electrodes 3 and second inner electrodes 4, wherein between each two internal electrodes 3, 4 a layer consisting of the piezoelectric material 13 is arranged.
Der Grundkörper 2 weist ferner zumindest eine Seitenfläche 9, 10 auf, die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehen ist. Die Richtung, aus der der Druck auf den Grundkörper 2 einwirkt, ist in Figur 1 durch zwei entsprechende Pfeile markiert. Die für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenfläche 9, 10 erstreckt sich parallel zu den Innenelektroden 3, 4. Bei dem in Figur 1 gezeigten Sensor 1 ist eine obere Seitenfläche 9 und eine untere Seitenfläche 10 für die Druckbeaufschlagung vorgesehen . The main body 2 also has at least one side surface 9, 10, which is provided for pressurization. The direction from which the pressure acts on the base body 2 is marked in FIG. 1 by two corresponding arrows. The side surface 9, 10 provided for pressurizing extends parallel to the inner electrodes 3, 4. In the sensor 1 shown in FIG. 1, an upper side surface 9 and a lower side surface 10 are provided for the pressurization.
Wirkt nunmehr ein Druck auf die für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenflächen 9, 10, so wirkt dieser Druck auf das piezoelektrische Material 13 des Grundkörpers 2. Aufgrund des Piezoeffekts wird dadurch unter Einwirkung des Druckes die Polarisation des piezoelektrischen Materials 13 Now acts a pressure on the provided for pressurizing side surfaces 9, 10, this pressure acts on the piezoelectric material 13 of the base body 2. Due to the piezoelectric effect, thereby the pressure of the polarization of the piezoelectric material thirteenth
verändert. Damit verbunden ist eine Ansammlung von changed. Associated with this is an accumulation of
elektrischer Ladung, die in dem piezoelektrischen Material 13 entsteht und über die Innenelektroden 3, 4 abgeführt werden kann. Je größer der auf den Sensor 1 einwirkende Druck, desto mehr Ladung wird im Grundkörper 2 erzeugt und über die electric charge, which arises in the piezoelectric material 13 and can be dissipated via the internal electrodes 3, 4. The greater the pressure acting on the sensor 1, the more charge is generated in the base body 2 and on the
Innenelektroden 3, 4 zu den jeweiligen Außenelektroden 5, 8 abgeführt. Internal electrodes 3, 4 discharged to the respective outer electrodes 5, 8.
Der Zusammenhang zwischen dem in dem Grundkörper 2 erzeugten elektrischen Feld und dem auf den Grundkörper 2 ausgeübten Druck wird durch die beiden Gleichungen (1) und (2) The relationship between the electric field generated in the base body 2 and the pressure exerted on the base body 2 is given by the two equations (1) and (2)
beschrieben: s d33 E + S33 (1) described: sd 33 E + S33 (1)
D = ε33 εο E + d33 (2) Dabei gibt s die mechanische Dehnung des Grundkörpers 2 an, D gibt die Verschiebungsdichte an, E gibt die elektrische D = ε 33 εο E + d 33 (2) Here, s indicates the mechanical expansion of the main body 2, D indicates the shift density, E indicates the electrical
Feldstärke des infolge des piezoelektrischen Effektes Field strength of due to the piezoelectric effect
entstehenden elektrischen Feldes an, T gibt die auf dem developing electric field, T is the on the
Grundkörper einwirkende mechanische Spannung an, d gibt die Piezokonstante des piezoelektrischen Materials 13 des  Basic stress applied to the body, d indicates the piezoelectric constant of the piezoelectric material 13 of the
Grundkörpers 2 an, 833 und So geben die Basic body 2, 833 and so give the
Dielektrizitätskonstanten an und S33 gibt die Nachgiebigkeit an. Es wird in den Gleichungen (1) und (2) ferner angenommen, dass die Druckachse, die Polarisationsachse und die  Dielectric constant and S33 indicates the compliance. It is further assumed in equations (1) and (2) that the print axis, the polarization axis and the
Detektionsachse jeweils übereinstimmen und in Stapelrichtung S liegen, die hier auch als 33-Richtung bezeichnet wird. Wird nunmehr das erzeugte elektrische Feld vermessen, kann daraus der auf den Grundkörper 2 einwirkende Druck berechnet werden. Um dieses Feld zu vermessen, kann entweder eine an den Außenelektroden 5, 8 anliegende Spannung oder eine Detection axis respectively match and lie in the stacking direction S, which is also referred to here as the 33 direction. If now the electric field generated is measured, the pressure acting on the main body 2 can be calculated therefrom. To measure this field, either a voltage applied to the outer electrodes 5, 8 or a voltage
Stromstärke eines Stroms, der beim Kurzschließen der Amperage of a current that short circuits the
Außenelektroden 5, 8 fließt, vermessen werden. Outside electrodes 5, 8 flows, are measured.
