WO2021110433A1 - Druckmessaufnehmer - Google Patents

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WO2021110433A1
WO2021110433A1 PCT/EP2020/082853 EP2020082853W WO2021110433A1 WO 2021110433 A1 WO2021110433 A1 WO 2021110433A1 EP 2020082853 W EP2020082853 W EP 2020082853W WO 2021110433 A1 WO2021110433 A1 WO 2021110433A1
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pressure
transducer
pressure sensor
temperature
measuring
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PCT/EP2020/082853
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Inventor
Andreas Rossberg
Nils Ponath
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Endress+Hauser SE+Co. KG
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Priority to US17/756,929 priority patent/US20220404223A1/en
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    • 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
    • G01L19/0092—Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G01L9/12—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 capacitance, i.e. electric circuits therefor
    • G01L9/125—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 capacitance, i.e. electric circuits therefor with temperature compensating means
    • G—PHYSICS
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/04—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples the object to be measured not forming one of the thermoelectric materials
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a pressure measuring transducer with a ceramic pressure sensor arranged in a housing, the pressure sensor comprising a measuring membrane that can be pressurized through an opening in the housing and an electromechanical transducer for the metrological detection of a deflection of the measuring membrane dependent on the pressure acting on the measuring membrane , a support ring arranged on an outer edge of a rear side of the pressure sensor facing away from the membrane, and a clamping device by means of which an outer edge region of the pressure sensor is clamped in the housing together with the support ring arranged thereon.
  • the pressure measuring transducers mentioned at the beginning are, for example, in the
  • ceramic pressure sensors can be acted upon directly by a medium which is under a pressure that is to be detected by measurement.
  • this inevitably means that both the ambient temperature in the vicinity of the pressure transducer and the medium temperature of the medium under the pressure to be measured have an effect on the measuring properties of the pressure sensor and thus also on the measurement accuracy that can be achieved with the pressure transducer.
  • the pressure sensor of the pressure measuring transducer described in DE 10 2015 122 220 A mentioned at the beginning comprises a temperature measuring transducer for providing an electrical variable that is dependent on the temperature of the pressure sensor or on a temperature gradient along the pressure sensor.
  • This temperature transducer comprises at least one thermocouple that has a galvanic contact between a first conductor and having a second conductor.
  • a thermocouple arranged in the pressure sensor near the measuring membrane can be used to quickly register temperature jumps occurring on the membrane side.
  • thermocouples with two series-connected thermocouples, each of which includes a galvanic contact between a conductor of the respective thermocouple and a connecting conductor connecting the contacts of both thermocouples, a direct measurement of a temperature gradient present in the pressure sensor or along the pressure sensor can be carried out .
  • a temperature gradient compensation of the pressure measured by means of the pressure sensor can be carried out by means of an operating circuit connected to the electromechanical transducer of the pressure sensor and the temperature measuring transducer.
  • thermocouples in the pressure sensor and to connect the temperature measuring transducer of the pressure sensor and the electromechanical transducer of the pressure sensor to the operating circuit. Both lead to restrictions with regard to the sensor structure and, if necessary, also with regard to the materials used in the pressure sensor, which restrict the freedom of design in this regard.
  • the invention comprises a pressure measuring transducer with a ceramic pressure sensor arranged in a housing, the pressure sensor comprising a measuring membrane that can be pressurized through an opening in the housing and an electromechanical transducer for the metrological detection of a deflection of the measuring membrane dependent on the pressure acting on the measuring membrane , a support ring arranged on an outer edge of a rear side of the pressure sensor facing away from the membrane, a clamping device by means of which an outer edge area of the pressure sensor is clamped in the housing together with the support ring arranged thereon, and a temperature transducer for providing a thermal voltage dependent on a temperature gradient along the pressure sensor, which comprises two series-connected thermocouples, each of which has a galvanic contact between an electrical conductor of the respective thermocouple and one of the galvanic contacts of the comprise electrical connecting conductors connecting both thermocouples, which is characterized in that an electrically conductive layer extending parallel to the surface normal to the measuring membrane is arranged on a jacket surface of the support ring
  • the temperature transducer is designed in such a way that the thermal voltage that can be tapped between the conductors and, accordingly, also the temperature gradient that can be measured by means of the temperature transducer, occur within the pressure transducer along the temperature transducer or at least along a section of the temperature transducer in a direction running parallel to the surface normal to the measuring membrane Corresponds to temperature gradients.
  • This temperature gradient is dependent on a temperature profile that, when there is a temperature difference between the medium temperature and the ambient temperature, is formed due to the conditions inside the pressure measuring transducer along the pressure measuring transducer.
  • the temperature gradient can be used to compensate for a measurement error caused by the temperature profile in the pressure measurement that can be carried out by means of the pressure sensor.
  • the arrangement of the temperature transducer outside the pressure sensor offers the advantage that the temperature transducer and its contacting do not result in any restrictions with regard to the sensor structure and / or the materials used in the pressure sensor.
  • the extension of the temperature transducer which is predetermined by the positioning of the two contacts, in a direction running parallel to the surface normal to the measuring membrane offers the advantage that this temperature gradient is recorded in the spatial direction in which the greatest temperature gradient is present when there is a temperature difference between the medium temperature and the ambient temperature occurs.
  • the temperature gradient detectable by means of the temperature transducer correlates with the temperature gradient present along the pressure sensor due to the spatial proximity between the pressure sensor and the connecting conductor extending over the support body arranged on the pressure sensor.
  • the temperature gradient that can be detected by means of the temperature measuring transducer forms a direct measure of the temperature along the pressure sensor in applications in which the temperature profile formed along the pressure measuring transducer does not change at all or only comparatively slowly over time occurring temperature gradients that have a decisive influence on the measurement error caused by the temperature profile.
  • a temperature profile that does not change at all or only slowly over time is present, for example, in applications in which the medium temperature and the ambient temperature change in terms of amount by less than one degree Celsius per minute or a few degrees Celsius per minute.
  • a compensation of the pressure measurement error caused by the temperature profile based on the temperature gradient measured according to the invention outside the pressure sensor leads to an improvement in the measurement accuracy that is comparable to the improvement that can be achieved with the temperature transducer integrated in the pressure sensor described in DE 102015 122 220 A .
  • pressure measuring transducers according to the invention can of course also be used in applications in which the medium temperature and / or the ambient temperature and thus also the temperature profile along the pressure measuring transducer change more rapidly over time.
  • a measurement error caused by the temperature profile can be compensated for using the temperature gradient detected by means of the temperature measuring transducer.
  • a first development is characterized in that at least one of the two galvanic contacts is arranged on the conductive layer of the support ring, and / or the galvanic contact facing away from the process is on an area of the conductive layer facing away from the pressure sensor and the galvanic contact facing the process is on one facing the pressure sensor Area of the conductive layer is arranged.
  • a second development is characterized in that the connecting conductor comprises at least one further line section in addition to the line section formed by the layer or encompassed by the layer, and at least one of the two contacts is arranged on the further line section or on one of the further line sections.
  • connection ring is arranged on an end face of the support ring facing away from the pressure sensor, On the connection ring a further line section of the connection line forming or comprehensive conductive coating is arranged, which is in electrically conductive connection to the layer arranged on the support ring, and the process-remote galvanic contact is arranged on the coating of the connection ring.
  • the layer arranged on the support ring comprises a layer region extending over an end face of the support ring facing the connection ring, on which a coating region of the coating of the connection ring rests over an end face of the connection ring facing the support ring, the galvanic contact facing away from the process is arranged on a layer region of the coating of the connection ring that extends over an inner jacket surface of the connection ring, and / or the connection ring is clamped in the housing by means of the clamping device.
  • a fourth further development is characterized in that an electrically conductive sensor coating, which forms or encompasses a further line section of the connecting conductor, is arranged on a rear side of the pressure sensor facing away from the membrane, the sensor coating is in electrically conductive connection to the layer arranged on the support ring, and the galvanic layer facing the process Contact is arranged on the sensor coating.
  • the layer comprises a layer area extending over an end face of the support body facing the pressure sensor, which lies on a coating area of the sensor coating, the galvanic contact facing the process is arranged on a layer area of the sensor coating that is spaced from the support body, and / or the sensor coating is designed as an electromagnetic shielding of the electromechanical transducer of the pressure sensor, which comprises a coating area which surrounds an outside lateral surface of the pressure sensor on the outside on all sides.
  • a fifth development is characterized in that at least one of the two conductors is a) designed as a contact pad, b) comprises an electrically conductive metal, a metallic alloy and / or a metal oxide, c) a titanium oxide (TiOx) or a Titanium-Tungsten Oxide (TiWOx) includes, and / or d) an electrically conductive conductor material comprises the Seebeck coefficient of which is different from the Seebeck coefficient of the material of the line section in direct contact with the respective conductor.
  • a sixth further development is characterized in that at least one line section of the connecting conductor, the layer, the coating of the connection ring and / or the sensor coating each a1) comprises an electrically conductive material which, compared to platinum, has a Seebeck coefficient with a value greater than or equal to 6 pV / K or greater than or equal to 10 pV / K, a2) comprises an electrically conductive metal, a metallic alloy and / or a metal oxide, a3) a titanium oxide (TiOx), a copper-nickel compound (CuNi), a nickel Vanadium compound (NiV) or a compound (NiV / Au) comprising nickel-vanadium and gold, and / or a4) as applied by sputtering or by deposition from the gas phase and / or as a layer thickness of greater than or equal to 100 nm or of 1 pm to 2 pm having layer is formed.
  • connection conductor comprises the line section formed by the layer or encompassed by the layer and at least one further line section, these line sections of the connection conductor either all consist of the same material or comprise two or more line sections made of different materials, and a combination of the same or different Seebeck coefficients of the materials of the line sections of the connecting conductor and / or a spatial extension of the further line section or at least one of the further line sections in a direction running parallel and / or perpendicular to the surface normal to the measuring membrane is designed such that a Sum of all partial thermal voltages formed along the temperature transducer, the direction in the pressure transducer running parallel to the surface normal to the measuring membrane of the pressure sensor along the Temperature measuring transducer or at least along a section of the temperature measuring transducer corresponds to the temperature gradient present.
  • An eighth development is characterized in that the support body and / or the connection ring are made of ceramic, and / or a distance between the galvanic contact facing the process and the galvanic contact facing away from the process in the direction parallel to the surface normal to the measuring membrane is greater than or equal to a minimum distance of a simple one
  • a ninth further training is characterized by the fact that The temperature transducer is designed in such a way that the thermal voltage that can be tapped between the conductors corresponds to the temperature gradient that can be measured by means of the temperature transducer, the temperature gradient corresponding to a temperature gradient occurring within the pressure transducer along the temperature transducer or at least along a section of the temperature transducer in the direction parallel to the surface normal to the measuring membrane .
  • the pressure measuring transducer comprises a compensation device which is designed in such a way that it uses the pressure detected by means of the pressure sensor and the temperature gradient detected by means of the temperature transducer on the basis of calibration data and / or characteristics stored in a memory determines and provides the compensated pressure measurement result with respect to a measurement error dependent on the temperature gradient
  • the compensation device either directly or via a pressure measurement circuit connected to the transducer of the pressure sensor, which is designed to generate a pressure measurement signal corresponding to the pressure detected by means of the transducer of the pressure sensor and to make available, is connected to the transducer of the pressure sensor, and wherein the compensation device is either directly or via a connected to the temperature transducer Closed temperature measuring circuit, which is designed to generate and make available a temperature measuring signal corresponding to the temperature gradient detected by means of the temperature measuring transducer, to which the temperature measuring transducer is connected.
