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差壓測量單元的制作方法

文檔序號:12185206閱讀:272來源:國知局
差壓測量單元的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及一種差壓測量單元,特別是一種具有對于靜態(tài)過載保護的差壓測量單元。



背景技術:

差壓測量單元通常被優(yōu)化用于測量在高靜態(tài)壓力p1、p2下的小壓力差p1-p2。這樣做時,重要的是找到在靈敏度和過載電阻之間的正確平衡。例如,對于壓力差|p1-p2|的測量范圍,|p1-p2|/p1<1%可能適用。如果省略了在過程單元中的壓力p1、p2中的一個,則差壓傳感器承載100倍的測量范圍。能夠耐受這種過載的差壓感測元件是已知的。敏感差壓測量單元的經證明的保護基于將過載膜與差壓傳感器液壓地并聯連接并且經由液壓路徑將兩個壓力p1、p2施加到差壓測量單元和過載膜,其中,壓力經由分離膜被引入到液壓路徑中。過載膜具有足夠大的液壓能力,以便在單側過載的情況下容納液壓路徑中的傳遞流體的體積到這樣的程度,使得該液壓路徑的分離膜開始抵靠膜床,從而可靠地防止作用在差壓傳感器上的差壓的另一增加。在EP 1 299 701 B1、DE 10 2006 040 325 A1和DE 10 2006 057 828 A1中公開了具有過載膜的差壓感測元件的實例。

然而,過載膜的使用必然導致傳遞流體的較大體積行程(volume stroke),并且因此在相同的性能能力的情況下,導致較大的分離膜表面,這引起較大的裝置尺寸和較高的成本。此外,測量元件動力學受到過載膜和較大體積的傳遞流體的負面影響。

因此,借助于膜床實現對測量膜的過載保護的努力是已知的。這樣做時,如果超過單側超壓的極限值,則測量膜將通過膜床支撐達到這樣的程度,使得即使在另一壓力增加的情況下,也達不到測量膜的爆裂應力。

為此目的,近似在超壓的極限值下的測量膜的彎曲線的非球面膜床是特別合適的。

專利說明書US 4 458 537公開了具有由玻璃制成的非球面膜床的電容性差壓測量單元,該膜床引入到同軸環(huán)的結構中,其中環(huán)的高度形成符合測量膜的彎曲線的輪廓。

出版的專利申請DE 10 2009 046 229 A1公開了具有由玻璃制成的非球面膜床的壓力傳感器或差壓測量單元,該膜床通過熱沉形成。

專利說明書US 7 360 431 B2公開了具有借助于灰度級光刻(gray scale lithography)在硅中制備的非球面膜床的壓力傳感器或差壓傳感器。

出版的專利申請DE 10 2010 028 773 A1公開了具有借助于激光燒蝕、后面有氧化步驟和最終蝕刻步驟而在硅中制備的非球面膜床的壓力傳感器或差壓測量單元。

盡管所提到的膜床概念事實上能夠在一定程度上保護測量膜,但引入到差壓測量單元中的靜態(tài)壓力仍然加載到測量膜與相對體或相鄰區(qū)域之間的接合部,使得應力峰值可能出現在那里,這引起差壓傳感器的破壞。

出版物WO 2011/076477A1公開了差壓測量單元,其中測量膜的體積行程足以在過載的情況下容納在分離膜下方的傳遞流體的體積而沒有測量膜的塑性變形。

尚未出版的專利申請DE 102012113033公開了具有差壓測量單元的差壓傳感器,該差壓測量單元包括由硅制成的測量膜和相對體,其中相對體在后側上分別被陶瓷體加強,以避免或減小相對體在靜態(tài)壓力下的彎曲。以這種方式,在接合部上,特別是在測量膜與相對體之間的接合部上的切口應力(notch stress)將減小。

就切口應力出現在特別是具有銳角的空腔中來說,避免在形成高靜態(tài)壓力被引入的腔室的部件之間的這種銳角的方法是已知的。在這方面,例如,參考美國專利No.5,520,054,該專利公開了壓力傳感器,其壓力腔室排它性地具有在其橫截面中的鈍角。

除了存在于兩側上的靜態(tài)過載壓力之外,如果單側過載引起相對體的變形,則具有靜態(tài)過載壓力的差壓測量單元的單側載荷也可能損壞或破壞測量膜、相對體、或測量膜與相對體或者相鄰區(qū)域之間的接合部,由此例如膜床的支撐功能受到損害。

