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陶瓷压接管上的压力传感器

阅读:428发布:2020-05-08

专利汇可以提供陶瓷压接管上的压力传感器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于相对或绝对压 力 测量的压力 传感器 。该 压力传感器 装备有附加的加热元件(H、A-G),以便消除干扰介质。,下面是陶瓷压接管上的压力传感器专利的具体信息内容。

1. 用于确定相对或绝对压的压力传感器,包括:
- 壳体(GH),包括壳体壁(GW),其中布置了
- 传感器元件(SE),
- 陶瓷基底(KS),其用作传感器元件和其电接头的载体,以及
- 加热元件(H、A-G),其布置在所述壳体或所述壳体壁(GW)的内部。
2.根据前述权利要求所述的压力传感器,其中,所述加热元件(H、A-G)布置在陶瓷基底上的位置(A)中或陶瓷基底(KS)中的位置(B)中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述加热元件(H、A-G)布置在壳体(C)的内部或壳体壁(D)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,所述压力传感器包括用于输送介质的玻璃陶瓷管(GR),所述玻璃陶瓷管安置在传感器元件(US)的下侧。
5.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述传感器元件与陶瓷基底(KS)连接,从而在传感器元件(SE)的上侧(OS)和下侧(US)分别存在不同的介质。
6.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述加热元件(H、A-G)布置在玻璃陶瓷管(GR)中(E)或上(F),其为了介质输送而位于传感器元件(SE)的下侧。
7.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,所述压力传感器具有带有凝胶限界(GB)的凝胶填充(GF)作为对在传感器元件(SE)的上侧(OS)的膜片(MS)的保护,其中所述加热元件(H、A-G)布置在凝胶限界上(位置G)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述加热元件(H、A-G)包括导电的合成材料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述加热元件(H、A-G)包括电阻元件,其具有正温度系数。
10.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述加热元件(H、A-G)整合在壳体壁的部分中(D),并且适用于产生微波射束。
11.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述加热元件(H、A-G)装备有与压力传感器(DS)分离的电流供应。
12.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,所述传感器元件构造为MEMS构件。
13.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其具有另外的加热元件(H、A-G),其布置在与第一加热元件(H、A-G)不同的地点上,并且满足权利要求2至8中任一项。
14.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其构造用于在冷启动时,在机动车中测量压力,其中加热元件(H、A-G)构造用于将压力传感器(DS)加热到确定的运行温度,在确定的运行温度中能够进行第一压力测量。
15.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器,其中,加热元件(H、A-G)构造用于加热到在20º至160º之间的温度。
16.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器在机动车中的应用。
17.一种用于运行根据权利要求1至15中任一项所述的压力传感器的方法,其中在压力传感器(DS)开始运行时,所述加热元件(H、A-G)被接通用于加热压力传感器(DS),直到达到确定的运行温度。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述加热元件(H、A-G)在达到运行温度时被关断。