  • a development of the pressure measuring transducer according to the third development and the fourth development is characterized in that the coating of the connecting ring consists of a material comprising a nickel-vanadium compound, the layer of the support body consists of a material comprising at least one titanium oxide and the sensor coating consists of a material a material comprising a nickel-vanadium compound.
  • FIG. 1 shows: a pressure measuring transducer
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the temperature measuring transducer from FIG. 1;
  • Fig. 3 shows. a pressure measuring transducer in which the contact facing away from the process is arranged on a connecting ring and the contact facing the process is arranged on a rear side of the pressure sensor facing away from the diaphragm, and
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of the temperature measuring transducer from FIG. 3.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a pressure transducer according to the invention with a ceramic pressure sensor 3 arranged in a housing 1.
  • the pressure sensor 3 comprises a measuring membrane 7 that can be acted upon by a pressure p through an opening 5 of the housing 1 and an electromechanical transducer for the metrological detection of a the pressure p acting on the measuring membrane 7 depends on the deflection of the measuring membrane 7.
  • FIG. 1 shows a pressure sensor 3, the measuring membrane 7 of which is connected to a base body 13 by means of a joint 9, such as active brazing, including a pressure chamber 11.
  • Converters known from the prior art can be used as electromechanical converters.
  • 1 shows, as an example, a capacitive transducer which comprises a measuring electrode 15 arranged on a surface of the base body 13 facing the measuring membrane 7, which together with a counter electrode 17 arranged on an inside of the measuring membrane 7 facing the base body 13 has a capacitor with one of the Pressure-dependent deflection of the measuring membrane 7 forms dependent measuring capacity.
  • the converter can additionally include a reference capacitor with an essentially pressure-independent reference capacitance.
  • FIG. 1 shows a reference electrode 19 and the counter electrode 17 formed by a reference electrode 19 that surrounds the measuring electrode 15 on the outside and is spaced apart from the measuring electrode 15.
  • a differently designed capacitive transducer a transducer based on a different transducer principle, e.g. a resistive or an optical transducer, and / or ceramic pressure sensors having a different sensor structure can also be used in pressure measuring transducers according to the invention.
  • the pressure measuring transducer comprises a support ring 21 arranged on an outer edge of a rear side of the pressure sensor 3 facing away from the membrane and a clamping device by means of which an outer edge region of the pressure sensor 3 is clamped in the housing 1 together with the support ring 21 arranged thereon.
  • a suitable clamping device is, for example, a device in which the pressure sensor 3 and the support body 21 are positioned between a bearing 23, such as the one shown in FIG on the side of the pressure sensor 3 facing away from the diaphragm, the counter bearing 25 inserted into the housing 1, such as a pressure ring shown in FIG. 1, is clamped in a direction running parallel to the surface normal to the measuring diaphragm 7.
  • a seal 29 such as a flat seal, is optionally also arranged between the end face of the support ring 21 facing away from the pressure sensor 3 and the counter bearing 25.
  • the pressure measuring transducer comprises a temperature measuring transducer for providing a thermal voltage U th which is dependent on a temperature gradient along the pressure measuring transducer and which comprises two thermocouples connected in series.
  • thermocouples each include a galvanic contact K1, K2 between an electrical conductor 31, 33 of the respective thermocouple and a connecting conductor 35 which connects the galvanic contacts K1, K2 of the two thermocouples to one another in an electrically conductive manner.
  • an electrically conductive layer 37 extending parallel to the surface normal to the measuring membrane 7 is arranged on a jacket surface of the support ring 21.
  • This layer 37 is designed in such a way that it forms or includes the connecting conductor 35 or a line section 39 of the connecting conductor 35.
  • the two galvanic contacts K1, K2 connected to one another via the layer 37 include a contact K1 facing the process and a contact K2 facing away from the process. These two contacts K1, K2 are both arranged in the housing 1 outside the pressure sensor 3 and are spaced apart from one another in a direction running parallel to the surface normal to the measuring membrane 7.
  • a thermal voltage U th that can be tapped off between the two conductors 31, 33 is available, which corresponds to a temperature gradient DT present in the pressure measuring transducer along the area of the pressure measuring transducer that is covered by the temperature transducer in the direction parallel to the surface normal to the measuring membrane 7 .
  • connection lines L1, L2 can be tapped thermal voltage U th and / or th reference to the thermal voltage U, measurable or detected temperature gradient DT to compensate for by the temperature profile T (z) measurement error caused by means of the Pressure sensor 3 executable or executed pressure measurement are used.
  • Pressure measuring transducers according to the invention have the advantages mentioned at the beginning. Individual components can each have different configurations that can be used individually and / or in combination with one another. Some currently preferred optional configurations are described below with reference to the pressure measuring transducers shown in FIGS. 1 and 3, designed in the manner described above.
  • One embodiment variant provides that at least one of the two contacts K1, K2 is arranged on the conductive layer 37 of the support ring 21.
  • the conductive layer 37 forms or comprises the connecting conductor 35 to which the conductors 31, 33 of the two thermocouples are connected.
  • the connecting conductor 35 here comprises only a single line section 39 formed by the layer 37 or encompassed by the layer 37.
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the temperature measuring transducer shown in FIG. 1.
  • the thermal voltage U th that can be tapped off between the two conductors 31, 33 via the connecting lines L1, L2 connected to them is equal to the sum of the temperature-dependent partial thermal voltages formed via the contacts K1, K2. Consequently, the temperature gradient DT that can be measured or detected by means of the thermal voltage U th corresponds here to the temperature difference between the temperature T1 at the position of the contact K1 facing the process and the temperature T2 at the position of the contact K2 remote from the process.
  • the conductors 31, 33 each comprise a conductor material whose Seebeck coefficient is different from a Seebeck coefficient of the material of the line section 39 of the connecting conductor 35 directly adjoining it.
  • the conductive layer 37 preferably comprises a material which, compared to platinum, has a Seebeck coefficient, the magnitude of which is as large as possible.
  • particularly suitable materials are at least one titanium oxide TiOx comprising materials, a copper-nickel compound comprising CuNi, materials comprising a nickel-vanadium compound NiV, and materials comprising a nickel-vanadium and gold compound NiV / Au.
  • a material combination is preferably used in the pressure measuring transducers according to the invention in which the magnitude of the difference between the Seebeck coefficients of the respective conductor material and the material of the line section 39 of the connecting conductor 35 in direct contact with the respective conductor 31, 33 is as large as possible is.
  • a titanium oxide TiOx or a titanium-tungsten oxide TiWOx comprising conductor materials are suitable.
  • conductor materials with a corresponding Seebeck coefficient such as, for example, electrically conductive metals, metallic alloys and / or materials comprising metal oxides with a corresponding Seebeck coefficient, can also be used.
  • the two conductors 31, 33 can consist of different conductor materials. However, they are preferably made of the same conductor material.
  • Both the Seebeck coefficient of the material of the conductive layer 37 which is large in magnitude compared to platinum, as well as the alternatively or additionally provided, large differences in magnitude between the Seebeck coefficient of the material of the layer 37 and the Seebeck coefficient of the conductor materials of the layer 37
  • Adjacent conductors 31, 33 each cause an increase in the thermal voltage U t h that can be tapped off via the two conductors 31, 33 and thus improve the measurement sensitivity and the measurement accuracy of the temperature transducer.
  • the contact K1, K2 facing away from the process and / or the contact K1, K2 facing the process according to the invention can also be arranged at another location within the housing 1.
  • the connecting conductor 35 connecting the two contacts K1, K2 comprises, in addition to the line section 39 formed by the layer 37 or encompassed by the layer 37, at least one further line section 41, 43 and at least one of the two contacts K1, K2 is on one of the further line sections 41, 43 are arranged.
  • 3 shows an example of a pressure measuring transducer, the connecting conductor 35 of which comprises three line sections 39, 41, 43.
  • the further line sections 41, 43 each preferably consist of the same material as the line section 39 formed by the layer 37 or encompassed by the layer 37.
  • the connecting conductor 35 behaves at least approximately as the connecting conductor 35 described above with reference to FIGS. 1 and 2, comprising only a single line section 39.
  • the line sections 39, 41, 43 of the connecting conductor 35 can also comprise two or more line sections 39, 41, 43 made of different materials.
  • Suitable materials for the individual further line sections 41, 43 are, for example, those previously given as examples for the Material of the layer 37 named materials.
  • each area of the connecting conductor 35 in which two line sections 39, 41, 43 made of materials with different Seebeck coefficients adjoin each other acts like an additional thermocouple connected in series to the two thermocouples comprising the galvanic contacts K1, K2 that a partial thermal voltage develops.
  • the size and polarity of these partial thermal voltages are dependent on the temperature profile T (z) present in the area of the respective additional thermocouple and the difference in the Seebeck coefficients of the materials of the respective adjoining line sections 39, 41,
  • the temperature transducer is to be designed in such a way that the sum of all the partial thermal voltages formed along the temperature transducer is in the direction parallel to the surface normal to the measuring membrane 7 of the pressure sensor 3 in the pressure transducer along the temperature transducer or at least along a section of the temperature transducer corresponds to the present temperature gradient DT.
  • This can be done, for example, by a corresponding combination of the Seebeck coefficients of the materials of the line sections 39, 41, 43 of the connecting conductor 35 and / or a corresponding spatial extension of at least one of the further line sections 41, 43 parallel and / or perpendicular to the surface normal to the measuring membrane 7 running direction are effected.
  • material combinations are used in which the conductors 31, 33 each comprise a conductor material whose Seebeck coefficient is different from a Seebeck coefficient of the material of the directly adjoining line section 41, 43 of the connecting conductor 35 is different.
  • material combinations are preferably used in which the magnitude of the difference between the Seebeck coefficients of the respective conductor material and the material of the line section 41, 43 of the connecting conductor 35 in direct contact with the respective conductor 31, 33 is as large as possible.
  • the conductor materials mentioned above in connection with the pressure measuring transducer shown in FIG. 1 are also suitable here.
  • the pressure measuring transducer shown in FIG. 3 comprises a connection ring 45 arranged on an end face of the support ring 21 facing away from the pressure sensor 3.
  • a conductive coating 47 is arranged on the connection ring 45 and is in electrically conductive connection with the layer 37 arranged on the first support ring 21 .
  • This connection is achieved in the example shown in FIG. 3 in that the layer 37 arranged on the support ring 21 comprises a layer region extending over an end face of the support ring 21 facing the connecting ring 45, on which a layer region extends over an end face facing the support ring 21 of the connecting ring 45 extending coating area of the coating 47 of the connecting ring 45 rests.
  • the electrically conductive connection brought about by resting is also here reinforced by the fact that the layer area and the coating area resting on it are pressed against one another by the clamping device which also causes the connection ring 45 to be clamped in here.
  • the coating 47 of the connection ring 45 forms or comprises the further line section 41 of the connecting conductor 35, on which the galvanic contact K2 of the temperature transducer remote from the process is arranged.
  • 3 shows an example of this, in which the galvanic contact K2 remote from the process is arranged on a layer region of the coating 47 of the connection ring 45 that extends over an inner circumferential surface of the connection ring 45.
  • the associated conductor 33 is arranged on the coating area extending over the inner circumferential surface of the connection ring 45.
  • the contact K1 facing the process can of course also be arranged on a further line section 43 of the connecting conductor 35.
