專利名稱：具有表面波傳感器的壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分特征的壓力傳感器，其具有至少一個膜片用于保護壓力靈敏的元件。
背景技術：
這種類型的壓力傳感器通過在先使用和相關的公開已知。其所基于的機械構造在GB 2 065 893和EP 0 143 702中詳細闡述。與機械的壓力信號-/壓差信號轉換成等量的電信號的類型無關，根據兩個先前公開文獻設置一個基本上圓柱形的中心體，其在兩個同類型的殼形的蓋之間使用相應的密封裝置的情況下封閉。所述蓋利用許多徑向設置的且機械預緊的螺栓彼此擰緊，其中螺栓的機械預緊如此選擇，使得在最大允許的靜態的壓力負載時避免在中心體上的壓力損失。
每個蓋在中心體側具有一個凹槽，其經由通常構成為孔的通道與法蘭接頭連接。這種通道的中間距離在法蘭接頭上通過標準化設定。
測量裝置安裝在一個測量腔內，其在兩個壓力供給側通過各一個隔離膜片與過程介質分離。測量腔填充不可壓縮的壓力介質。在隔離膜片損壞時過程介質涌入測量腔內并且損壞測量裝置。這種損壞在規定的使用情況下-如果確實是這種情況-僅僅在耗費很大的情況下才能發現。
發明內容
本發明的目的在于提供一種裝置，其以簡單的方式發出隔離膜片損壞的信號。
根據本發明，上述目的借助于權利要求1的裝置實現。有利的構造是從屬權利要求2至5的內容。
從同類型的壓力傳感器出發，在填充壓力介質的測量腔內設置至少一個表面波傳感器。表面波傳感器基本上包括一個發射元件、一個接收元件以及一個位于之間的行走路線。發射元件和接收元件包括兩個位于一絕緣基板上的、梳子形彼此嵌接的導電電極，即所謂的IDT’s(叉指換能器)。發射元件與接收元件之間的行走路線是表面波傳感器的靈敏區域。
發射元件利用一個交流電壓激勵。經由壓電效應產生一個機械的表面波，其在兩個方向上擴展。在這個行走時間之后表面波被接收元件接收，所述行走時間取決于表面波傳感器的靈敏區域內的物質。
在未損壞的壓力傳感器規定的使用時，表面波傳感器的靈敏區域被壓力介質潤濕。當隔離膜片損壞時過程介質混合到壓力介質內。由此在表面波傳感器的靈敏區域內導致物質變化，這表現為發射元件和接收元件之間偏差的信號行走時間。因此每個信號行走時間變化都指示壓力傳感器的損壞，或可作為這樣的信號發出。
有利地，此外可以在表面波傳感器的靈敏區域內發現所有類型的化學或物理物質變化，與原因和狀態無關。
本發明其它的細節和優點下面借助于差壓傳感器的例子詳細闡述。為此所需的附圖示出圖1測量單元的剖視圖；圖2傳感器裝置的原理示意圖。
具體實施例方式
在圖1中示出一個差壓傳感器的測量單元10的主要部件的剖視圖。每個差壓傳感器具有兩個壓力輸入側，它們的同類型的部件下面通過具有下標a和b的附圖標記區分。每個壓力輸入側具有一個測量腔14a和14b，其通過一個隔離膜片11a和11b與過程介質隔開。測量腔14a和14b經由一個通道13a和13b與一個壓力靈敏的測量元件12的兩個壓力側連接。測量腔14a和14b和通道13a和13b填滿不可壓縮的壓力介質。通常使用硅油作為壓力介質。
在每個測量腔14a和14b內安裝至少一個表面波傳感器15a、15b，其被壓力介質四面沖刷。
根據圖2，表面波傳感器15a、15b基本上包括一個發射元件1a、一個接收元件1b和一個位于之間的行走路線。發射元件1a和接收元件1b由兩個位于一絕緣的基板4上的、梳子形彼此嵌接的導電電極構成，即所謂的IDT’s(叉指換能器)。發射元件與接收元件之間的行走路線是表面波傳感器的靈敏區域2。
發射元件1a利用一個交流電壓激勵。經由壓電效應產生一個機械的表面波3，其在兩個方向上擴展。在一行走時間之后表面波3被接收元件1b接收，所述行走時間取決于表面波傳感器的靈敏區域2內的物質。
在未損壞的壓力傳感器規定的使用時，表面波傳感器15a、15b的靈敏區域2被壓力介質潤濕。當隔離膜片11a和11b損壞時過程介質混合到壓力介質內。由此在表面波傳感器15a、15b的靈敏區域2內導致物質變化，這表現為發射元件1a和接收元件1b之間偏差的信號行走時間。