说明书全文

陶瓷压接管上的压力传感器

技术领域

[0001] 在此涉及一种MEMS压力传感器,其用于使用在冷冻的或高粘性的介质中,尤其用于使用在汽车技术中。

背景技术

[0002] 出现的是,冷凝物、冷冻的或高粘性的介质使压力传感器的测量信号失真。这种介质此外是热的、粘性的、稀释的、冷的、性的或含油的相,冷的、粘稠的油,冷冻的水或燃料。失真的测量结果可以是:不足的废气清洁、达损害或通常在待监控的过程的其他的元件上的损害。由于对内燃机的废气净化的更高的要求而例如需要的是,直接在马达冷启动后执行精确的压力测量。发明内容
[0003] 本发明的任务在于说明一种压力传感器,其已经可以在时间上接近马达冷启动地执行正确的压力测量,并且可以提高压力传感器的使用寿命。
[0004] 该任务通过根据本权利要求1的压力传感器解决。从属权利要求说明了有利的实施方案。
[0005] 为了解决该任务提出一种压力传感器,利用该压力传感器可以测量相对或绝对压力。该压力传感器包括壳体,其又包括壳体壁。壳体壁可以为了测量绝对压力被密封,并且为了测量相对压力包含开口,以便例如将大气压情况用作参考压力。在壳体中布置有传感器元件和陶瓷基底。
[0006] 传感器元件是用来确定膜片的取决于压力的偏转的构件。可以在不同的技术变型方案中实施:例如通过使用压电效应或通过测量膜片的膨胀、借助例如电阻元件来直接确定压力。为了定向传感器元件,随后,传感器元件的存在膜片的侧被称为传感器元件的上侧,并且对置的侧被称为传感器元件的下侧。
[0007] 陶瓷基底用作用于传感器元件和其电接头的载体。在陶瓷基底上的电接头用于将测量信号从压力传感器引导出,在那里,测量信号在外部被处理,并且给信号配属压力。传感器元件与陶瓷基底连接,从而不仅上侧而且下侧对于不同的介质来说都是可接近的。传感器元件可以构造为MEMS构件。
[0008] 此外,加热元件是压力传感器的组成部分。加热元件可以安置在压力传感器中的不同的位置上,目的是,在压力传感器中实现允许精确测量的运行温度。通过加热压力传感器构建、必要时蒸发可能的固态的和液态的冷凝物,并且冷凝物和可能存在的高粘性的介质一起从压力传感器被排出或彻底加热。利用加热元件也可以阻止形成晶,其可能损坏或毁坏传感器元件。
[0009] 压力传感器包括玻璃陶瓷管,其布置在传感器元件的下侧。玻璃陶瓷管用于将介质输送至传感器元件,并且引导通过壳体壁,其中介质在玻璃陶瓷管内部朝传感器元件的下侧运输,或在那里可以与传感器进行接触。介质中的压力也位于传感器元件上。介质可以在传感器外部被包围在闭合的系统中。利用玻璃陶瓷管提供传感器元件与待监控的系统之间的热桥,并且将特定于介质的压力和温度从待测量的系统传输至传感器元件。玻璃陶瓷管用于改进地密封压力测量部。
[0010] 压力传感器包括凝胶填充,其在凝胶限界中安置在陶瓷基底上,并且安置在传感器元件的上侧。凝胶限界是上方和下方敞开的容器,容器在其上侧利用传感器元件的膜片在上侧被封闭,并且可以从上方被填充以凝胶。凝胶填充将大气压力从壳体内部传输至传感器元件的膜片,并且在此甚至满足膜片的功能。通过凝胶填充保护传感器元件的上侧,例如以防受到大气中的湿气的影响。
[0011] 加热元件例如构造用于将压力传感器加热到明显高于冰点的温度。例如设置加热到20ºC至50ºC之间的、尤其直至160ºC的温度。
[0012] 加热元件可以安置在许多不同的位置上。所述位置都位于压力传感器的内部,并且随后在非穷举列表中列出:加热元件可以布置在
- 陶瓷基底中或上(位置A和B),其中加热元件在此优选安置在电接头附近。陶瓷基底也可以构造为层陶瓷。加热元件例如可以压印至陶瓷基底的表面上或内部的层上。
[0013] - 壳体中、例如壳体壁上的内侧(位置C),其中加热元件通过粘贴、夹接或焊接与壳体的构件直接接触,- 壳体壁的内部(位置D),
- 玻璃陶瓷管中或上(位置E和F),或
- 凝胶限界上(位置G)。加热元件也可以整合到凝胶限界中。
[0014] 加热元件的不同的实施方案可以包括:导电的合成材料、例如成形为回纹件的电阻或具有正温度系数的电阻。电阻的可能的回纹形状的优点是,电阻更长,并且因此具有更高的值,这导致更高的加热功率。利用使用具有正温度系数的电阻,不再需要对加热元件的加热功率进行外部调节。
[0015] 在另外的实施方式中,加热元件整合到传感器的壳体中,并且可以辐射微波,利用微波加热待测量的介质。由此,加热直接发生在介质中,并且导致更好地利用加热功率。这种加热元件也可以布置在传感器的另一部位上。
[0016] 加热功率的输送可以通过不同的方式发生。在此例如存在关于压力传感器的电流输送的可能性,以及附加的和与传感器元件无关的电流供应的变型方案。能量供应的分离具有如下优点,即测量信号没有受损。
[0017] 除了所描述的加热元件以外,压力传感器还可以包括在其中一个阐述的结构形式中的另外的加热元件。该另外的加热元件可以安置在其中一个描述的位置上,但所述位置与第一加热元件的位置不同。通过使用多个加热元件可以更均匀地并且因此更有效地加热压力传感器。
[0018] 之前描述的压力传感器例如构造用于使用在机动车中,尤其是用于使用在机动车的废气区域中,例如柴油颗粒传感器或尿素传感器的区域中。
[0019] 根据本发明的另外的方面说明了一种用于运行前述的压力传感器的方法。根据该方法,在压力传感器开始运行时,接通用于加热压力传感器的加热元件,直到达到确定的运行温度。在确定的运行温度中进行第一压力测量。为了降低能量消耗,加热元件例如在压力传感器运行时尽可能少地接通以用于加热。例如,加热元件在达到运行温度时被关断。压力传感器的冷冻随后通过马达热被阻止。备选地,加热元件的持续的运行也是可能的,以便在行驶期间阻止冷冻。附图说明
[0020] 随后借助选择实施例和附属的示意图详细阐述本发明和其部件。
[0021] 图1示出了具有用于一个或多个加热元件的不同的位置的压力传感器DS的示意性的截面视图和加热元件相对于压力传感器的其他的部件的相对关系。
[0022] 图2示出了传感器元件的示意性的截面视图。