In Figur 3 ist angedeutet, dass sich die In Figure 3 is indicated that the
Polarisationsrichtung 12 des piezoelektrischen Materials 13 unter Einwirkung eines Druckes ändert. Ausschnitt i zeigt die Polarisation ohne Einwirkung eines Druckes und Ausschnitt ii zeigt die Polarisation mit einwirkendem Druck.  Polarization direction 12 of the piezoelectric material 13 under the action of a pressure changes. Section i shows the polarization without pressure and section ii shows the polarization with applied pressure.
Figur 4 zeigt einen möglichen Aufbau zur Druckmessung mit Hilfe des Sensors 1, wobei hier ein Sensor 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Der Sensor 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Sensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Anzahl der ersten und zweiten Innenelektroden 3, 4. Ferner ist der Sensor 1 mit einer elektronischen Auswerteeinheit 11 verbunden. Gemäß dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die erste Außenelektrode 5 und die zweite Außenelektrode 8 über die elektronische FIG. 4 shows a possible structure for pressure measurement with the aid of the sensor 1, wherein here a sensor 1 according to a second exemplary embodiment is used. The sensor 1 according to the second embodiment differs from the sensor 1 according to the first embodiment in the number of the first and second internal electrodes 3, 4. Furthermore, the sensor 1 is connected to an electronic evaluation unit 11. According to the embodiment shown in Figure 4, the first outer electrode 5 and the second outer electrode 8 via the electronic
Auswerteeinheit 11 miteinander elektrisch kontaktiert.  Evaluation unit 11 contacted with each other electrically.
Dementsprechend fließt bei Einwirkung eines Druckes auf den Grundkörper 2 ein Strom von der ersten Außenelektrode 5 über die Auswerteeinheit 11 zur zweiten Außenelektrode 8. Die Auswerteeinheit 11 ist dazu ausgestaltet, die Stromstärke dieses Stroms zu vermessen. Aus dieser Messgröße kann der auf den Grundkörper 2 einwirkende Druck errechnet werden. Accordingly, when a pressure acts on the main body 2, a current flows from the first outer electrode 5 via the evaluation unit 11 to the second outer electrode 8. The evaluation unit 11 is designed to measure the current intensity of this current. From this measurement, the pressure acting on the base body 2 pressure can be calculated.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die erste Außenelektrode 5 und die zweite Außenelektrode 8 nicht über die elektronische Auswerteeinheit 11 miteinander According to an alternative embodiment, the first outer electrode 5 and the second outer electrode 8 are not connected to one another via the electronic evaluation unit 11
kurzgeschlossen. In diesem Fall kann die Auswerteeinheit 11 eine zwischen den beiden Außenelektroden 5, 8 anliegende Spannung bestimmen und aus dieser Messgröße den auf den shorted. In this case, the evaluation unit 11 can determine a voltage applied between the two outer electrodes 5, 8 and from this measured value to the
Grundkörper 2 einwirkenden Druck berechnen. Calculate basic body 2 acting pressure.