為了抵消這個,Hein等(Transducers'97,pp.1477-1480,1997)公開了封裝的電容性差壓傳感器,其中相對體被軸向夾持在壓力連接片之間,其中密封環(huán)相應地另外被夾持在相對體與壓力連接片之間。專利DE 37 51 546 T2還公開了具有在兩相對體之間的測量膜的差壓傳感器,其中兩相對體被軸向夾持在彈性夾持裝置中以提高差壓傳感器的爆裂強度。上述兩種布置的共同之處是,當差壓傳感器加載靜態(tài)壓力時,在相對體與夾持裝置之間的相對移動可能發(fā)生。這特別可能引起在差壓傳感器的取決于差壓的測量信號的零點和范圍中的滯后誤差。尚未出版的申請DE 102014104831通過描述具有夾持裝置的差壓傳感器來解決這個問題,該夾持裝置防止相對體與夾持裝置之間的相對移動。然而,這些構造對部件公差施加了高要求并且在這方面是昂貴的。

液壓地支撐差壓測量單元的方法也從現有技術中已知。為此目的,例如德國出版的專利申請DE 101 01 180 A1公開了具有封裝的差壓測量單元的差壓傳感器,其中差壓測量單元在封殼中被傳遞流體包圍,該傳遞流體借助于壓力儲存器保持在壓力下。

美國專利4,257,274和5,684,253分別公開了具有等靜壓封裝的差壓測量單元的差壓傳感器,其中差壓測量中包括的靜態(tài)壓力中的一個相應地被引入包圍差壓測量單元的封殼中。該概念具有比較簡單的設計,但是當靜態(tài)過載壓力是其它壓力,即恰好不是被引入封殼中的壓力時,該概念失效。美國專利7624642通過分別限定包圍封殼中的差壓測量單元的壓力的兩個過程壓力中的較高者考慮這個問題,這經由“液壓二極管”實現。然而,實施這些是非常復雜的,因為“液壓二極管”需要另外的分離膜。

現有技術的以上概述示出了用于制造適合高靜態(tài)壓力的差壓傳感器的各種方法,其中,變得顯而易見的是,不管是由于成本原因還是由于結構或熱機械邊界條件,所提及的解決方案中沒有一個適合于所有應用。



技術實現要素:

本發(fā)明基于提供本身防過載的差壓測量單元的目的。

該目的通過根據獨立權利要求1所述的差壓測量單元來實現。

根據本發(fā)明的差壓測量單元包括:

測量膜、第一相對體、第二相對體以及轉換器,

其中測量膜布置在第一相對體和第二相對體之間并且以壓力密封方式連接到兩個相對體,

其中第一測量腔室形成在測量膜與第一相對體之間,并且第二測量腔室形成在測量膜與第二相對體之間,其中第一相對體和第二相對體各自具有壓力管道,第一或第二壓力(p1、p2)能夠通過壓力管道施加到相應的測量腔室,

其中轉換器被設置以便將測量膜的變形轉換為電信號,所述變形取決于第一壓力(p1)與第二壓力(p2)之間的差;

其中至少一個相對體具有:腔室部分,該腔室部分朝向測量膜定向;和后壁部分,該后壁部分遠離測量膜定向;以及解耦腔室,該解耦腔室在腔室部分與后壁部分之間,

其中腔室部分具有至少一個平衡管道,借助于平衡管道,測量腔室與解耦腔室連通,

其中解耦腔室具有在與測量膜平行的平面中的直徑,所述直徑大于平衡管道的直徑。

在本發(fā)明的進一步演變中,解耦腔室具有在與測量膜平行的平面中的直徑,所述直徑至少與測量腔室的直徑一樣大。

在本發(fā)明的進一步演變中,腔室部分的表面具有環(huán)形周向減壓槽,所述表面朝向解耦腔室定向。

在本發(fā)明的進一步演變中,后壁部分的表面具有環(huán)形周向減壓槽,所述表面朝向解耦腔室定向。

特別地,減壓槽提供以下優(yōu)點:它們減小了在解耦腔室的外徑處的后壁部分與腔室部分之間的切口應力。這基本上也能夠通過具有諸如100μm以上的足夠軸向高度的解耦腔室來實現。然而,因為在工業(yè)過程測量技術的大多數應用中,待檢測的過程壓力經由傳遞流體施加到差壓測量單元,因此這將顯著增加由差壓測量單元封閉的體積,這是要避免的,其中傳遞流體經由分離膜與過程介質分離。由于分離膜必須容納傳遞流體的體積行程,該體積行程特別是由溫度波動引起,并且該體積行程與傳遞流體的體積成比例,因此該體積必須最小化。為此原因,在后壁部分和腔室部分的前側面中的減壓槽優(yōu)選地超過解耦腔室的軸向高度的增加。