  • 3 shows an example of this, in which a conductive sensor coating 49 is arranged on a rear side of the pressure sensor 3 facing away from the membrane and is in electrically conductive connection with the layer 37 arranged on the support ring 21.
  • the sensor coating 49 forms or comprises the further line section 43 of the connecting conductor 35, on which the process-facing galvanic contact K1 of the temperature transducer is arranged.
  • the associated conductor 33 is arranged here on a layer region of the sensor coating 49 that is spaced apart from the support body 21.
  • the electrically conductive connection between the sensor coating 49 and the layer 37 arranged on the support body 21 is preferably achieved in that the layer 37 comprises a layer area extending over an end face of the support body 21 facing the pressure sensor 3 and on a coating area of the sensor coating 49 rests.
  • the coating area of the sensor coating 49 and the layer area of the layer 37 resting thereon are pressed against one another by the clamping device.
  • the equivalent circuit diagram shown in FIG. 4 results.
  • a material combination is suitable in which the coating 47 of the connecting ring 45 consists of a material comprising a nickel-vanadium compound NiV, the layer 37 of the support body 21 consists of a material comprising at least one titanium oxide TiOx and the sensor coating 49 consists of a material a material comprising nickel-vanadium compound NiV.
  • the sensor coating 49 can at the same time also be designed as an electromagnetic shield for the electromechanical transducer of the pressure sensor 3.
  • the sensor coating 49 preferably comprises a coating area 51, also shown as an option in FIG. 3, which surrounds an outside jacket surface of the pressure sensor 3 on all sides on the outside.
  • the shape of the associated conductors 31, 33 can be freely selected within comparatively wide limits and can thus be flexibly adapted to the conditions in the housing 1.
  • 1 and 3 show an example in which the conductors 31, 33 are each designed as contact pads. This offers the advantage that they take up very little space in the housing 1 and can be applied, eg soldered, to the connecting conductor 35, for example on the layer 37, on the coating 47 of the connecting ring 45, or on the sensor coating 49 without any problems .
  • the distance between the contact K1, K2 facing away from the process and facing away from the process, in the direction running parallel to the surface normal to the measuring membrane 7, is preferably greater than or equal to a minimum distance of a simple height of the pressure sensor 3 running parallel to the surface normal to the measuring membrane 7 and / or less than or equal to a maximum distance of three times this height.
  • the pressure sensor 3 can have an overall height that is quite common for ceramic pressure sensors 3, such as, for example, an overall height of the order of one or more centimeters.
  • the minimum distance offers the advantage that it ensures that when a temperature profile T (z) is present along the temperature transducer that adversely affects the measuring accuracy of the pressure measurement, a sufficiently large one can be detected by means of the temperature transducer Temperature gradient DT occurs.
  • the maximum distance offers the advantage that the expansion of the temperature transducer is limited to an area of the pressure transducer in which the temperature profile T (z) is closely related to the temperature gradient that forms across the pressure sensor 3.
  • the support body 21 preferably consists of a material whose thermal properties are essentially the same as the thermal properties of the ceramic pressure sensor 3 or are at least as similar as possible.
  • the support body 21 is preferably made of ceramic, whereby it is preferably made of the same ceramic as the pressure sensor 3, especially its measuring membrane 7 and its base body 13.
  • the optionally provided connection ring 45 is also preferably made of this material.
  • At least one line section 39, 41, 43 of the connecting conductor 35, the layer 37 of the support body 21, the coating 47 of the connecting ring 45 and / or the sensor coating 49 are each as applied by sputtering or by deposition from the gas phase and / or a layer thickness of greater than or equal to 100 nm, preferably from 1 pm to 2 pm, having a layer formed.
  • the temperature gradient DT that can be determined or determined by means of the temperature measuring transducer is dependent on the temperature profile T (z) formed along the pressure measuring transducer and, due to the temporally unchangeable structural conditions within the pressure measuring transducer, correlates with the temperature gradient present along the pressure sensor 3.
  • the thermal voltage U t h provided by the temperature transducer and / or the temperature gradient DT corresponding to the thermal voltage U t h can be used to compensate for the measurement error caused by the temperature profile T (z) in the pressure p which can be measured or recorded by the pressure sensor 3.
  • This compensation can of course be carried out outside of the pressure measuring transducer. However, it is preferably carried out by means of a compensation device 53 integrated in the pressure measuring transducer.
  • a compensation device 53 integrated in the pressure measuring transducer.
  • 1 and 3 show an example in which the compensation device 53 is arranged in the housing 1 of the pressure measuring transducer.
  • the compensation device 53 is connected to the temperature measuring transducer and to the electromechanical transducer.
  • the compensation device 53 is designed such that it determines and provides a pressure measurement result compensated for a measurement error dependent on the temperature gradient DT based on the pressure p measured by means of the pressure sensor 3 and the temperature gradient DT measured by the temperature transducer.
  • the compensation is preferably based on calibration data and / or characteristic curves stored in a memory 55 of the pressure measuring transducer which reproduce the dependence of the pressure p detected by means of the pressure sensor 3 on the temperature gradient DT detected by means of the temperature transducer.
  • These calibration data and / or characteristic curves preferably include calibration data and / or characteristic curves determined in a calibration method, which were recorded along the pressure measuring transducer while different, respectively essentially stationary, temperature profiles T (z) were present.
  • connection of the compensation device 53 to the transducer of the pressure sensor 3 can take place directly. However, this connection is preferably made via a pressure measuring circuit 57 connected to the transducer of the pressure sensor 3, which generates and makes available a pressure measurement signal S (P) corresponding to the pressure p detected by the transducer of the pressure sensor 3.
  • connection of the compensation device 53 to the temperature transducer can also take place directly.
  • this connection is preferably made via a temperature measuring circuit 59 connected to the conductors 31, 33 of the temperature transducer via the connecting lines L1, L2, which is designed such that it generates a temperature gradient DT based on the thermal voltage U th applied between the two conductors 31, 33 Temperature measurement signal S (AT) is generated and made available.
  • the pressure measuring circuit 57 can be arranged a short distance from the pressure sensor 3 and / or the temperature measuring circuit 59 can be arranged a short distance from the temperature measuring transducer. In this way, impairments of the electrical variable (s) provided by the respective transducer are largely avoided, caused by long transmission paths or external interference.

Abstract

Es ist ein Druckmessaufnehmer, mit einem in einem Gehäuse (1) angeordneten keramischen Drucksensor (3), wobei der Drucksensor (3) eine durch eine Öffnung (5) des Gehäuses (1) hindurch mit einem Druck (p) beaufschlagbare Messmembran (7) und einen Wandler zur Erfassung einer vom Druck (p) abhängigen Auslenkung der Messmembran (7) umfasst, einem auf einem äußeren Rand einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors (3) angeordneten Stützring (21), einer Einspannvorrichtung, mittels der der Drucksensors (3) zusammen mit dem Stützring (21) im Gehäuse (1) eingespannt ist, und einem Temperaturmesswandler zur Bereitstellung einer von einem Temperaturgradienten (ΔT) abhängigen Thermospannung (Uth), der zwei in Reihe geschaltete Thermoelemente umfasst, die jeweils einen galvanischen Kontakt (K1, K2) zwischen einem Leiter (31, 33) des jeweiligen Thermoelements und einem die galvanischen Kontakte (K1, K2) der beiden Thermoelemente miteinander verbindenden Verbindungsleiter (35) umfassen, beschrieben, der eine Kompensation eines durch einen entlang des Druckmessaufnehmers auftretenden Temperaturgradienten verursachten Messfehlers ermöglicht, ohne dass sich hierdurch Einschränkungen hinsichtlich des Sensoraufbaus und/oder der im Drucksensor eingesetzten Werkstoffe ergeben. Hierzu ist auf einer Mantelfläche des Stützrings (21) eine sich in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufender Richtung erstreckende leitfähige Schicht (37) angeordnet, die den Verbindungsleiter (35) oder einen Leitungsabschnitt (39) des Verbindungsleiters (35) bildet oder umfasst, und die beiden galvanischen Kontakte (K1, K2) umfassen einen prozesszugewandten und einen prozessabgewandten Kontakt (K1, K2), die beide im Gehäuse (1) außerhalb des Drucksensors (3) angeordnet sind und in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufender Richtung voneinander beabstandet sind.

Description

Druckmessaufnehmer
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckmessaufnehmer, mit einem in einem Gehäuse angeordneten keramischen Drucksensor, wobei der Drucksensor eine durch eine Öffnung des Gehäuses hindurch mit einem Druck beaufschlagbare Messmembran und einen elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom auf die Messmembran einwirkenden Druck abhängigen Auslenkung der Messmembran umfasst, einem auf einem äußeren Rand einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors angeordneten Stützring, und einer Einspannvorrichtung, mittels der ein äußerer Randbereich des Drucksensors zusammen mit dem darauf angeordneten Stützring im Gehäuse eingespannt ist.
Die eingangs genannten Merkmale aufweisende Druckmessaufnehmer sind z.B. in der
DE 103 34 854 A1 , in der DE 10 2004 057 967 A, sowie in der EP 0 995 979 A1 beschrieben und werden in der Druckmesstechnik zur messtechnischen Erfassung von Drücken eingesetzt.
Keramische Drucksensoren können aufgrund der chemischen und mechanischen Beständigkeit von Keramik unmittelbar mit einem unter einem messtechnisch zu erfassenden Druck stehenden Medium beaufschlagt werden. Das führt jedoch zwangsläufig dazu, dass sich sowohl die Umgebungstemperatur in der Umgebung des Druckmessaufnehmers als auch die Mediumstemperatur des unter dem zu messenden Druck stehenden Mediums auf die Messeigenschaften des Drucksensors und damit auch auf die mit dem Druckmessaufnehmer erzielbare Messgenauigkeit auswirken.
Problematisch sind insoweit insb. Anwendungen, in denen der Drucksensor einem Temperaturunterschied zwischen der auf dessen Messmembran einwirkenden Mediumstemperatur und der auf dessen membranabgewandte Rückseite einwirkenden Umgebungstemperatur ausgesetzt sind. In diesen Anwendungen führt der Temperaturunterschied zur Ausbildung eines Temperaturgradienten entlang des Drucksensors, der die Messeigenschaften des Drucksensors verändernde thermische Ausdehnungen und/oder die Messeigenschaften des Drucksensors verändernde thermomechanische Spannungen verursachen kann. Durch Temperaturgradienten entlang des Drucksensors verursachte Messfehler können nicht ohne Weiteres anhand einer einfachen Temperaturmessung kompensiert werden.
Zur Lösung dieses Problems umfasst der Drucksensor des in der eingangs genannten DE 10 2015 122 220 A beschriebenen Druckmessaufnehmers einen Temperaturmesswandler zur Bereitstellung eines von der Temperatur des Drucksensors oder von einem Temperaturgradienten entlang des Drucksensors abhängigen elektrischen Größe. Dieser Temperaturmesswandler umfasst mindestens ein Thermoelement, das einen galvanischen Kontakt zwischen einem ersten Leiter und einem zweiten Leiter aufweist. Dabei kann mit einem im Drucksensor nahe der Messmembran angeordneten Thermoelement eine schnelle Registrierung von membranseitig auftretenden Temperatursprüngen erfolgen. Darüber hinaus kann mit einem Temperaturmesswandler mit zwei in Reihe geschalteten Thermoelementen, die jeweils einen galvanischen Kontakt zwischen einem Leiter des jeweiligen Thermoelements und einem die Kontakte beider Thermoelemente miteinander verbindenden Verbindungsleiter umfassen, eine direkte Messung eines im Drucksensor bzw. entlang des Drucksensors vorliegenden Temperaturgradienten durchgeführt werden. Anhand dieses Temperaturgradienten kann gemäß der DE 10 2015 122 220 A mittels einer an den elektromechanischen Wandler des Drucksensors und den Temperaturmesswandler angeschlossenen Betriebsschaltung eine Temperaturgradientenkompensation des mittels des Drucksensors gemessenen Drucks ausgeführt werden.