Die hier beschriebenen Sensoren 1 mit in dem Grundkörper 2 angeordneten Innenelektroden 3, 4 weisen gegenüber dem in Figur 1 gezeigten monolithischen Sensoren 101 erhebliche Vorteile auf. Insbesondere sind die Sensoren 1 derart The sensors 1 described here with internal electrodes 3, 4 arranged in the basic body 2 have considerable advantages over the monolithic sensors 101 shown in FIG. In particular, the sensors 1 are such
ausgestaltet, dass die Druckbelastung nicht auf die designed that the pressure load is not on the
Seitenfläche 6, 7 einwirkt, auf der sich die Außenelektroden 5, 8 befinden. Die für die Druckbeaufschlagung vorgesehen Seitenflächen 9, 10 bestehen aus einem elektrisch Side surface 6, 7 acts, on which the outer electrodes 5, 8 are located. The provided for pressurizing side surfaces 9, 10 consist of an electric
isolierenden piezoelektrischen Material 13. Daher ist keine zusätzliche Isolierschicht erforderlich, um Leckströme zu vermeiden. Ferner findet keine elektrische Kontaktierung auf den druckbeaufschlagten Flächen statt, sodass diese vollflächig von dem Druck belastet werden können. Würden dagegen Außenelektroden auf den zu beaufschlagenden insulating piezoelectric material 13. Therefore, no additional insulating layer is required to prevent leakage currents. Furthermore, no electrical contact takes place on the pressurized surfaces, so that they can be loaded on the entire surface of the pressure. If, on the other hand, external electrodes were to be acted on
Seitenflächen vorgesehen sein, so müsste ein Teil der Fläche zur elektrischen Kontaktierung der Außenelektroden genutzt werden. Be provided side surfaces, so a part of the surface would be used for electrical contacting of the outer electrodes.
Da die zur Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche aus einem piezoelektrischen Material 13 besteht, kann sie mit einer hohen Ebenheit gefertigt werden, woraus sich Since the side surface provided for pressurizing is made of a piezoelectric material 13, it can be made with a high flatness, resulting in
insbesondere eine hohe Messgenauigkeit ergeben kann. Flächen aus einem piezoelektrischen Material 13 können mit weniger Aufwand in einer größeren Ebenheit gefertigt werden als dies für metallische Flächen möglich wäre. Ferner erweisen die piezoelektrischen Materialien 13 sich als sehr beständig gegenüber Druckwechselbelastungen, sodass eine aus einem piezoelektrischen Material 13 bestehende Seitenfläche die Lebensdauer des Sensors 1 erhöhen kann. in particular, can give a high accuracy of measurement. Surfaces of a piezoelectric material 13 can be manufactured with less effort in a greater flatness than would be possible for metallic surfaces. Further, the piezoelectric materials 13 prove to be very resistant to pressure swing loads, so that a side surface made of a piezoelectric material 13 can increase the life of the sensor 1.
Ein weiterer Vorteil des hier beschriebenen Sensors besteht in seiner hohen Designfreiheit. Dadurch, dass die Anzahl der Innenelektroden in gewünschter Weise verändert werden kann, können die über die Innenelektroden abgeführte Ausgangsladung beziehungsweise die zwischen den Innenelektroden anliegende Spannung in gewünschter Weise eingestellt werden. Der Another advantage of the sensor described herein is its high design freedom. Since the number of internal electrodes can be changed as desired, the output charge dissipated via the internal electrodes or the voltage applied between the internal electrodes can be adjusted as desired. Of the
Zusammenhang zwischen diesen Größen wird durch die Formeln (3) bis (5) beschrieben. Relationship between these quantities is described by the formulas (3) to (5).
