本發(fā)明涉及一種用于測量壓力、力或溫度的設備，設備具有用于傳感器的基板和將傳感器密封以阻隔環(huán)境壓力的殼體，其中殼體具有連接元件，待測量的壓力或待測量的力的載體介質經由連接元件與殼體的內部連通，并且其中傳感器由耐腐蝕凝膠覆蓋，耐腐蝕凝膠防止傳感器與傳遞壓力或力的載體介質之間的直接接觸。

背景技術：

1、硅基傳感器用作壓力、力和溫度傳感器。它們只能在無腐蝕的干燥環(huán)境中無保護地使用。這也適用于傳感器與其基板的電連接(即所謂的接合件)以及傳感器本身的基板或電路板。一旦導電(例如離子冷凝物存在于測量大氣中)，傳感器和基板的金屬表面就經歷由于測量的電位引起的嚴重腐蝕和泄漏電流。這種泄漏電流使得測量不可能，并且腐蝕隨著時間的推移破壞測量裝置。

2、在現(xiàn)有技術中，在由殼體包圍的傳感器腔室內部，通過用凝膠狀涂層模制硅傳感器來保護硅傳感器免受腐蝕和泄漏電流。這些耐腐蝕凝膠(通常但不限于氟化硅酮)可靠地傳遞力、壓力或溫度，并且對許多試劑在化學上很大程度上是惰性的。

3、為了使凝膠能夠盡可能精確地傳遞待測量的壓力、力或溫度，其流變性質被調整為使得它們在摻入和保持時間之后不再流動或滴落，同時由于熱膨脹，在待保護的硅酮傳感器上僅施加很小的力或不施加力。凝膠也在很大程度上是不可壓縮的。

4、如果環(huán)境壓力pu和測量壓力p1之間存在顯著的差異，則這種配置證明是有問題的。環(huán)境壓力pu和殼體內部的測量壓力p1之間的大的壓力差可能導致殼體變形。

5、殼體的變形導致力傳遞到殼體壁上的凝膠，該凝膠將該力傳遞到傳感器。這些力疊加在待測量的壓力p1上并且導致測量誤差。

6、特別地，當測量差壓時，這些誤差證明是有問題的。這里，環(huán)境壓力pu通常比待測量的差壓高許多倍。例如20巴的環(huán)境壓力與例如0,0002巴的待測量的差壓形成對比，即以10.000：1的比率。

7、由施加在殼體上的機械力f引起的殼體的變形也是有問題的。特別是當電路板被模制在傳感器腔室外部時，會產生機械力，并且這種通常由例如聚氨酯制成的硬模制件由于熱膨脹而作用在殼體上。這種力也導致殼體變形。

8、作用在殼體上的機械力f的另一個來源涉及用于導管的連接件上的機械載荷，借助于該機械載荷將待測量的壓力施加到殼體的內部。這種機械載荷的示例是導管和連接件之間的應力、由用于密封連接件的o形環(huán)引起的應力或由膠合到殼體的連接件引起的應力。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種防止由殼體的變形引起的測量誤差的用于測量壓力、力或溫度的設備。

2、該目的通過具有根據權利要求1的特征的測量設備來實現(xiàn)。在從屬于權利要求1的權利要求中呈現(xiàn)了本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例。

3、本發(fā)明的基本思想是提出一種設備，其中包圍傳感器并與殼體間隔開的分隔件布置在殼體和傳感器之間。連接到基板的分隔件因此在殼體內形成容器，該容器容納傳感器和覆蓋它的凝膠。

4、以這種方式布置，分隔件將耐腐蝕凝膠與殼體分開。應用于傳感器的凝膠不再在殼體的內壁上，而是在分隔件的面向傳感器的一側上。由于分隔件和殼體之間的距離，殼體的任何變形不再可能對凝膠具有直接影響。由于殼體和設置在分隔件內部的凝膠之間缺乏直接接觸，殼體的任何變形都不會導致力到凝膠的直接傳遞并且因此沒有力由凝膠到傳感器的傳遞。通過根據本發(fā)明的分隔件的設計避免了否則會由此產生的測量誤差。

