FI101426B - pressure sensor - Google Patents
pressure sensor Download PDFInfo
- Publication number
- FI101426B FI101426B FI965017A FI965017A FI101426B FI 101426 B FI101426 B FI 101426B FI 965017 A FI965017 A FI 965017A FI 965017 A FI965017 A FI 965017A FI 101426 B FI101426 B FI 101426B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- layer
- glass
- membrane
- chamber
- pressure sensor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/02—Arrangements for preventing, or for compensating for, effects of inclination or acceleration of the measuring device; Zero-setting means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0075—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
101426101426
TryckgivarePressure transmitter
Uppfinningen avser en tryckgivare omfattande ett givarhus, ett första membran, ett andra membran, varvid 5 membranen är anordnade pä avständ frän varandra och givar-huset, samt elektroder för mätning av membranens rörelse.The invention relates to a pressure transducer comprising a sensor housing, a first diaphragm, a second diaphragm, the diaphragms being spaced apart from each other and the transducer housing, and electrodes for measuring the movement of the diaphragms.
Dylika dubbel- eller flermembrangivare är kända fran tidigare. Avsikten med flermembranstrukturen är att elirainera inverkan av ett antal fysikaliska storheter som 10 kan ge felaktiga mätresultat vid mätning av trycket hos ett medium. Fysikaliska storheter som kan päverka ett tryckavkännande membran, direkt eller indirekt via givar-huset, utgörs exempelvis av temperatur, omgivningens tryck, acceleration, vilken orsakas exempelvis av slag, 15 stötar eller gravitation, samt membranets egenresonansfre-kvens.Such double or multi-membrane sensors are known from the past. The purpose of the multi-membrane structure is to elicit the influence of a number of physical quantities that can produce incorrect measurement results when measuring the pressure of a medium. Physical quantities that can affect a pressure-sensing membrane, directly or indirectly via the sensor housing, are, for example, temperature, ambient pressure, acceleration caused by, for example, impact, shock or gravity, and the membrane's resonant frequency of resonance.
Exempel pä kända tryckgivare ges i patentskrifterna US 3,962,921, US 4,689,999 och US 4,974,117.Examples of known pressure sensors are given in the patents US 3,962,921, US 4,689,999 and US 4,974,117.
Dessa kända tryckgivare är dock mycket komplicerade 20 till sin konstruktion och därmed lätt utsatta för skador och fel.However, these known pressure transducers are very complicated in their construction and thus easily exposed to damage and defects.
Avsikten med föreliggande uppfinning är att ästad-komma en tryckgivare som undviker ovannämnda nackdelar och som förutom enklare tillverking möjliggör mätning av läga 25 eller extremt lag a tryck med stor noggrannhet inom ett mycket lägt tryckintervall. Detta uppnäs med en tryckgivare enligt uppfinningen, vilken huvudsakligen kännetecknas av att det första membranet och det andra membranet är anslutna tili varandra medelst en mellanliggande glasfog, 30 glasfogen omfattar ett första skikt och ett andra skikt och att det första skiktet bestär av högtemperaturglas och det andra skiktet av lägtemperaturglas.The object of the present invention is to provide a pressure transducer which avoids the above-mentioned disadvantages and which, in addition to simpler manufacturing, enables measurement of low or extremely low pressure with high accuracy within a very low pressure range. This is achieved by a pressure transducer according to the invention, characterized in that the first membrane and the second membrane are connected to each other by means of an intermediate glass joint, the glass joint comprises a first layer and a second layer and the first layer consists of high temperature glass and the second layer. the layer of low temperature glass.