Qn = n-Qo (3) Q n = n-Qo (3)
Un = U0/n (4) U n = U 0 / n (4)
En = (Qn-Un)/2 = (Q0-U0)/2 = Eo (5) n gibt dabei die Anzahl der piezoelektrischen Schichten an. Qn gibt den Ladungsoutput des Sensors 1 mit n piezoelektrischen Schichten an. Qo gibt den Ladungsoutput eines monolithischen Sensors 101 ohne integrierte E n = (Q n -U n ) / 2 = (Q 0 -U 0 ) / 2 = E o (5) n indicates the number of piezoelectric layers. Q n indicates the charge output of the sensor 1 with n on piezoelectric layers. Qo gives the charge output of a monolithic sensor 101 without integrated
Innenelektroden und mit gleichem Volumen an. Un gibt die zwischen den Außenelektroden 5, 8 anliegende LeerlaufSpannung des Sensors 1 mit n piezoelektrischen Schichten an, wenn die Außenelektroden 5, 8 nicht miteinander kurzgeschlossen werden. Uo gibt die LeerlaufSpannung zwischen den Internal electrodes and with the same volume. U n indicates the open-circuit voltage applied between the outer electrodes 5, 8 of the sensor 1 with n piezoelectric layers when the outer electrodes 5, 8 are not short-circuited with each other. Uo gives the no-load voltage between the
Außenelektroden 105, 108 des entsprechenden monolithischen Sensors 101 an. En gibt die Ausgangsenergie des Sensors 1 mit n piezoelektrischen Schichten an, die proportional zu demExternal electrodes 105, 108 of the corresponding monolithic sensor 101 at. E n indicates the output energy of the sensor 1 with n piezoelectric layers which are proportional to the
Produkt aus LeerlaufSpannung und Ladungsoutput ist. Eo gibt die Ausgangsenergie des monolithischen Sensors 101 an. Product is from open circuit voltage and charge output. Eo indicates the output energy of the monolithic sensor 101.
Die Formeln (3) bis (5) zeigen, dass die Ausgangsenergie En unabhängig von der Anzahl der Innenelektroden 3, 4 ist. Die Ausgangsspannung Qn ist dagegen umgekehrt proportional zur Anzahl der Innenelektroden 3, 4. Der Ladungsoutput Qn, der im Wesentlichen die Stromstärke eines elektrischen Signals bei Verbindung der beiden Außenelektroden 5, 8 bestimmt, ist direkt proportional zur Anzahl der Innenelektroden. Für eine Auswerteeinheit 11, bei der Messungen auf Basis der The formulas (3) to (5) show that the output energy E n is independent of the number of internal electrodes 3, 4. In contrast, the output voltage Q n is inversely proportional to the number of internal electrodes 3, 4. The charge output Q n , which essentially determines the current strength of an electrical signal when the two external electrodes 5, 8 are connected, is directly proportional to the number of internal electrodes. For an evaluation unit 11, in the measurements based on the
Stromstärke des Ausgangsstroms vorgenommen werden sollen, ist daher ein Sensor 1 mit vielen Innenelektroden 3, 4 Amount of current to be made of the output current is therefore a sensor 1 with many internal electrodes 3, 4th
vorteilhaft, da hier eine größere Ausgangsstromstärke advantageous, since here a larger output current
erreicht wird, wodurch die Sensitivität des Sensors 1 erhöht werden kann. Für einen Sensor 1, bei dem die Auswerteeinheit 11 auf Basis der Ausgangsspannung misst, ist dagegen ein Sensor 1 mit einer geringen Anzahl von Innenelektroden 3, 4 vorteilhaft, da auf diese Weise eine maximale Sensitivität erreicht werden kann. is reached, whereby the sensitivity of the sensor 1 can be increased. For a sensor 1, in which the evaluation unit 11 measures on the basis of the output voltage, a sensor 1 with a small number of internal electrodes 3, 4 is advantageous, since in this way a maximum sensitivity can be achieved.
Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Sensors 1. Der Sensor 1 weist im Gegensatz zu den Sensoren 1 gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein mechanisches Verstärkungssystem 14 auf. Das mechanische Figure 5 shows a third embodiment of a sensor 1. The sensor 1 has, in contrast to the sensors 1 according to In addition, in the first and second embodiments, a mechanical amplification system 14 is provided. The mechanical
Verstärkungssystem 14 ermöglicht es, einen auf den Sensor 1 ausgeübten Druck zu verstärken. Reinforcement system 14 makes it possible to amplify a pressure applied to the sensor 1.
Das mechanische Verstärkungssystem 14 weist ein The mechanical amplification system 14 has
kegelstumpfförmiges Element 15 auf, das auf der oberen frusto-conical element 15 on the top
Seitenfläche 9 des Grundkörpers 2 befestigt ist. Side surface 9 of the base body 2 is attached.
Beispielsweise ist das kegelstumpfförmige Element 15 auf der oberen Seitenfläche 9 festgeklebt. For example, the frusto-conical element 15 is glued to the upper side surface 9.
Das kegelstumpfförmige Element 15 weist einen ersten Bereich 16 auf, der an der oberen Seitenfläche 9 befestigt ist. Der erste Bereich 16 ist ein Randbereich des kegelstumpfförmigen Elements 15. Das kegelstumpfförmige Element 15 weist ferner einen zweiten Bereich 17 auf, der von der oberen Seitenfläche beabstandet ist. Der zweite Bereich 17 kann zu dem The frusto-conical member 15 has a first portion 16 secured to the upper side surface 9. The first region 16 is an edge region of the frusto-conical element 15. The frusto-conical element 15 further has a second region 17 which is spaced from the upper side surface. The second area 17 may be to the
Grundkörper 2 hin oder von dem Grundkörper 2 weg bewegt werden. Wird auf den zweiten Bereich 17 eine Kraft, Base body 2 are moved towards or away from the main body 2. If a force is applied to the second area 17,
beispielsweise durch einen Druck, ausgeübt, wodurch der zweite Bereich 17 in Richtung der oberen Seitenfläche 9 bewegt wird, so wird der erste Bereich 16 in einer radialen Richtung nach außen gedehnt. Dadurch kann der Grundkörper 2 auseinandergezogen werden. For example, by a pressure exerted, whereby the second region 17 is moved in the direction of the upper side surface 9, the first region 16 is stretched in a radial direction to the outside. As a result, the main body 2 can be pulled apart.
Insbesondere ist das mechanische Verstärkungssystem 14 derart konstruiert, dass ein auf das Verstärkungssystem 14 wirkender Druck zu einer Verformung des mechanischen In particular, the mechanical reinforcement system 14 is constructed so that a pressure acting on the reinforcement system 14 to a deformation of the mechanical
Verstärkungssystems 14 führt. Da das mechanische Reinforcement system 14 leads. Because the mechanical
Verstärkungssystem 14 an der oberen Seitenfläche 9 befestigt ist, bewirkt die Verformung des Verstärkungssystems 14, dass der Grundkörper 2 auseinandergezogen oder zusammengepresst wird. Das Verstärkungssystem 14 kann die Verformung des Grundkörpers 2 um beispielsweise das Zehnfache erhöhen gegenüber der Verformung, die der Grundkörper 2 erfahren würden, wenn die Kraft unmittelbar auf den Grundkörper 2 wirkt . Reinforcement system 14 is attached to the upper side surface 9, causes the deformation of the reinforcing system 14, that the main body 2 is pulled apart or compressed. The reinforcement system 14 may be the deformation of the Base body 2 increase by, for example, ten times over the deformation that the base body 2 would experience when the force acts directly on the base body 2.