5、如果分隔件和殼體之間的空間填充有待測量的壓力或待測量的力的載體介質，即分隔件和殼體之間沒有直接接觸，則是有利的。

6、根據本發(fā)明的解決方案的一個特別的優(yōu)點是，還可以避免由測量設備的組裝引起的測量誤差。在傳感器已經用凝膠模制之后，當殼體用連接件封閉并且測量壓力傳遞導管附接到殼體時，機械力作用在殼體上。這些機械力不再直接傳遞到凝膠。

7、另一個優(yōu)點來自于現(xiàn)在可能的分隔件到基板的附接的類型。在現(xiàn)有技術中，殼體膠合到基板。它通常使用溶劑基粘合劑(所謂的揮發(fā)性有機組分(voc))來膠合?；搴蜌んw之間的這種連接足夠堅固以承受來自從外部作用在殼體上的力的載荷。然而，基于溶劑的粘合劑的脫氣溶劑污染凝膠。該污染導致凝膠中的氣泡或與凝膠的化學反應。這些問題導致測量誤差。相比之下，根據本發(fā)明的分隔件可以借助于摩擦焊接(特別是超聲波焊接)連接到基板。摩擦焊接連接具有比利用溶劑基粘合劑膠合更低的強度。然而，這對于與殼體間隔開的分隔件沒有問題，因為幾乎沒有任何機械力作用在分隔件和基板之間。

8、根據本發(fā)明的測量設備優(yōu)選地利用基于硅基mems(微機電系統(tǒng))或電容式壓力傳感器的惠斯通電橋的原理進行測量。

技術特征：

1.一種用于測量壓力、力或溫度的設備，具有用于傳感器(1、1a、1b、1c)的基板(3、3a、3b、3c)和將所述傳感器(1、1a、1b、1c)密封以阻隔環(huán)境壓力(pu)的殼體(5、6a、6c)，其中所述殼體(5、6a、6b、6c)具有連接元件(6)，待測量的壓力(p1)或待測量的力的載體介質經由所述連接元件(6)與所述殼體(5、6a、6b、6c)的內部連通，并且其中所述傳感器(1、1a、1b、1c)被耐腐蝕凝膠(4、4a、4b、4c)覆蓋，所述耐腐蝕凝膠(4、4a、4b、4c)防止所述傳感器(1、1a、1b、1c)與傳遞所述壓力(p1)或所述力的所述載體介質之間的直接接觸，

2.根據權利要求1所述的設備，

3.根據權利要求1或2所述的設備，

4.根據前述權利要求中的一項所述的設備，

5.根據前述權利要求中的一項所述的設備，

6.根據前述權利要求中的一項所述的設備，

7.根據前述權利要求中的一項所述的設備，

技術總結
本發(fā)明涉及一種用于測量壓力、力或溫度的設備，包括用于傳感器(1、1a、1b、1c)的基板(3、3a、3b、3c)和將傳感器(1、1a、1b、1c)密封以阻隔環(huán)境壓力(pu)的殼體(5、6a、6b、6c)，其中殼體(5、6a、6c)具有連接元件(6)，待測量的壓力(p1)或待測量的力的載體介質經由連接元件(6)與殼體(5、6a、6b、6c)的內部連通，并且其中傳感器(1、1a、1b、1c)被耐腐蝕凝膠(4、4a、4b、4c)覆蓋，耐腐蝕凝膠(4、4a、4b、4c)防止傳感器(1、1a、1b、1c)與傳遞壓力(P1)或力的載體介質之間的直接接觸，其中包圍傳感器(1、1a、1b、1c)并與殼體(5、6a、6b、6c)間隔開的分隔件(5a、5b、5c)位于殼體(5、6a、6b、6c)和傳感器(1、1a、1b、1c)之間。

技術研發(fā)人員：M·阿里特比,O·貝茨
受保護的技術使用者：西斯泰克自動有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21