Zur Durchführung dieser Temperaturgradientenkompensation ist es jedoch erforderlich, die Thermoelemente im Drucksensor zu integrieren und den Temperaturmesswandler des Drucksensors und den elektromechanischen Wandler des Drucksensors an die Betriebsschaltung anzuschließen. Beides führt zu Einschränkungen hinsichtlich des Sensoraufbaus, sowie ggfs auch hinsichtlich der im Drucksensor eingesetzten Werkstoffe, die die diesbezügliche Gestaltungsfreiheit einschränken.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Druckmessaufnehmer der eingangs genannten Art anzugeben, der eine Kompensation eines durch einen entlang des Druckmessaufnehmers auftretenden Temperaturgradienten verursachten Messfehlers ermöglicht, ohne dass sich hierdurch Einschränkungen hinsichtlich des Sensoraufbaus und/oder der im Drucksensor eingesetzten Werkstoffe ergeben.
Hierzu umfasst die Erfindung einen Druckmessaufnehmer, mit einem in einem Gehäuse angeordneten keramischen Drucksensor, wobei der Drucksensor eine durch eine Öffnung des Gehäuses hindurch mit einem Druck beaufschlagbare Messmembran und einen elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom auf die Messmembran einwirkenden Druck abhängigen Auslenkung der Messmembran umfasst, einem auf einem äußeren Rand einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors angeordneten Stützring, einer Einspannvorrichtung, mittels der ein äußerer Randbereich des Drucksensors zusammen mit dem darauf angeordneten Stützring im Gehäuse eingespannt ist, und einem Temperaturmesswandler zur Bereitstellung einer von einem Temperaturgradienten entlang des Druckmessaufnehmers abhängigen Thermospannung, der zwei in Reihe geschaltete Thermoelemente umfasst, die jeweils einen galvanischen Kontakt zwischen einem elektrischen Leiter des jeweiligen Thermoelements und einem die galvanischen Kontakte der beiden Thermoelemente miteinander verbindenden elektrischen Verbindungsleiter umfassen, der sich dadurch auszeichnet, dass auf einer Mantelfläche des Stützrings eine sich in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung erstreckende elektrisch leitfähige Schicht angeordnet ist, die den Verbindungsleiter oder einen Leitungsabschnitt des Verbindungsleiters bildet oder umfasst, und die beiden galvanischen Kontakte einen prozesszugewandten und einen prozessabgewandten Kontakt umfassen, die beide im Gehäuse außerhalb des Drucksensors angeordnet sind und in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung voneinander beabstandet sind.
Bei erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmern ist der Temperaturmesswandler derart ausgebildet, dass die zwischen den Leitern abgreifbare Thermospannung und entsprechend auch der mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassbare Temperaturgradient einem innerhalb des Druckmessaufnehmers entlang des Temperaturmesswandlers oder zumindest entlang eines Abschnitts des Temperaturmesswandlers in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung auftretenden Temperaturgradienten entspricht. Dieser Temperaturgradient ist abhängig von einem Temperaturprofil, dass sich beim Vorliegen eines Temperaturunterschieds zwischen der Mediumstemperatur und der Umgebungstemperatur aufgrund der Gegebenheiten innerhalb des Druckmessaufnehmers entlang des Druckmessaufnehmers ausbildet. Entsprechend kann anhand des Temperaturgradienten eine Kompensation eines durch das Temperaturprofil verursachten Messfehlers der mittels des Drucksensors ausführbaren Druckmessung durchgeführt werden.
Dabei bietet die Anordnung des Temperturmesswandlers außerhalb des Drucksensors den Vorteil, dass sich durch den Temperturmesswandler, sowie auch dessen Kontaktierung keinerlei Einschränkungen hinsichtlich des Sensoraufbaus und/oder der im Drucksensor eingesetzten Werkstoffe ergeben.
Darüber hinaus bietet die durch die Positionierung der beiden Kontakte vorgegebene Erstreckung des Temperaturmesswandlers in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung den Vorteil, dass dieser Temperaturgradient in derjenigen Raumrichtung erfasst wird, in der beim Vorliegen eines Temperaturunterschieds zwischen der Mediumstemperatur und der Umgebungstemperatur das größte Temperaturgefälle auftritt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der mittels des Temperaturmesswandlers erfassbare Temperaturgradient aufgrund der räumlichen Nähe zwischen dem Drucksensor und dem sich über den auf dem Drucksensor angeordneten Stützkörper ersteckenden Verbindungsleiter mit dem entlang des Drucksensors anliegenden Temperaturgradienten korreliert. Entsprechend bildet der mittels des Temperaturmesswandlers erfassbare Temperaturgradient in Anwendungen, in denen sich das entlang des Druckmessaufnehmers ausgebildete Temperaturprofil zeitlich gar nicht oder nur vergleichsweise langsam verändert, ein direktes Maß für den entlang des Drucksensors auftretenden, den durch das Temperaturprofil verursachten Messfehler maßgeblich mitbestimmenden Temperaturgradienten. Ein sich zeitlich gar nicht oder nur langsam veränderliches Temperaturprofil liegt z.B. in Anwendungen vor, denen sich die Mediumstemperatur und die Umgebungstemperatur jeweils zeitlich betragsmäßig um weniger als ein Grad Celsius pro Minute oder wenige Grad Celsius pro Minute verändern. In diesen Anwendungen führt eine anhand des erfindungsgemäß außerhalb des Drucksensors messtechnisch erfassten Temperaturgradienten ausgeführte Kompensation des durch das Temperaturprofil verursachen Messfehlers der Druckmessung zu einer Verbesserung der Messgenauigkeit, die der mit dem in der DE 102015 122 220 A beschriebenen im Drucksensor integrierten Temperaturmesswandler erzielbaren Verbesserung vergleichbar ist.
Optional können erfindungsgemäße Druckmessaufnehmer natürlich auch in Anwendungen eingesetzt werden, in denen sich die Mediumstemperatur und/oder die Umgebungstemperatur und damit auch das Temperaturprofil entlang des Druckmessaufnehmers zeitlich schneller verändern. Auch in diesen Anwendungen kann anhand des mittels des Temperaturmesswandlers erfassten Temperaturgradienten eine Kompensation eines von dem Temperaturprofil verursachten Messfehlers durchgeführt werden. Dabei besteht auch in diesen Anwendungen eine Korrelation zwischen dem entlang des Temperaturmesswandlers auftretenden Temperaturgradienten und dem entlang des Drucksensors auftretende Temperaturgradienten. Allerdings können sich in diesen Anwendungen unter Umständen Einschränkungen hinsichtlich erzielbaren Verbesserung der Messgenauigkeit ergeben, wenn der Temperaturgradient entlang des außerhalb des Drucksensors angeordneten Temperaturmesswandlers dem entlang des Drucksensors auftretenden Temperaturgradienten zeitlich verzögert folgt.
Eine erste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der beiden galvanische Kontakten auf der leitfähigen Schicht des Stützrings angeordnet ist, und/oder der prozessabgewandte galvanische Kontakt auf einem vom Drucksensor abgewandten Bereich der leitfähigen Schicht und der prozesszugewandte galvanische Kontakt auf einem dem Drucksensor zugewandten Bereich der leitfähigen Schicht angeordnet ist.
Eine zweite Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verbindungsleiter zusätzlich zu dem durch die Schicht gebildeten oder von der Schicht umfassten Leitungsabschnitt mindestens einen weiteren Leitungsabschnitt umfasst, und mindestens einer der beiden Kontakte auf dem weiteren Leitungsabschnitt oder auf einem der weiteren Leitungsabschnitte angeordnet ist.
Eine dritte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass auf einer vom Drucksensor abgewandten Stirnseite des Stützrings ein Anschlussring angeordnet ist, auf dem Anschlussring eine einen weiteren Leitungsabschnitt der Verbindungsleitung bildende oder umfassende leitfähige Beschichtung angeordnet ist, die in elektrisch leitender Verbindung zu der auf dem Stützring angeordneten Schicht steht, und der prozessabgewandte galvanische Kontakt auf der Beschichtung des Anschlussrings angeordnet ist.
Weiterbildungen der dritten Weiterbildung zeichnen sich dadurch aus, dass die auf dem Stützring angeordnete Schicht einen sich über eine dem Anschlussring zugewandte Stirnseite des Stützrings erstreckenden Schichtbereich umfasst, auf dem ein sich über eine dem Stützring zugewandte Stirnseite des Anschlussrings erstreckender Beschichtungsbereich der Beschichtung des Anschlussrings aufliegt, der prozessabgewandte galvanische Kontakt auf einem sich über eine innere Mantelfläche des Anschlussrings erstreckenden Schichtbereich der Beschichtung des Anschlussrings angeordnet ist, und/oder der Anschlussring mittels der Einspannvorrichtung im Gehäuse eingespannt ist.
Eine vierte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass auf einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors eine elektrisch leitfähige, einen weiteren Leitungsabschnitt des Verbindungsleiters bildende oder umfassende Sensorbeschichtung angeordnet ist, die Sensorbeschichtung in elektrisch leitender Verbindung zu der auf dem Stützring angeordneten Schicht steht, und der prozesszugewandte galvanische Kontakt auf der Sensorbeschichtung angeordnet ist. Weiterbildungen der vierten Weiterbildung zeichnen sich dadurch aus, dass die Schicht einen sich über eine dem Drucksensor zugewandte Stirnseite des Stützkörpers erstreckenden Schichtbereich umfasst, die auf einem Beschichtungsbereich der Sensorbeschichtung aufliegt, der prozesszugewandte galvanische Kontakt auf einem vom Stützkörper beabstandeten Schichtbereich der Sensorbeschichtung angeordnet ist, und/oder die Sensorbeschichtung als elektromagnetische Abschirmung des elektromechanischen Wandlers des Drucksensors ausgebildet ist, die einen Beschichtungsbereich umfasst, der eine außenseitliche Mantelfläche des Drucksensors außenseitlich allseitig umgibt.
Eine fünfte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der beiden Leiter jeweils a) als Kontakt-Pad ausgebildet ist, b) ein elektrisch leitfähiges Metall, eine metallische Legierung und/oder ein Metalloxid umfasst, c) ein Titanoxid (TiOx) oder ein Titan-Wolfram Oxid (TiWOx) umfasst, und/oder d) ein elektrisch leitfähiges Leiter- Material umfasst dessen Seebeck-Koeffizient von dem Seebeck-Koeffizienten des Materials des mit dem jeweiligen Leiter in unmittelbarem Kontakt stehenden Leitungsabschnitts verschieden ist.