Wie oben bereits diskutiert, ist das mechanische As discussed above, this is mechanical
Verstärkungssystem 14 an der oberen Seitenfläche 9 befestigt, d.h. an einer Seitenfläche die frei von den Außenelektroden 5, 8 ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Außenelektroden 5, 8 nicht durch das mechanische Reinforcement system 14 attached to the upper side surface 9, i. on a side surface which is free of the outer electrodes 5, 8. In this way it can be ensured that the outer electrodes 5, 8 not by the mechanical
Verstärkungssystem 14 beschädigt werden können. Reinforcement system 14 can be damaged.
Auf der unteren Seitenfläche 10 ist ferner ein zweites mechanisches Verstärkungssystem 14 angeordnet, das im On the lower side surface 10, a second mechanical amplification system 14 is further arranged, which in the
Wesentlichen baugleich zu dem oben beschriebenen Essentially identical to the one described above
Verstärkungssystem 14 ist. Reinforcement system 14 is.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 Sensor 1 sensor
2 Grundkörper  2 main body
3 erste Innenelektrode 3 first inner electrode
4 zweite Innenelektrode  4 second inner electrode
5 erste Außenelektrode  5 first outer electrode
6 erste Seitenfläche  6 first side surface
7 zweite Außenfläche  7 second outer surface
8 zweite Außenelektrode 8 second outer electrode
9 obere für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche  9 upper intended for the pressurization side surface
10 untere für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche  10 lower intended for the pressurization side surface
11 Auswerteeinheit 11 evaluation unit
12 Polarisationsrichtung  12 polarization direction
13 piezoelektrisches Material  13 piezoelectric material
14 mechanisches Verstärkungssystem  14 mechanical amplification system
15 kegelstumpfförmiges Element  15 frustoconical element
16 erster Bereich 16 first area
17 zweiter Bereich  17 second area
101 monolitischer Sensor 101 monolithic sensor
102 Grundkörper  102 basic body
105 Außenelektrode 105 outer electrode
108 Außenelektrode  108 outer electrode
109 obere Seitenfläche  109 upper side surface
110 untere Seitenfläche S Stapelrichtung  110 lower side surface S stacking direction

Claims

Sensor (1), aufweisend Sensor (1), comprising
einen Grundkörper (2), der ein piezoelektrisches a base body (2) which is a piezoelectric
Material (13) und zumindest zwei in dem Material (13) and at least two in the
piezoelektrischen Material (13) angeordnete piezoelectric material (13) arranged
Innenelektroden (3, 4) aufweist, die derart angeordnet sind, dass zwischen den zumindest zwei InnenelektrodenInternal electrodes (3, 4) which are arranged such that between the at least two internal electrodes
(3, 4) eine Spannung entsteht, wenn ein Druck auf eine für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche(3, 4) a voltage is created when a pressure on a provided for pressurizing side surface
(9, 10) des Grundkörpers (2) einwirkt. (9, 10) of the main body (2) acts.
Sensor (1) gemäß Anspruch 1, Sensor (1) according to claim 1,
wobei die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene the intended for pressurization
Seitenfläche (9, 10) des Grundkörpers (2) aus dem piezoelektrischen Material (13) besteht. Side surface (9, 10) of the base body (2) consists of the piezoelectric material (13).
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sensor (1) ferner eine erste Außenelektrode (5) und eine zweite Außenelektrode (6) aufweist und jede der zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) mit der ersten Außenelektrode (5) oder der zweiten Außenelektrode (6) verbunden ist, Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the sensor (1) further comprises a first outer electrode (5) and a second outer electrode (6) and each of the at least two inner electrodes (3, 4) with the first outer electrode (5) or the second outer electrode (6) is connected,
wobei die erste Außenelektrode (5) auf einer ersten Seitenfläche (6) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wobei die zweite Außenelektrode (6) auf einer zweiten Seitenfläche (7) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, und wherein the first outer electrode (5) is disposed on a first side surface (6) of the base body (2), the second outer electrode (6) being disposed on a second side surface (7) of the base body (2), and
wobei weder die erste Seitenfläche (6) noch die zweite Seitenfläche (7) für die Druckbeaufschlagung vorgesehen sind . wherein neither the first side surface (6) nor the second side surface (7) are provided for the pressurization.