Uppfinningen är baserad pä tanken att ästadkomma ett sä litet avständ mellan membranen som möjligt, vilket 2 101426 är nödvändigt med hänsyn tili hällfastighetsdata samt tili att givarens upplösning är proportionell raot rörelsen ge-nom grundavständet mellan elektroderna. Detta ästadkommes medelst att ansluta membranen tili varandra raedelst en 5 glasfog bestäende av tvä skikt som bildas i tvä moment. Först appliceras högteraperaturglaset pä det ena membranet och sedan lägteraperaturglaset pä högtemperaturglaset. Fö-reträdesvis uppvisar näranda glas samt givarhusets material, keramik, samma temperaturkoefficient. Skillnaden i 10 smältpunkt mellan glasen är företrädesvis sä stor att högtemperaturglaset förblir intakt vid applicering av lägtem-peraturglaset.The invention is based on the idea of achieving as small a distance between the membranes as possible, which is necessary with respect to pour strength data and because the resolution of the sensor is proportional to the movement through the basic distance between the electrodes. This is achieved by connecting the membranes to each other at least a glass joint consisting of two layers formed in two steps. First, the high-temperature glass is applied to one membrane and then the low-temperature glass to the high-temperature glass. Preferably, each glass and the sensor housing material, ceramics, exhibit the same temperature coefficient. The difference in melting point between the glasses is preferably so large that the high temperature glass remains intact when applying the low temperature glass.
Tryckgivaren omfattar företrädesvis tre kamrar, varvid givarhuset och det första membranet avgränsar en 15 första kammare, det första membranet och det andra membranet avgränsar en andra kammare och det andra membranet och givarhuset avgränsar en tredje kammare, varvid den tredje kammaren uppvisar en öppning för mottagande av det medium vars tryck skall mätäs och den första kammaren och den 20 andra kammaren uppvisar ett referensvakuum. Företrädesvis star den första kammaren och den andra kammaren i förbin-delse med varandra genom en öppning i det första membranet, vilket pä ett enkelt sätt upprätthäller referensvakuum i nämnda kamrar. Kamrarna kan naturligtvis ocksä se-25 parat förses med referensvakuum.The pressure sensor preferably comprises three chambers, wherein the sensor housing and the first membrane define a first chamber, the first membrane and the second membrane define a second chamber and the second membrane and the sensor housing define a third chamber, the third chamber having an opening for receiving the medium whose pressure is to be measured and the first chamber and the second chamber exhibit a reference vacuum. Preferably, the first chamber and the second chamber communicate with one another through an opening in the first membrane, which in a simple manner maintains reference vacuum in said chambers. The chambers can of course also be provided with reference vacuum.
Uppfinningen avser ocksä ett förfarande för att ansluta tryckgivarmembran tili varandra pä ett ytterst litet inbördes avständ, vilket huvudsakligen kännetecknas av att pä det ena membranet appliceras en fog av högtempe-30 raturglas genom ugnsbränning och pä högtemperaturglaset appliceras en fog av lägtemperaturglas i en efterföljande separat ugnsbränning, varefter det andra membranet appliceras pä fogen av lägtemperaturglas.The invention also relates to a method of connecting pressure sensor membranes to one another at a very small distance, which is mainly characterized in that on one membrane is applied a joint of high temperature glass by furnace firing and to the high temperature glass a joint of lower tempered glass is applied to a lower tempered glass , after which the second membrane is applied to the joint of low-temperature glass.
I det följande beskrivs uppfinningen närmare med- 3 101426 elst exempel och med hänvisning till bifogade schematiska ritning, vari figur 1 visar en utföringsform av tryckgivaren en-ligt uppfinningen, och 5 figur 2 visar membranens anslutning till varandra i detalj.In the following, the invention is described in more detail by way of example and with reference to the accompanying schematic drawing, in which figure 1 shows an embodiment of the pressure transducer according to the invention, and figure 2 shows the connection of the membranes to each other in detail.