Eine sechste Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein Leitungsabschnitt des Verbindungleiters, die Schicht, die Beschichtung des Anschlussrings und/oder die Sensorbeschichtung jeweils a1) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst, das gegenüber Platin einen Seebeck-Koeffizienten mit einem Betrag von größer gleich 6 pV/K oder von größer gleich 10 pV/K aufweist, a2) ein elektrisch leitfähiges Metall, eine metallische Legierung und/oder ein Metalloxid umfasst, a3) ein Titanoxid (TiOx), eine Kuper-Nickel Verbindung (CuNi), eine Nickel-Vanadium Verbindung (NiV) oder eine Nickel-Vanadium und Gold umfassende Verbindung (NiV/Au) umfasst, und/oder a4) als durch Sputtern oder durch Abscheidung aus der Gasphase aufgebrachte und/oder als eine Schichtdicke von größer gleich 100 nm oder von 1 pm bis 2 pm aufweisende Schicht ausgebildet ist.
Eine siebte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Verbindungsleiter den durch die Schicht gebildeten oder von der Schicht umfassten Leitungsabschnitt und mindestens einen weiteren Leitungsabschnitt umfasst, diese Leitungsabschnitte des Verbindungsleiters entweder alle aus dem gleichen Material bestehen oder zwei oder mehr Leitungsabschnitte aus unterschiedlichen Materialien umfassen, und eine Kombination der gleichen oder verschiedenen Seebeck-Koeffizienten der Materialien der Leitungsabschnitte des Verbindungsleiters und/oder eine räumliche Erstreckung des weiteren Leitungsabschnitts oder mindestens eines der weiteren Leitungsabschnitte in parallel und/oder senkrecht zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung derart ausgebildet ist, dass eine Summe aller sich entlang des Temperaturmesswandlers ausbildenden Teil- Thermospannungen, dem in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran des Drucksensors verlaufender Richtung im Druckmessaufnehmer entlang des Temperaturmesswandlers oder zumindest entlang eines Abschnitts des Temperaturmesswandlers vorliegenden Temperaturgradienten entspricht.
Eine achte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Stützkörper und/oder der Anschlussring aus Keramik bestehen, und/oder ein Abstand zwischen dem prozesszugewandten und dem prozessabgewandten galvanischen Kontakt in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung größer gleich einem Mindestabstand von einem einfachen einer parallel zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufenden Bauhöhe des Drucksensors und/oder kleiner gleich einem Maximalabstand von einem dreifachen dieser Bauhöhe ist.
Eine neunte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Temperaturmesswandler derart ausgebildet, dass die zwischen den Leitern abgreifbare Thermospannung dem mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassbaren Temperaturgradient entspricht, wobei der Temperaturgradient einem innerhalb des Druckmessaufnehmers entlang des Temperaturmesswandlers oder zumindest entlang eines Abschnitts des Temperaturmesswandlers in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran verlaufender Richtung auftretenden Temperaturgradienten entspricht.
Eine zehnte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der Druckmessaufnehmer eine Kompensationseinrichtung umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie anhand des mittels des Drucksensors messtechnisch erfassten Drucks und des mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassten Temperaturgradienten anhand von in einem Speicher abgelegten Kalibrationsdaten und/oder Kennlinien ein bezüglich eines von dem Temperaturgradienten abhängigen Messfehlers kompensiertes Druckmessergebnis bestimmt und zur Verfügung stellt, wobei die Kompensationseinrichtung entweder unmittelbar oder über eine an den Wandler des Drucksensors angeschlossene Druckmessschaltung, die dazu ausgebildet ist ein dem mittels des Wandlers des Drucksensors messtechnisch erfassten Druck entsprechendes Druckmesssignal zu erzeugen und zur Verfügung zu stellen, an den Wandler des Drucksensors angeschlossen ist, und wobei die Kompensationseinrichtung entweder unmittelbar oder über eine an den Temperaturmesswandler angeschlossene Temperaturmessschaltung, die dazu ausgestaltet ist ein dem mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassten Temperaturgradienten entsprechendes Temperaturmesssignal zu erzeugen und zur Verfügung zu stellen, an den Temperaturmesswandler angeschlossen ist.
Eine Weiterbildung des Druckmessaufnehmer gemäß der dritten Weiterbildung und der vierten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Beschichtung des Anschlussrings aus einem eine Nickel-Vanadium Verbindung umfassenden Material besteht, die Schicht des Stützkörpers aus einem mindestens ein Titanoxid umfassenden Material besteht und die Sensorbeschichtung aus einem eine Nickel-Vanadium Verbindung umfassenden Material besteht.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Um Komponenten mit zum Teil sehr unterschiedlichen Abmessungen darstellen zu können, wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet.
Fig. 1 zeigt: einen Druckmessaufnehmer;
Fig. 2 zeigt: ein Ersatzschaltbild des Temperaturmesswandlers von Fig. 1 ;
Fig. 3 zeigt. einen Druckmessaufnehmer, bei dem der prozessabgewandte Kontakt auf einem Anschlussring angeordnet ist und der prozesszugewandte Kontakt auf einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors angeordnet ist, und
Fig. 4 zeigt: ein Ersatzschaltbild des Temperaturmesswandlers von Fig. 3. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmers mit einem in einem Gehäuse 1 angeordneten keramischen Drucksensor 3. Der Drucksensor 3 umfasst eine durch eine Öffnung 5 des Gehäuses 1 hindurch mit einem Druck p beaufschlagbare Messmembran 7 und einen elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom auf die Messmembran 7 einwirkenden Druck p abhängigen Durchbiegung der Messmembran 7.
Als Drucksensor 3 können aus dem Stand der Technik bekannte keramische Drucksensoren eingesetzt werden. Fig. 1 zeigt als Beispiel einen Drucksensor 3, dessen Messmembran 7 mittels einer Fügung 9, wie z.B. einer Aktivhartlötung, unter Einschluss einer Druckkammer 11 mit einem Grundkörper 13 verbunden ist.
Als elektromechanischer Wandler können aus dem Stand der Technik bekannte Wandler eingesetzt werden. Fig. 1 zeigt als Beispiel einen kapazitiven Wandler, der eine auf einer der Messmembran 7 zugewandten Oberfläche des Grundkörpers 13 angeordnete Messelektrode 15 umfasst, die zusammen mit einer auf einer dem Grundkörper 13 zugewandten Innenseite der Messmembran 7 angeordneten Gegenelektrode 17 einen Kondensator mit einer von der druckabhängigen Durchbiegung der Messmembran 7 abhängigen Messkapazität bildet. Optional kann der Wandler zusätzlich einen Referenzkondensator mit einer im wesentlichen druckunabhängigen Referenzkapazität umfassen. Fig. 1 zeigt als Beispiel einen durch eine die Messelektrode 15 außenseitlich umgebende, von der Messelektrode 15 beabstandete Referenzelektrode 19 und die Gegenelektrode 17 gebildeten Referenzkondensator.
Anstelle des hier dargestellten Drucksensors 3 können in erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmern aber auch einen anders ausgebildeten kapazitiven Wandler, einen auf einem anderen Wandlerprinzip basierenden Wandler, z.B. einen resistiven oder einen optischen Wandler, und/oder einen anderen Sensoraufbau aufweisende keramische Drucksensoren eingesetzt werden.
Zusätzlich umfasst der Druckmessaufnehmer einen auf einem äußeren Rand einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors 3 angeordneten Stützring 21 und eine Einspannvorrichtung mittels der ein äußerer Randbereich des Drucksensors 3 zusammen mit dem darauf angeordneten Stützring 21 im Gehäuse 1 eingespannt ist.
Als Einspannvorrichtung eignet sich z.B. eine Vorrichtung, in der der Drucksensor 3 und der Stützkörper 21 zwischen einem Lager 23, wie z.B. der in Fig. 1 dargestellten, sich radial nach innen erstreckenden, die Öffnung 5 außenseitlich allseitig umgebenden Schulter des Gehäuses 1 , und einem auf der membranabgewandten Seite des Drucksensors 3 in das Gehäuse 1 eingesetzten Gegenlager 25, wie z.B. einem in Fig. 1 dargestellten Druckring, in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung eingespannt ist. Dabei ist zwischen dem äußeren Rand der Messmembran 7 und dem Lager 23 eine den Gehäuseinnenraum gegenüber dem Medium abdichtende Prozessdichtung 27 eingespannt. Optional ist zwischen der vom Drucksensor 3 abgewandten Stirnseite des Stützrings 21 und dem Gegenlager 25 vorzugsweise ebenfalls eine Dichtung 29, wie z.B. eine Flachdichtung, angeordnet.
Darüber hinaus umfasst der Druckmessaufnehmer einem Temperaturmesswandler zur Bereitstellung einer von einem Temperaturgradienten entlang des Druckmessaufnehmers abhängigen Thermospannung Uth, der zwei in Reihe geschaltete Thermoelemente umfasst. Diese Thermoelemente umfassen jeweils einen galvanischen Kontakt K1 , K2 zwischen einem elektrischen Leiter 31 , 33 des jeweiligen Thermoelements und einem die galvanischen Kontakte K1 , K2 der beiden Thermoelemente elektrisch leitend miteinander verbindenden Verbindungsleiter 35.
Erfindungsgemäß ist auf einer Mantelfläche des Stützrings 21 eine sich in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung erstreckende, elektrisch leitfähige Schicht 37 angeordnet. Diese Schicht 37 ist derart ausgebildet, dass sie den Verbindungsleiter 35 oder einen Leitungsabschnitt 39 des Verbindungsleiters 35 bildet oder umfasst. Dabei umfassen die beiden über die Schicht 37 miteinander verbundenen galvanischen Kontakte K1 , K2 einen prozesszugewandten Kontakt K1 und einen prozessabgewandten Kontakt K2. Diese beiden Kontakte K1 , K2 sind beide im Gehäuse 1 außerhalb des Drucksensors 3 angeordnet und in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung voneinander beabstandet.
Betrachtet man eine Messsituation bei der die Messmembran 7 prozessseitig einer Mediumstemperatur des unter dem zu messenden Druck p stehenden Mediums ausgesetzt ist, die von einer Umgebungstemperatur des Druckmessaufnehmers verschieden ist, so bildet sich entlang des Druckmessaufnehmers in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung z ein von den Gegebenheiten innerhalb des Druckmessaufnehmers abhängiges Temperaturprofil T(z) aus. Dabei herrscht an der Position des prozesszugewandten Kontakts K1 eine dem Temperaturprofil T(z) entsprechende Temperatur T1 , die von einer dem Temperaturprofil T(z) entsprechenden an der Position des prozessabgewandten Kontakts K2 herrschenden Temperatur T2 verschieden ist. Entsprechend steht über die in Reihe geschalteten Thermoelemente eine zwischen den beiden Leitern 31 , 33 abgreifbare Thermospannung Uth zur Verfügung, die einem im Druckmessaufnehmer entlang des von dem Temperaturmesswandler in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung abgedeckten Bereichs des Druckmessaufnehmers vorliegenden Temperaturgradienten DT entspricht. Folglich kann die z.B. über an die Leiter 31 , 33 angeschlossene Anschlussleitungen L1 , L2 abgreifbare Thermospannung Uth und/oder der anhand der Thermospannung Uth messtechnisch erfassbare oder erfasste Temperaturgradient DT zur Kompensation eines durch das Temperaturprofil T(z) verursachten Messfehlers der mittels des Drucksensors 3 ausführbaren oder ausgeführten Druckmessung herangezogen werden. Erfindungsgemäße Druckmessaufnehmer weisen die eingangs genannten Vorteile auf. Dabei können einzelne Komponenten jeweils einzeln und/oder in Kombination miteinander einsetzbare unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen. Einige derzeit bevorzugte optionale Ausgestaltungen sind nachfolgend anhand der in den Figuren 1 und 3 dargestellten, auf die zuvor beschriebene Weise ausgebildeten Druckmessaufnehmern beschrieben.
Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass mindestens einer der beiden Kontakte K1 , K2 auf der leitfähigen Schicht 37 des Stützrings 21 angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt hierzu ein Beispiel, bei dem der prozesszugewandte galvanische Kontakt K1 auf einem dem Drucksensor 3 zugewandten Bereich der leitfähigen Schicht 37 des Stützkörpers 21 angeordnet ist und der prozessabgewandte Kontakt K2 auf einem vom Drucksensor 3 abgewandten Bereich der leitfähigen Schicht 37 des Stützrings 21 angeordnet ist. Bei dieser Variante bildet oder umfasst die leitfähige Schicht 37 den Verbindungsleiter 35 mit dem die Leiter 31 , 33 der beiden Thermoelemente verbunden sind. Entsprechend umfasst der Verbindungsleiter 35 hier nur einen einzigen, durch die Schicht 37 gebildeten oder von der Schicht 37 umfassten Leitungsabschnitt 39.
Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Temperaturmesswandlers. Dort ist die zwischen den beiden Leitern 31 , 33 über die daran angeschlossenen Anschlussleitungen L1 , L2 abgreifbare Thermospannung Uth gleich der Summe der sich über die Kontakte K1 , K2 ausbildenden, temperaturabhängigen Teil-Thermospannungen. Folglich entspricht der mittels der Thermospannung Uth messtechnisch erfassbare oder erfasste Temperaturgradient DT hier der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur T1 an der Position des prozesszugewandten Kontakts K1 und der Temperatur T2 an der Position des prozessabgewandten Kontakts K2.
Bei erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmern umfassen die Leiter 31 , 33 jeweils ein Leiter- Material, dessen Seebeck-Koeffizient von einem Seebeck-Koeffizienten des Materials des unmittelbar daran angrenzenden Leitungsabschnitts 39 des Verbindungsleiters 35 verschieden ist.
Optional umfasst die leitfähige Schicht 37 vorzugsweise ein Material, das gegenüber Platin einen Seebeck-Koeffizienten aufweist, dessen Betrag möglichst groß ist. Hierzu eignen sich insb. Materialien, die gegenüber Platin einen Seebeck-Koeffizienten mit einem Betrag von größer gleich 6 pV/K , besonders bevorzugt von größer gleich 10 pV/K aufweisen. Insoweit besonders geeignete Materialien sind mindestens ein Titanoxid TiOx umfassende Materialien, eine Kuper-Nickel Verbindung CuNi umfassende Materialien, eine Nickel-Vanadium Verbindung NiV umfassende Materialien, sowie eine Nickel-Vanadium und Gold umfassende Verbindung NiV/Au umfassende Materialien. Alternativ können aber auch andere Materialien mit entsprechendem Seebeck- Koeffizienten, wie z.B. elektrisch leitfähige Metalle, metallische Legierungen und/oder Metalloxide umfassende Materialien mit entsprechendem Seebeck-Koeffizienten eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu wird in erfindungsgemäßen Druckmessaufnehmern vorzugsweise eine Materialkombination eingesetzt, bei der der Betrag der Differenz der Seebeck-Koeffizienten des jeweiligen Leiter-Materials und des Materials des mit dem jeweiligen Leiter 31 , 33 in unmittelbarem Kontakt stehenden Leitungsabschnitts 39 des Verbindungsleiters 35 möglichst groß ist. In Verbindung mit den zuvor als Beispiel für das Material der Schicht 37 genannten Materialien eignen sich insb. ein Titanoxid TiOx oder ein Titan-Wolfram Oxid TiWOx umfassende Leiter-Materialien. Alternativ können aber auch andere Leiter-Materialien mit entsprechendem Seebeck-Koeffizienten, wie z.B. elektrisch leitfähige Metalle, metallische Legierungen und/oder Metalloxide umfassende Materialien mit entsprechendem Seebeck-Koeffizienten eingesetzt werden.
Optional können die beiden Leiter 31 , 33 aus verschiedenen Leiter-Materialien bestehen. Vorzugsweise bestehen sie jedoch aus dem gleichen Leiter-Material.
Sowohl der gegenüber Platin betragsmäßig große Seebeck-Koeffizient des Materials der leitfähigen Schicht 37 als auch die alternativ oder zusätzlich hierzu vorgesehenen betragsmäßig großen Differenzen zwischen dem Seebeck-Koeffizienten des Materials der Schicht 37 und den Seebeck- Koeffizienten der Leiter-Materialien der an die Schicht 37 angrenzenden Leiter 31 , 33 bewirken jeweils eine Vergrößerung der über die beiden Leiter 31 , 33 abgreifbaren Thermospannung Uth und verbessern somit die Messempfindlichkeit und die Messgenauigkeit des Temperturmesswandler.
Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten Positionierung beider Kontakte K1 , K2 auf der Schicht 37 kann der prozessabgewandte und/oder der prozesszugewandte Kontakt K1 , K2 erfindungsgemäßer Druckmessaufnehmer aber auch an andere Stelle innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sein. In dem Fall umfasst der die beiden Kontakte K1 , K2 verbindende Verbindungsleiter 35 zusätzlich zu dem durch die Schicht 37 gebildeten oder von der Schicht 37 umfassten Leitungsabschnitt 39 mindestens einen weiteren Leitungsabschnitt 41 , 43 und mindestens einer der beiden Kontakte K1 , K2 ist auf einem der weiteren Leitungsabschnitte 41 , 43 angeordnet. Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Druckmessaufnehmers dessen Verbindungsleiter 35 drei Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 umfasst.
Bei dieser Ausführungsvariante bestehen die weiteren Leitungsabschnitte 41 , 43 vorzugsweise jeweils aus dem gleichen Material, wie der durch die Schicht 37 gebildete oder von der Schicht 37 umfasste Leitungsabschnitt 39. Das bietet den Vorteil, dass sich der zwei oder mehr Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 aufweisende Verbindungsleiter 35 hinsichtlich der über die beiden Leiter 31 , 33 abgreifbaren Thermospannung Uth zumindest näherungsweise wie der zuvor anhand von Fig. 1 und 2 beschriebene, nur einen einzigen Leitungsabschnitt 39 umfassende Verbindungsleiter 35 verhält.
Alternativ können die Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 des Verbindungsleiters 35 aber auch zwei oder mehr Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 aus unterschiedlichen Materialien umfassen. Als Materialien für die einzelnen weiteren Leitungsabschnitte 41 , 43 eignen sich z.B. die zuvor als Beispiele für das Material der Schicht 37 genannten Materialien. In diesem Fall wirkt jeder Bereich des Verbindungsleiters 35, in dem zwei Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 aus Materialien mit unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten aneinander angrenzen, jeweils wie ein zusätzliches zu den beiden die galvanischen Kontakte K1 , K2 umfassende Thermoelementen in Reihe geschaltetes Thermoelement, über das sich eine Teil-Thermospannung ausbildet. Dabei ist die Größe und die Polarität dieser Teil-Thermospannungen abhängig von dem in dem Bereich des jeweiligen zusätzlichen Thermoelements vorliegenden Temperaturprofil T(z) und der Differenz der Seebeck- Koeffizienten der Materialien der jeweiligen aneinander angrenzenden Leitungsabschnitte 39, 41 ,
43. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist der Temperaturmesswandler derart auszubilden, dass die Summe aller sich entlang des Temperaturmesswandlers ausbildenden Teil-Thermospannungen dem in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 des Drucksensors 3 verlaufender Richtung im Druckmessaufnehmer entlang des Temperaturmesswandlers oder zumindest entlang eines Abschnitts des Temperaturmesswandlers vorliegenden Temperaturgradienten DT entspricht. Das kann z.B. durch eine dementsprechende Kombination der Seebeck-Koeffizienten der Materialien der Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 des Verbindungsleiters 35 und/oder eine dementsprechende räumliche Erstreckung mindestens eines der weiteren Leitungsabschnitte 41 , 43 in parallel und/oder senkrecht zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung bewirkt werden.
Auch in Verbindung mit zwei oder mehr Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 aufweisenden Verbindungsleitern 35 werden Materialkombinationen eingesetzt, bei denen die Leiter 31 , 33 jeweils ein Leiter- Material umfassen, dessen Seebeck-Koeffizient von einem Seebeck-Koeffizienten des Materials des unmittelbar daran angrenzenden Leitungsabschnitts 41 , 43 des Verbindungsleiters 35 verschieden ist. Dabei werden auch hier vorzugsweise Materialkombinationen eingesetzt, bei denen der Betrag der Differenz der Seebeck-Koeffizienten des jeweiligen Leiter-Materials und des Materials des mit dem jeweiligen Leiter 31 , 33 in unmittelbarem Kontakt stehenden Leitungsabschnitts 41 , 43 des Verbindungsleiters 35 möglichst groß ist. In Verbindung mit dem zuvor als Beispiel für die Materialien der Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 genannten Materialien eignen sich auch hier die zuvor bereits in Verbindung mit dem in Fig. 1 dargestellten Druckmessaufnehmer genannten Leiter-Materialien.
Der in Fig. 3 dargestellte Druckmessaufnehmer umfasst einen auf einer vom Drucksensor 3 abgewandten Stirnseite des Stützrings 21 angeordneten Anschlussring 45. Auf dem Anschlussring 45 ist eine leitfähige Beschichtung 47 angeordnet, die in elektrisch leitender Verbindung zu der auf dem ersten Stützring 21 angeordneten Schicht 37 steht. Diese Verbindung wird in dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel dadurch erzielt, dass die auf dem Stützring 21 angeordnete Schicht 37 einen sich über eine dem Anschlussring 45 zugewandte Stirnseite des Stützrings 21 erstreckenden Schichtbereich umfasst, auf dem ein sich über eine dem Stützring 21 zugewandte Stirnseite des Anschlussrings 45 erstreckender Beschichtungsbereich der Beschichtung 47 des Anschlussrings 45 aufliegt. Die durch das Aufliegen bewirkte elektrisch leitfähige Verbindung wird hier zusätzlich dadurch verstärkt, dass der Schichtbereich und der darauf aufliegende Beschichtungsbereich durch die hier zusätzlich auch die Einspannung des Anschlussrings 45 bewirkende Einspannvorrichtung gegeneinandergepresst werden.
Bei diesem Beispiel bildet oder umfasst die Beschichtung 47 des Anschlussrings 45 den weiteren Leitungsabschnitt 41 des Verbindungsleiters 35, auf dem der prozessabgewandte galvanische Kontakt K2 des Temperaturmesswandlers angeordnet ist. Fig. 3 zeigt hierzu ein Beispiel, bei dem der prozessabgewandte galvanische Kontakt K2 auf einem sich über eine innere Mantelfläche des Anschlussrings 45 erstreckenden Schichtbereich der Beschichtung 47 des Anschlussrings 45 angeordnet ist. Entsprechend ist der zugehörige Leiter 33 auf dem sich über die innere Mantelfläche des Anschlussrings 45 erstreckenden Beschichtungsbereich angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich zu der Anordnung des prozessabgewandten Kontakts K2 auf dem weiteren Leitungsabschnitt 41 , kann natürlich auch der prozesszugewandte Kontakt K1 auf einem weiteren Leitungsabschnitt 43 des Verbindungsleiters 35 angeordnet sein. Fig. 3 zeigt hierzu ein Beispiel, bei dem auf einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors 3 eine leitfähige Sensorbeschichtung 49 angeordnet, die in elektrisch leitender Verbindung zu der auf dem Stützring 21 angeordneten Schicht 37 steht. Hier bildet oder umfasst die Sensorbeschichtung 49 den weiteren Leitungsabschnitt 43 des Verbindungsleiters 35, auf der der prozesszugewandte galvanische Kontakt K1 des Temperaturmesswandlers angeordnet ist. Entsprechend ist der zugehörige Leiter 33 hier auf einem vom Stützkörper 21 beabstandeten Schichtbereich der Sensorbeschichtung 49 angeordnet.