Sensor (1) gemäß Anspruch 3, wobei die erste Außenelektrode (5) senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) angeordnet ist, und wobei die zweite Außenelektrode (6) senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) angeordnet ist. Sensor (1) according to claim 3, wherein the first outer electrode (5) is arranged perpendicular to the at least two inner electrodes (3, 4), and wherein the second outer electrode (6) is arranged perpendicular to the at least two inner electrodes (3, 4).
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein provided for pressurizing
Seitenfläche (9, 10) des Grundkörpers (2) parallel zu den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) angeordnet ist . Side surface (9, 10) of the base body (2) parallel to the at least two internal electrodes (3, 4) is arranged.
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Sensor (1) ferner eine mit den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) verbundene Auswerteeinheit (11) aufweist, die dazu ausgestaltet ist, den auf den Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the sensor (1) further comprises an evaluation unit (11) which is connected to the at least two internal electrodes (3, 4) and which is designed to be connected to the
Grundkörper (2) einwirkenden Druck zu bestimmen. Basic body (2) to determine acting pressure.
Sensor (1) gemäß Anspruch 6, Sensor (1) according to claim 6,
wobei die zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) über die Auswerteeinheit (11) miteinander elektrisch kontaktiert sind, und wobei die Auswerteeinheit (11) dazu wherein the at least two inner electrodes (3, 4) via the evaluation unit (11) are electrically contacted with each other, and wherein the evaluation unit (11) thereto
ausgestaltet ist, einen zwischen den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) fließend Strom zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper (2) einwirkenden Druck zu bestimmen . is designed to measure a current flowing between the at least two internal electrodes (3, 4) and to determine therefrom the pressure acting on the base body (2).
Sensor (1) gemäß Anspruch 6, Sensor (1) according to claim 6,
wobei die Auswerteeinheit (11) dazu ausgestaltet ist, eine zwischen den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) anliegende Spannung zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper (2) einwirkenden Druck zu bestimmen. wherein the evaluation unit (11) is configured to measure a voltage applied between the at least two internal electrodes (3, 4) and to determine therefrom the pressure acting on the base body (2).
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der piezoelektrische Grundkörper (2) eine Blei- Zirkonat-Titanat Keramik aufweist. Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the piezoelectric body (2) comprises a lead zirconate titanate ceramic.
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Innenelektroden (3, 4) Silber, Silber- Palladium oder Kupfer aufweisen. Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the internal electrodes (3, 4) comprise silver, silver-palladium or copper.
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und die zweite Außenelektrode (3, 4) eine teilweise glashaltige Einbrandmetallisierung aus Silber, Silber-Palladium oder Kupfer aufweisen. Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the first and the second outer electrode (3, 4) have a partially glass-containing Einbrandmetallisierung of silver, silver-palladium or copper.
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und die zweite Außenelektrode (5, 8) eine Sputterschicht aus CuAg oder CrNiAg aufweisen. Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the first and the second outer electrode (5, 8) have a sputtering layer of CuAg or CrNiAg.
Sensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, der ein mechanisches Verstärkungssystem (14) aufweist, das dazu ausgestaltet ist, einen Verformung des A sensor (1) according to any one of the preceding claims, comprising a mechanical amplification system (14) adapted to cause deformation of the device
mechanischen Verstärkungssystems (14) infolge eines auf den Sensor (1) wirkenden Drucks in eine Verformung des Grundkörpers (2) zu übersetzen. mechanical amplification system (14) due to a pressure acting on the sensor (1) to translate into a deformation of the base body (2).