I figur 1 anges tryckgivarens givarhus med refe-rensbeteckning 1. Givarhuset omsluter ett första membran 2 och ett andra membran 6. Membranen 2, 6 är anordnade pä 10 avständ frän givarhuset 1 och pä ett ytterst litet inbör-des avständ medelst en glasfog 5. Mellan givarhuset 1 och det första membranet 2 bildas en första kammare 31 och mellan det första membranet 2 och det andra membranet 6 bildas en andra kammare 32, vilka kammare företrädesvis är 15 anslutna till varandra genom en öppning 4 i det första membranet 2. Kamrarna kan naturligtvis ocksä hällas separata. Den första kammaren 31 och den andra kammaren 32 uppvisar företrädesvis ett referensvakuum. Mellan det andra membranet 6 och givarhuset 1 bildas en tredje kammare 20 33 som uppvisar en öppning 9 eller mätport i givarhuset 1 för att mottaga det medium vars tryck skall mätäs. Mätning av trycket sker differentiellt mellan de tvä membranen 2,6 medelst elektroder (ej visade) placerade pä desamma. Det andra membranet 6 päverkas dels av trycket hos det aktuel-25 la mediumet och dels av parasiterande fysikaliska storhe-ter, exempelvis temperatur, omgivningens tryck, acceleration, vilken orsakas exempelvis av slag, stötar eller gravitation, samt membranets egenresonansfrekvens. Det första membranet 2 päverkas endast av dessa parasiterande storhe-30 ter, varvid det aktuella och sanna trycket erhälles genom nämnda differentiella mätning.In Fig. 1, the pressure transducer housing is indicated with reference numeral 1. The transducer housing encloses a first diaphragm 2 and a second diaphragm 6. The diaphragms 2, 6 are arranged at a distance from the transducer housing 1 and at a very small distance from each other by means of a glass joint 5. Between the sensor housing 1 and the first membrane 2, a first chamber 31 is formed and between the first membrane 2 and the second membrane 6 a second chamber 32 is formed, which chambers are preferably connected to each other through an opening 4 in the first membrane 2. The chambers can be Of course, they are also poured separately. The first chamber 31 and the second chamber 32 preferably exhibit a reference vacuum. Between the second diaphragm 6 and the sensor housing 1, a third chamber 33 is formed which has an opening 9 or measuring port in the sensor housing 1 to receive the medium whose pressure is to be measured. Measurement of the pressure is differentially between the two membranes 2.6 by means of electrodes (not shown) placed on the same. The second membrane 6 is affected partly by the pressure of the actual medium and partly by parasitic physical quantities, for example temperature, ambient pressure, acceleration caused by, for example, impact, shock or gravity, and the membrane's resonant frequency. The first membrane 2 is affected only by these parasitic quantities, the actual and true pressure being obtained by said differential measurement.
I figur 2 visas hur det första membranet 2 och det andra membranet 6 är anslutna till varandra medelst en glasfog 5 omfattande ett första skikt 7 av högtemperatur- 4 101426 glas och ett andra skikt 8 av lagtemperaturglas. Anslut-ningen sker genom att högtemperaturglasskiktet 7 applice-ras pa det första membranet 2 i ett första ugnsbrännings-moment, varefter lägtemperaturglasskiktet 8 appliceras pa 5 högtemperaturglasfogen 7 under ett andra ugnsbranningsmo-ment. Membranen samt högtemperaturglaset och lagtempera-turglaset bör uppvisa samma temperaturkoefficient, varvid högtemperaturglasets smältpunkt bör vara sä mycket högre än lägtemperaturglasets smältpunkt sä att högtemperatur-10 glaset förblir intakt vid bränning av lägtemperaturglaset.Figure 2 shows how the first membrane 2 and the second membrane 6 are connected to each other by means of a glass joint 5 comprising a first layer 7 of high temperature glass and a second layer 8 of low temperature glass. The connection is made by applying the high temperature glass layer 7 to the first membrane 2 in a first furnace firing step, after which the low temperature glass layer 8 is applied to the high temperature glass joint 7 during a second furnace firing moment. The diaphragm as well as the high temperature glass and the low temperature glass should exhibit the same temperature coefficient, the melting point of the high temperature glass being so much higher than the melting point of the low temperature glass that the high temperature glass remains intact when burning the low temperature glass.
Med en dylik glasfog bestäende av tvä skikt och utförd i tvä moment kan avständet mellan membranen minimeras.With such a glass joint consisting of two layers and made in two steps the distance between the membranes can be minimized.
Tryckgivaren inklusive membranen framställs före-trädesvis av keramiskt material, exempelvis aluminiumoxid.The pressure sensor including the diaphragm is preferably made of ceramic material, for example alumina.
15 Den ovan beskrivna tryckgivaren lämpar sig exempelvis för mätning av tryck frän 1 torr FS (Full Scale) till 0.1 torr FS (Full Scale), varvid avständet mellan membranet kan ligga mellan 5-20 pm. Membrantjockleken kan härvid exempelvis vara av storleksordningen 50-150 pm.The pressure sensor described above is suitable, for example, for measuring pressure from 1 dry FS (Full Scale) to 0.1 dry FS (Full Scale), the distance between the membrane being between 5-20 µm. The membrane thickness can be, for example, of the order of 50-150 µm.