發射元件1a和接收元件1b與一個放大器6連接成一個諧振電路5。
一旦硅油的成分改變，由于膜片破裂或由于分解，那么其它的物質沉積在靈敏的區域2上或質量分布發生變化，從而表面波3的行走時間發生改變。發生改變的行走時間干擾諧振電路5，其諧振頻率表示為實際的測量信號。諧振頻率的改變意味著隔離膜片11a和11b的不密封性以及隨后的填充液體的變化。
通過這種方式除了可以獲悉硅油與過程介質的混合之外，也獲悉硅油的損失和/或分解。
表面波傳感器的靈敏度可以按照如下進行評測。對于一個LiTaO3表面波元件而言，在文獻中在工作頻率為300MHZ時質量靈敏度根據Sm＝-0.043×F2給出。硅油具有924kg/m3的密度。在10-4范圍內的濃度變化，例如由于水的滲入，導致1赫茲的頻率變化。
在本發明的特殊構造中應用表面波傳感器，其在超過閾值時起反應。有利地由此簡化表面波傳感器的監測并且限定與一個上級設備的數據交換量。
參考圖1，在本發明的另外一個構造中，在至少一個測量腔14a和14b內設置一個第二表面波傳感器作為參考傳感器16a和16b。參考傳感器16a和16b被包封。同一個測量腔14a和14b的表面波傳感器15a、15b以及參考傳感器16a和16b與溫度相關的頻率變化是相同的。將表面波傳感器15a、15b和參考傳感器16a和16b的頻率變化相比較。由此補償溫度對頻率變化的影響。
根據測量單元10的結構和材料的溫度特性可以設置成，將表面波傳感器15a、15b的頻率變化與參考傳感器16a或16b相比較。溫度補償有利地通過參考傳感器16a或16b就能實現。
附圖標記清單1a發射元件1b接收元件2靈敏區域3表面波4基板5諧振電路6放大器10測量單元11a、11b隔離膜片12測量元件13a、13b通道14a、14b測量腔15a、15b表面波傳感器16a、16b參考傳感器
權利要求
1.壓力傳感器，具有至少一個膜片用于保護壓力靈敏的元件，所述元件安裝在填充壓力介質的測量腔內，其特征在于，在每個測量腔(14a、14b)內設置至少一個壓力介質潤濕的表面波傳感器(15a、15b)。
2.如權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，表面波傳感器(15a、15b、16a、16b)具有一個發射元件(1a)和一個接收元件(1b)，它們與一個放大器(6)連接成一個諧振電路。
3.如權利要求1和2之一所述的壓力傳感器，其特征在于，表面波傳感器(15a、15b)包括一個門限電路。
4.如權利要求1和3之一所述的壓力傳感器，其特征在于，在每個測量腔(14a、14b)內設置一個被包封的表面波傳感器(16a、16b)，所述表面波傳感器配備給同一測量腔(14a、14b)的壓力介質潤濕的表面波傳感器(15a、15b)。
5.如權利要求1和3之一所述的壓力傳感器，其特征在于，在一個測量腔(14a、14b)內設置一個被包封的表面波傳感器(16a、16b)，所述表面波傳感器配備給兩個壓力介質潤濕的表面波傳感器(15a、15b)。
全文摘要
本發明涉及一種壓力傳感器，其測量單元(10)配備至少一個用于保護壓力靈敏的元件(12)的膜片(11a、11b)以及填充壓力介質的測量腔(14a、14b)，所述元件(12)安裝在測量腔內。根據本發明，為了監測膜片(11a、11b)的損壞，在填充壓力介質的測量腔內設置至少一個表面波傳感器(15a、15b、16a、16b)。當膜片(11a、11b)損壞時過程介質混入壓力介質內。由此導致表面波傳感器的靈敏區域的物質變化，其表現為偏差的信號行走時間。每個信號行走時間變化都指示壓力傳感器的損壞，或可作為這樣的信號發出。
文檔編號G01L13/02GK101072987SQ200580041960
公開日2007年11月14日 申請日期2005年12月23日 優先權日2005年1月8日
發明者W·舒爾茨, A·加施, R·米蘭諾維克, P·萊格勒 申請人:Abb專利有限公司
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