Sensor (1) gemäß dem vorherigen Anspruch, Sensor (1) according to the previous claim,
wobei das mechanische Verstärkungssystem (14) auf der für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche (9) des Grundkörpers (2) angeordnet ist. wherein the mechanical amplification system (14) is arranged on the side surface (9) of the main body (2) provided for pressurization.
Sensor (1) gemäß dem vorherigen Anspruch, Sensor (1) according to the previous claim,
wobei der Sensor ein zweites mechanisches wherein the sensor is a second mechanical
Verstärkungssystem (14) aufweist, das auf der Reinforcing system (14), which on the
Seitenfläche (10) angeordnet ist, die der für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche (9) Side surface (10) is arranged, which for the Pressurization provided side surface (9)
gegenüberliegt .  opposite.
16. Sensor (1) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, 16. Sensor (1) according to one of claims 13 to 15,
wobei das mechanische Verstärkungssystem (14) einen ersten Bereich (16), der an dem Grundkörper (2)  wherein the mechanical reinforcement system (14) has a first area (16) attached to the base body (2).
befestigt ist, und einen zweiten Bereich (17), der von dem Grundkörper (2) beabstandet und relativ zu dem  is fixed, and a second region (17) which is spaced from the base body (2) and relative to the
Grundkörper (2) bewegbar ist, aufweist.  Base body (2) is movable, has.
17. Verfahren zur Messung eines Drucks mit einem Sensor (1), wobei der Sensor (1) einen Grundkörper (2) aufweist, der ein piezoelektrisches Material, zumindest zwei in dem piezoelektrischen Material angeordnete Innenelektroden (3, 4), 17. A method for measuring a pressure with a sensor (1), wherein the sensor (1) has a base body (2) which comprises a piezoelectric material, at least two internal electrodes (3, 4) arranged in the piezoelectric material,
eine erste Außenelektrode (5) und eine zweite  a first outer electrode (5) and a second one
Außenelektrode (6) aufweist, wobei jede der zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) mit der ersten  Outer electrode (6), wherein each of the at least two internal electrodes (3, 4) with the first
Außenelektrode (5) oder der zweiten Außenelektrode (6) verbunden ist,  Outer electrode (5) or the second outer electrode (6) is connected,
wobei die erste Außenelektrode (5) auf einer ersten Seitenfläche (6) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wobei die zweite Außenelektrode (6) auf einer zweiten Seitenfläche (7) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wobei der Grundkörper ferner eine dritte Seitenfläche (9) aufweist, die frei von der ersten Außenelektrode (5) und der zweiten Außenelektrode (6) ist,  wherein the first outer electrode (5) is disposed on a first side surface (6) of the base body (2), the second outer electrode (6) being disposed on a second side surface (7) of the base body (2), the base body further comprising a third one Side surface (9) which is free of the first outer electrode (5) and the second outer electrode (6),
wobei der zu messende Druck auf die dritte Seitenfläche (9) ausgeübt wird.  wherein the pressure to be measured is exerted on the third side surface (9).
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei in Folge des auf die dritte Seitenfläche (9) ausgeübten Drucks zwischen den zumindest zwei 18. The method according to claim 17, wherein, due to the pressure exerted on the third side surface (9), between the at least two
Innenelektroden (3, 4) eine Spannung entsteht, Internal electrodes (3, 4) creates a voltage,
wobei der Sensor (1) ferner eine mit den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) verbundene Auswerteeinheit (11) aufweist, und wherein the sensor (1) further comprises an evaluation unit (11) connected to the at least two internal electrodes (3, 4), and
wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: - Bestimmen des auf den Grundkörper (2) einwirkenden Drucks auf Basis einer von der Auswerteeinheit (11) gemessenen Stromstärke oder auf Basis einer von derwherein the method comprises the following step: - determining the pressure acting on the base body (2) on the basis of a measured current from the evaluation unit (11) or on the basis of one of
Auswerteeinheit (11) gemessenen Spannung. Evaluation unit (11) measured voltage.
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