20 Ritningen och den därtill anslutande beskrivningen är avsedda att äskädliggöra uppfinningens grundtanke. Till sina detaljer kan tryckgivaren variera inom ramen för patent kraven.The drawing and the accompanying description are intended to illustrate the basic idea of the invention. For their details, the pressure transducer may vary within the scope of the patent claims.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI965017A FI101426B (en) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | pressure sensor |
PCT/IB1997/001561 WO1998026261A1 (en) | 1996-12-13 | 1997-12-12 | Pressure transducer |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI965017A FI101426B (en) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | pressure sensor |
FI965017 | 1996-12-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI965017A0 FI965017A0 (en) | 1996-12-13 |
FI101426B1 FI101426B1 (en) | 1998-06-15 |
FI101426B true FI101426B (en) | 1998-06-15 |
Family
ID=8547271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI965017A FI101426B (en) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | pressure sensor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI101426B (en) |
WO (1) | WO1998026261A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009051611A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Vega Grieshaber Kg | cell |
US8393222B2 (en) * | 2010-02-27 | 2013-03-12 | Codman Neuro Sciences Sárl | Apparatus and method for minimizing drift of a piezo-resistive pressure sensor due to progressive release of mechanical stress over time |
EP2806258B1 (en) | 2013-05-20 | 2018-09-12 | ams international AG | Differential pressure sensor |
US10548492B2 (en) * | 2016-12-08 | 2020-02-04 | MEAS Switzerland S.a.r.l. | Pressure sensor |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4689999A (en) * | 1985-07-26 | 1987-09-01 | The Garrett Corporation | Temperature compensated pressure transducer |
US5561247A (en) * | 1993-03-30 | 1996-10-01 | Honda Motor Co., Ltd. | Pressure sensor |
-
1996
- 1996-12-13 FI FI965017A patent/FI101426B/en not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-12-12 WO PCT/IB1997/001561 patent/WO1998026261A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI101426B1 (en) | 1998-06-15 |
WO1998026261A1 (en) | 1998-06-18 |
FI965017A0 (en) | 1996-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107764441B (en) | System and method for measuring residual pressure in F-P cavity of optical fiber MEMS pressure sensor | |
US4986127A (en) | Multi-functional sensor | |
US4565096A (en) | Pressure transducer | |
US5616861A (en) | Three pressure pseudo -Δ-P sensor for use with three pressure air data probe | |
US6609421B2 (en) | Sideslip correction for a multi-function three probe air data system | |
KR100262137B1 (en) | Thin-film device and manufacturing method thereof | |
US8024976B2 (en) | Combined wet-wet differential and gage transducer employing a common housing | |
CN1401073A (en) | Oil less differential pressure sensor | |
CN101228422B (en) | Media isolated absolute pressure sensor | |
CA1239806A (en) | Capacitive sensing cell made of brittle material | |
JP2003535326A (en) | Apparatus and method for measuring permeability or strain in a permeable material. | |
GB2125213A (en) | Piezoelectric transducer notably for pressure measurement | |
WO2002079742A9 (en) | Independent-excitation cross-coupled differential-pressure transducer | |
FI101426B (en) | pressure sensor | |
CN111122044A (en) | Airborne aviation high-sensitivity output pressure chip and preparation method thereof | |
GB2251312A (en) | Sensor for measuring fluid flow rate | |
US8281665B2 (en) | Pressure sensor assembly | |
US6467354B1 (en) | Anodically bonded, gas impervious cavity structures fabricated in silicon | |
KR20030053501A (en) | Pressure sensor | |
CN113405946B (en) | Micro-electromechanical resonance type viscosity sensor | |
SU746218A1 (en) | Method of mechanical compensation of temperature-dependent sensivity of small-pressure integral sensors | |
JP2512220B2 (en) | Multi-function sensor | |
JP3377874B2 (en) | Thin film sensor element and method of manufacturing the same | |
JPH0344079A (en) | Composite sensor | |
CN117782223B (en) | Temperature and pressure integrated sensor and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GB | Transfer or assigment of application |
Owner name: BALZERS AND LEYBOLD INSTRUMENTATION AB |
|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: INFICON AALAND AB Free format text: INFICON AALAND AB |
|
MM | Patent lapsed |