具体实施方式

[0023] 图1中所示的截面视图示出了压力传感器的示意性的结构。该压力传感器具有包括壳体壁GW的壳体GH、在壳体内存在的陶瓷基底KS、嵌入陶瓷基底中的传感器元件SE、在传感器元件的下侧的玻璃陶瓷管GR和在传感器元件的上侧的凝胶限界GB中的凝胶填充GF。
[0024] 此外画出了多个不同的用于将一个或多个加热元件H尤其可能定位在位置A至G上的变型方案。加热元件的画出的示例性的安置地点是如下地点:加热元件可以布置在
- 陶瓷基底中或上(位置A和B),
- 壳体中,例如壳体壁上的内侧(位置C),
- 壳体壁内部(位置D),
- 玻璃陶瓷管中或上(位置E和F),或
- 凝胶限界上(位置G)。
[0025] 加热元件的位置的所有图示仅是示意性的,并且相互不成比例或与分别示出的构件的大小不成比例。
[0026] 图2示出了传感器元件SE的放大的截面视图。在此看到传感器元件的膜片MS,其在此形成传感器元件的上侧OS。与上侧对置地布置传感器元件的下侧US,在下侧中存在通向传感器元件的膜片MS的介质通道MG。
[0027] 传感器元件的在图1和2中所示的形式仅是示例性的。也可以使用其他的形式或材料来设计传感器元件。
[0028] 附图标记列表A陶瓷基底上的加热元件
B陶瓷基底中的加热元件
BL通装置
C壳体中的加热元件
D壳体壁中的加热元件
DS压力传感器
DZ压力输送
E玻璃陶瓷管中的加热元件
F玻璃陶瓷管上的加热元件
G凝胶限界上的加热元件
GB凝胶限界
GF凝胶填充
GH壳体
GR玻璃陶瓷管
GW壳体壁
H加热元件
KS陶瓷基底
MG介质通道
MS传感器元件的膜片
OS传感器元件的上侧
SE传感器元件
US传感器元件的下侧。
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