Dabei wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Sensorbeschichtung 49 und der auf dem Stützkörper 21 angeordneten Schicht 37 vorzugsweise dadurch erzielt, dass die Schicht 37 einen sich über eine dem Drucksensor 3 zugewandte Stirnseite des Stützkörpers 21 erstreckenden Schichtbereich umfasst, der auf einem Beschichtungsbereich der Sensorbeschichtung 49 aufliegt. Dabei werden der Beschichtungsbereich der Sensorbeschichtung 49 und der darauf aufliegende Schichtbereich der Schicht 37 durch die Einspannvorrichtung gegeneinandergepresst.
Bestehen die Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 des Verbindungsleiters 35 des in Fig. 3 dargestellten Druckmessaufnehmers aus dem gleichen Material, so ergibt sich auch hier zumindest näherungsweise das in Fig. 2 dargestellte Ersatzschaltbild.
Umfassen die Materialien der Leitungsabschnitte 39, 41 , 43 des Verbindungsleiters 35 zwei oder mehr Materialien mit unterschiedlichem Seebeck-Koeffizienten, so ergibt sich das in Fig. 4 dargestellte Ersatzschaltbild. Bei dieser Ausführungsform eignet sich z.B. eine Materialkombination, bei der die Beschichtung 47 des Anschlussrings 45 aus einem eine Nickel-Vanadium Verbindung NiV umfassenden Material besteht, die Schicht 37 des Stützkörpers 21 aus einem mindestens ein Titanoxid TiOx umfassenden Material besteht und die Sensorbeschichtung 49 aus einem eine Nickel-Vanadium Verbindung NiV umfassenden Material besteht. Geht man davon aus, dass im Bereich des prozesszugewandten galvanischen Kontakts K1 eine Temperatur T 1 ‘ herrscht, die aufgrund der senkrecht zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufenden Ausrichtung der Sensorbeschichtung 49 auf der Rückseite des Drucksensors 3 zumindest näherungsweise gleich der im Bereich der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen der Schicht 37 und der Sensorbeschichtung 49 herrschenden Temperatur T1 ist, so kann der Beitrag des durch die Sensorbeschichtung 49 gebildeten oder von der Sensorbeschichtung 49 umfassten Leitungsabschnitts 43 zur Thermospannung Uth als vernachlässigbar gering angesehen werden. Diese Annahme ist zumindest beim Vorliegen eines zumindest näherungsweise stationären Temperaturprofils T(z) regelmäßig erfüllt und ermöglicht einen größeren Gestaltungspielraum hinsichtlich des Materials der Sensorbeschichtung 49.
Optional kann die Sensorbeschichtung 49 zugleich auch als elektromagnetische Abschirmung des elektromechanischen Wandlers des Drucksensors 3 ausgebildet sein. In dem Fall umfasst die Sensorbeschichtung 49 vorzugsweise einen in Fig. 3 als Option ebenfalls dargestellten Beschichtungsbereich 51 , der eine außenseitliche Mantelfläche des Drucksensors 3 außenseitlich allseitig umgibt.
In Abwandlung des in Fig. 3 dargestellten Beispiels ist es natürlich auch möglich anstelle eines der beiden in Fig. 3 dargestellten Kontakte K1 , K2 den entsprechenden in Fig. 1 dargestellten Kontakt K1 , K2 einzusetzen, in dem der zugehörige Leiter 31 , 33 auf der Schicht 37 des Stützkörpers 21 angeordnet wird.
Unabhängig von der Position der beiden galvanischen Kontakte K1 , K2 ist die Formgebung der zugehörigen Leiter 31 , 33 innerhalb vergleichsweise weiter Grenzen frei wählbar und somit flexibel an die Gegebenheiten im Gehäuse 1 anpassbar. Fig. 1 und 3 zeigen ein Beispiel, bei dem die Leiter 31 , 33 jeweils als Kontakt-Pads ausgebildet sind. Das bietet den Vorteil, dass sie nur sehr wenig Platz im Gehäuse 1 beanspruchen und jeweils problemlos auf dem Verbindungsleiter 35, z.B. auf der Schicht 37, auf der Beschichtung 47 des Anschlussrings 45, bzw. auf der Sensorbeschichtung 49 aufgebracht, z.B. aufgelötet, werden können.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist der Abstand zwischen dem prozesszugewandten und dem prozessabgewandten Kontakt K1 , K2 in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufender Richtung vorzugsweise größer gleich einem Mindestabstand von einem einfachen einer parallel zur Flächennormale auf die Messmembran 7 verlaufenden Bauhöhe des Drucksensors 3 und/oder kleiner gleich einem Maximalabstand von einem dreifachen dieser Bauhöhe. Dabei kann der Drucksensor 3 eine für keramische Drucksensoren 3 durchaus übliche Bauhöhe, wie z.B. eine Bauhöhe in der Größenordnung von einem oder mehreren Zentimetern aufweisen. Der Mindestabstand bietet den Vorteil, dass hierdurch sichergestellt ist, dass beim Vorliegen eines die Messgenauigkeit der Druckmessung beeinträchtigenden Temperaturprofils T(z) entlang des Temperaturmesswandlers ein ausreichend großer mittels des Temperaturmesswandlers erfassbarer Temperaturgradient DT auftritt. Der Maximalabstand bietet den Vorteil, dass die Ausdehnung des Temperaturmesswandlers hierdurch auf einen Bereich des Druckmessaufnehmers beschränkt ist, in dem das Temperaturprofil T(z) in enger Beziehung zu dem sich über den Drucksensor 3 ausbildenden Temperaturgradient steht.
Alternativ oder zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen besteht der Stützkörper 21 vorzugsweise aus einem Material, dessen thermische Eigenschaften im Wesentlichen gleich den thermischen Eigenschaften des keramischen Drucksensors 3 oder diesen zumindest möglichst ähnlich sind. Hierzu besteht der Stützkörper 21 vorzugsweise aus Keramik, wobei er vorzugsweise aus der gleichen Keramik besteht, wie der Drucksensors 3, insb. dessen Messmembran 7 und dessen Grundkörper 13. Genauso besteht auch der optional ggfs vorgesehene Anschlussring 45 vorzugsweise aus diesem Material.
Optional ist mindestens ein Leitungsabschnitt 39, 41 , 43 des Verbindungsleiters 35, die Schicht 37 des Stützkörpers 21 , die Beschichtung 47 des Anschlussrings 45 und/oder die Sensorbeschichtung 49 jeweils als durch Sputtern oder durch Abscheidung aus der Gasphase aufgebrachte und/oder eine Schichtdicke von größer gleich 100 nm, vorzugsweise von 1 pm bis 2 pm, aufweisende Schicht ausgebildet.
Wie bereits zuvor beschrieben, ist der mittels des Temperaturmesswandlers ermittelbare oder ermittelte Temperaturgradient DT abhängig von dem entlang des Druckmessaufnehmers ausgebildeten Temperaturprofil T(z) und korreliert aufgrund der zeitlich unveränderlichen baulichen Gegebenheiten innerhalb des Druckmessaufnehmers mit dem entlang des Drucksensors 3 vorliegenden Temperaturgradienten. Entsprechend kann anhand der mittels des Temperaturmesswandlers bereitgestellten Thermospannung Uth und/oder dem der Thermospannung Uth entsprechenden Temperaturgradienten DT eine Kompensation des durch das Temperaturprofil T(z) verursachten Messfehlers des mittels des Drucksensor 3 messtechnisch erfassbaren oder erfassten Drucks p ausgeführt werden.
Diese Kompensation kann natürlich außerhalb des Druckmessaufnehmers vorgenommen werden. Vorzugsweise wird sie jedoch mittels einer im Druckmessaufnehmer integrierten Kompensationseinrichtung 53 ausgeführt. Fig. 1 und 3 zeigen hierzu ein Beispiel, bei dem die Kompensationseinrichtung 53 im Gehäuse 1 des Druckmessaufnehmers angeordnet ist. Die Kompensationseinrichtung 53 ist an den Temperaturmesswandler und an den elektromechanischen Wandler angeschlossen. Zusätzlich ist die Kompensationseinrichtung 53 derart ausgebildet, dass sie anhand des mittels des Drucksensors 3 messtechnisch erfassten Drucks p und des mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassten Temperaturgradienten DT ein bezüglich eines von dem Temperaturgradienten DT abhängigen Messfehlers kompensiertes Druckmessergebnis bestimmt und zur Verfügung stellt. Dabei wird die Kompensation vorzugsweise anhand von in einem Speicher 55 des Druckmessaufnehmers abgelegten Kalibrationsdaten und/oder Kennlinien ausgeführt, die die Abhängigkeit des mittels des Drucksensors 3 messtechnisch erfassten Drucks p von dem mittels des Temperaturmesswandles erfassten Temperaturgradienten DT wiedergeben. Diese Kalibrationsdaten und/oder Kennlinien umfassend vorzugsweise in einem Kalibrationsverfahren ermittelte Kalibrationsdaten und/oder Kennlinien, die während des Vorliegens unterschiedlicher jeweils im Wesentlichen stationärer Temperaturprofile T(z) entlang des Druckmessaufnehmers aufgezeichnet wurden.
Der Anschluss der Kompensationseinrichtung 53 an den Wandler des Drucksensors 3 kann unmittelbar erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dieser Anschluss jedoch über eine an den Wandler des Drucksensors 3 angeschlossene Druckmessschaltung 57, die ein dem mittels des Wandlers des Drucksensors 3 messtechnisch erfassten Druck p entsprechendes Druckmesssignal S(P) erzeugt und zur Verfügung zu stellt.
Analog kann auch der Anschluss der Kompensationseinrichtung 53 an den Temperaturmesswandler unmittelbar erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dieser Anschluss jedoch über eine über die Anschlussleitungen L1 , L2 an die Leiter 31 , 33 des Temperaturmesswandlers angeschlossene Temperaturmessschaltung 59, die derart ausgebildet ist, dass sie anhand der zwischen den beiden Leitern 31 , 33 anliegenden Thermospannung Uth ein dem Temperaturgradienten DT entsprechendes Temperaturmesssignal S(AT) erzeugt und zur Verfügung stellt.
Das bietet den Vorteil, dass die Druckmessschaltung 57 in geringem Abstand zum Drucksensor 3 und/oder die Temperaturmessschaltung 59 in geringem Abstand zum Temperaturmesswandler angeordnet werden können. Hierdurch werden durch lange Übertragungswege oder äußere Störeinflüsse verursachte Beeinträchtigungen der von dem jeweiligen Wandler bereitgestellten elektrischen Größe(n) weitgehend vermieden.
Bezugszeichenliste
Gehäuse 35 Verbindungsleiter
Drucksensor 37 Schicht
Öffnung 39 Leitungsabschnitt
Messmembran 41 Leitungsabschnitt
Fügung 43 Leitungsabschnitt
Druckkammer 45 Anschlussring
Grundkörper 47 Beschichtung
Messelektrode 49 Sensorbeschichtung
Gegenelektrode 51 Beschichtungsbereich
Referenzelektrode 53 Kompensationseinrichtung
Stützring 55 Speicher
Lager 57 Druckmessschaltung
Gegenlager 59 T emperturmessschaltung
Prozessdichtung
Dichtung
Leiter
Leiter

Claims

Patentansprüche
1 . Druckmessaufnehmer, mit einem in einem Gehäuse (1) angeordneten keramischen Drucksensor (3), wobei der Drucksensor (3) eine durch eine Öffnung (5) des Gehäuses (1) hindurch mit einem Druck (p) beaufschlagbare Messmembran (7) und einen elektromechanischen Wandler zur messtechnischen Erfassung einer vom auf die Messmembran (7) einwirkenden Druck (p) abhängigen Auslenkung der Messmembran (7) umfasst, einem auf einem äußeren Rand einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors (3) angeordneten Stützring (21), einer Einspannvorrichtung, mittels der ein äußerer Randbereich des Drucksensors (3) zusammen mit dem darauf angeordneten Stützring (21) im Gehäuse (1) eingespannt ist, und einem Temperaturmesswandler zur Bereitstellung einer von einem Temperaturgradienten (DT) abhängigen Thermospannung (Uth), der zwei in Reihe geschaltete Thermoelemente umfasst, die jeweils einen galvanischen Kontakt (K1 , K2) zwischen einem elektrischen Leiter (31 , 33) des jeweiligen Thermoelements und einem die galvanischen Kontakte (K1 , K2) der beiden Thermoelemente miteinander verbindenden elektrischen Verbindungsleiter (35) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Mantelfläche des Stützrings (21) eine sich in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufender Richtung erstreckende elektrisch leitfähige Schicht (37) angeordnet ist, die den Verbindungsleiter (35) oder einen Leitungsabschnitt (39) des Verbindungsleiters (35) bildet oder umfasst, und die beiden galvanischen Kontakte (K1 , K2) einen prozesszugewandten und einen prozessabgewandten Kontakt (K1 , K2) umfassen, die beide im Gehäuse (1) außerhalb des Drucksensors (3) angeordnet sind und in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufender Richtung voneinander beabstandet sind.
2. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden galvanische Kontakten (K1 , K2) auf der leitfähigen Schicht (37) des Stützrings (21) angeordnet ist, und/oder der prozessabgewandte galvanische Kontakt (K2) auf einem vom Drucksensor (3) abgewandten Bereich der leitfähigen Schicht (37) und der prozesszugewandte galvanische Kontakt (K1) auf einem dem Drucksensor (3) zugewandten Bereich der leitfähigen Schicht (37) angeordnet ist.
3. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (35) zusätzlich zu dem durch die Schicht (37) gebildeten oder von der Schicht (37) umfassten Leitungsabschnitt (39) mindestens einen weiteren Leitungsabschnitt (41 , 43) umfasst, und mindestens einer der beiden Kontakte (K1 , K2) auf dem weiteren Leitungsabschnitt (41 , 43) oder auf einem der weiteren Leitungsabschnitte (41 , 43) angeordnet ist.
4. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer vom Drucksensor (3) abgewandten Stirnseite des Stützrings (21) ein Anschlussring (45) angeordnet ist, auf dem Anschlussring (45) eine einen weiteren Leitungsabschnitt (41 ) der Verbindungsleitung (35) bildende oder umfassende leitfähige Beschichtung (47) angeordnet ist, die in elektrisch leitender Verbindung zu der auf dem Stützring (21) angeordneten Schicht (37) steht, und der prozessabgewandte galvanische Kontakt (K2) auf der Beschichtung (47) des Anschlussrings (45) angeordnet ist.
5. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Stützring (21) angeordnete Schicht (37) einen sich über eine dem Anschlussring (45) zugewandte Stirnseite des Stützrings (21) erstreckenden Schichtbereich umfasst, auf dem ein sich über eine dem Stützring (21) zugewandte Stirnseite des Anschlussrings (45) erstreckender Beschichtungsbereich der Beschichtung (47) des Anschlussrings (45) aufliegt, der prozessabgewandte galvanische Kontakt (K2) auf einem sich über eine innere Mantelfläche des Anschlussrings (45) erstreckenden Schichtbereich der Beschichtung (47) des Anschlussrings (45) angeordnet ist, und/oder der Anschlussring (45) mittels der Einspannvorrichtung im Gehäuse (1) eingespannt ist.
6. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer membranabgewandten Rückseite des Drucksensors (3) eine elektrisch leitfähige, einen weiteren Leitungsabschnitt (43) des Verbindungsleiters (35) bildende oder umfassende Sensorbeschichtung (49) angeordnet ist, die Sensorbeschichtung (49) in elektrisch leitender Verbindung zu der auf dem Stützring (21) angeordneten Schicht (37) steht, und der prozesszugewandte galvanische Kontakt (K1) auf der Sensorbeschichtung (49) angeordnet ist.
7. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (37) einen sich über eine dem Drucksensor (3) zugewandte Stirnseite des Stützkörpers (21) erstreckenden Schichtbereich umfasst, die auf einem Beschichtungsbereich der Sensorbeschichtung (49) aufliegt, der prozesszugewandte galvanische Kontakt (K1) auf einem vom Stützkörper (21) beabstandeten Schichtbereich der Sensorbeschichtung (49) angeordnet ist, und/oder die Sensorbeschichtung (49) als elektromagnetische Abschirmung des elektromechanischen Wandlers des Drucksensors (3) ausgebildet ist, die einen Beschichtungsbereich (51) umfasst, der eine außenseitliche Mantelfläche des Drucksensors (3) außenseitlich allseitig umgibt.
8. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Leiter (31 , 33) jeweils a) als Kontakt-Pad ausgebildet ist, b) ein elektrisch leitfähiges Metall, eine metallische Legierung und/oder ein Metalloxid umfasst, c) ein Titanoxid (TiOx) oder ein Titan-Wolfram Oxid (TiWOx) umfasst, und/oder d) ein elektrisch leitfähiges Leiter- Material umfasst dessen Seebeck-Koeffizient von dem Seebeck-Koeffizienten des Materials des mit dem jeweiligen Leiter (31 , 33) in unmittelbarem Kontakt stehenden Leitungsabschnitts (39, 41 , 43) verschieden ist.
9. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leitungsabschnitt (39, 41 , 43) des Verbindungleiters (35), die Schicht (37), die
Beschichtung (47) des Anschlussrings (45) und/oder die Sensorbeschichtung (49) jeweils a1) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst, das gegenüber Platin einen Seebeck-Koeffizienten mit einem Betrag von größer gleich 6 pV/K oder von größer gleich 10 pV/K aufweist, a2) ein elektrisch leitfähiges Metall, eine metallische Legierung und/oder ein Metalloxid umfasst, a3) ein Titanoxid (TiOx), eine Kuper-Nickel Verbindung (CuNi), eine Nickel-Vanadium Verbindung (NiV) oder eine Nickel-Vanadium und Gold umfassende Verbindung (NiV/Au) umfasst, und/oder a4) als durch Sputtern oder durch Abscheidung aus der Gasphase aufgebrachte und/oder eine Schichtdicke von größer gleich 100 nm oder von 1 pm bis 2 pm aufweisende Schicht ausgebildet ist.
10. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (35) den durch die Schicht (37) gebildeten oder von der Schicht (37) umfassten Leitungsabschnitt (39) und mindestens einen weiteren Leitungsabschnitt (41 , 43) umfasst, diese Leitungsabschnitte (39, 41 , 43) des Verbindungsleiters (35) entweder alle aus dem gleichen Material bestehen oder zwei oder mehr Leitungsabschnitte (39, 41 , 43) aus unterschiedlichen Materialien umfassen, und eine Kombination der gleichen oder verschiedenen Seebeck-Koeffizienten der Materialien der Leitungsabschnitte (39, 41 , 43) des Verbindungsleiters (35) und/oder eine räumliche Erstreckung des weiteren Leitungsabschnitts (41 , 43) oder mindestens eines der weiteren Leitungsabschnitte (41 , 43) in parallel und/oder senkrecht zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufender Richtung derart ausgebildet ist, dass eine Summe aller sich entlang des Temperaturmesswandlers ausbildenden Teil-Thermospannungen, dem in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) des Drucksensors (3) verlaufender Richtung im Druckmessaufnehmer entlang des Temperaturmesswandlers oder zumindest entlang eines Abschnitts des Temperaturmesswandlers vorliegenden Temperaturgradienten (DT) entspricht.
11. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (21) und/oder der Anschlussring (45) aus Keramik bestehen, und/oder ein Abstand zwischen dem prozesszugewandten und dem prozessabgewandten galvanischen Kontakt (K1 , K2) in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufender Richtung größer gleich einem Mindestabstand von einem einfachen einer parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufenden Bauhöhe des Drucksensors (3) und/oder kleiner gleich einem Maximalabstand von einem dreifachen dieser Bauhöhe ist.
12. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesswandler derart ausgebildet, dass die zwischen den Leitern (31 , 33) abgreifbare Thermospannung (Uth) dem mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassbaren Temperaturgradient (DT) entspricht, wobei der Temperaturgradient (DT) einem innerhalb des Druckmessaufnehmers entlang des Temperaturmesswandlers oder zumindest entlang eines Abschnitts des Temperaturmesswandlers in parallel zur Flächennormale auf die Messmembran (7) verlaufender Richtung auftretenden Temperaturgradienten entspricht.
13. Druckmessaufnehmer gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmessaufnehmer eine Kompensationseinrichtung (53) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie anhand des mittels des Drucksensors (3) messtechnisch erfassten Drucks (p) und des mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassten Temperaturgradienten (DT) anhand von in einem Speicher (55) abgelegten Kalibrationsdaten und/oder Kennlinien ein bezüglich eines von dem Temperaturgradienten (DT) abhängigen Messfehlers kompensiertes Druckmessergebnis bestimmt und zur Verfügung stellt, wobei die Kompensationseinrichtung (53) entweder unmittelbar oder über eine an den Wandler des Drucksensors (3) angeschlossene Druckmessschaltung (57), die dazu ausgebildet ist ein dem mittels des Wandlers des Drucksensors (3) messtechnisch erfassten Druck (p) entsprechendes Druckmesssignal (S(P)) zu erzeugen und zur Verfügung zu stellen, an den Wandler des Drucksensors (3) angeschlossen ist, und wobei die Kompensationseinrichtung (53) entweder unmittelbar oder über eine an den Temperaturmesswandler angeschlossene Temperaturmessschaltung (59), die dazu ausgestaltet ist ein dem mittels des Temperaturmesswandlers messtechnisch erfassten Temperaturgradienten (DT) entsprechendes Temperaturmesssignal (b(DT)) zu erzeugen und zur Verfügung zu stellen, an den Temperaturmesswandler angeschlossen ist.
14. Druckmessaufnehmer gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 und 5 und gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (47) des Anschlussrings (45) aus einem eine Nickel-Vanadium Verbindung (NiV) umfassenden Material besteht, die Schicht (37) des Stützkörpers (21) aus einem mindestens ein Titanoxid (TiOx) umfassenden Material besteht und die Sensorbeschichtung (49) aus einem eine Nickel-Vanadium Verbindung (NiV) umfassenden Material besteht.
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