在本發(fā)明的進一步演變中,差壓測量單元具有至少一個填充體,所述至少一個填充體特別是環(huán)形的并且大部分填充減壓槽或多個減壓槽的體積。填充體優(yōu)選具有與腔室部分和/或后壁部分的材料的熱膨脹系數一致的熱膨脹系數,并且特別是與后者相差小于1ppm/K。這顯然能夠通過具有與腔室部分和/或后壁部分相同的材料的填充體來實現。然而,在后壁部分和/或腔室部分由剛玉制成的情況下,使用由可伐(Kovar)制成的填充體,是更加成本有效的。

在本發(fā)明的進一步演變中,在第一測量腔室和第二測量腔室加載有相同靜態(tài)壓力pstat的情況下,解耦腔室的體積行程ΔVE=VE(pstat)-VE(p0)至少與經由平衡管道與解耦腔室連通的測量腔室的體積行程ΔVM=VM(pstat)–VM(p0)一樣大,其中p0是平衡壓力,在該平衡壓力的情況下,相同壓力盛行于差壓測量單元的內部和外部。

在本發(fā)明的進一步演變中,解耦腔室的體積行程ΔVE是經由平衡管道與解耦腔室連通的測量腔室的體積行程ΔVM的至少兩倍,并且特別地不小于四倍。

在本發(fā)明的進一步演變中,腔室部分中的至少一個具有膜床,該膜床朝向測量膜定向,在單側過載壓力的情況下,該膜床支撐測量膜。

在本發(fā)明的進一步演變中,膜床具有在單側極限壓力下近似測量膜的彎曲線的輪廓,使得當達到該極限壓力時,測量膜由膜床支撐。

在本發(fā)明的進一步演變中,腔室部分和后壁部分借助于周向相對體接合部以壓力密封方式彼此連接,其中,當壓力施加到差壓測量單元時,相對體接合部中的最大應力小于后壁部分中的最大應力。

在本發(fā)明的進一步演變中,后壁部分中的最大應力與減壓槽相鄰,其中減壓槽具有不小于0.1mm、并且特別地不小于0.2mm的深度,并且其中后壁部分中的最大應力的位置與接合部間隔開至少一半減壓槽的深度,優(yōu)選地間隔開至少減壓槽的深度。

在本發(fā)明的進一步演變中,測量膜沿周向膜接合部相應地連接到相對體,其中當相同靜態(tài)壓力pstat施加到第一測量腔室和第二測量腔室時,膜接合部中的最大應力小于相對體接合部中的最大應力。

在本發(fā)明的進一步演變中,膜床在其外邊緣處具有延伸直到膜接合部的環(huán)形周向膜床槽。在一方面,膜床槽用于減少膜接合部中的切口應力,并且在另一方面,在使用活性硬焊料制備膜接合部的情況下,膜床槽能夠防止活性硬焊料進入膜床。自然地,這種膜床槽優(yōu)選地分別設置在兩個膜床中,并且膜床槽將設計成是對稱的。

在本發(fā)明的進一步演變中,測量膜和/或腔室部分和/或后壁部分以陶瓷材料、特別是剛玉為特征。即使剛玉的這個普遍使用當前是優(yōu)選的,但是諸如陶瓷材料、金屬和半導體的其它材料以及諸如金屬和陶瓷材料的材料組合也包括在本發(fā)明中。

在本發(fā)明的進一步演變中,接合部包括活性硬焊料,例如含Zr-Ni-Ti的活性硬焊料。

在本發(fā)明的進一步演變中,差壓測量單元具有至少一個附加電轉換器,所述至少一個附加電轉換器用于至少基于后壁部分的取決于壓力的變形來確定施加到差壓測量單元的靜態(tài)壓力。

在本發(fā)明的進一步演變中,附加電轉換器包括電容性轉換器,該電容性轉換器包括:第一電極,該第一電極在朝向解耦腔室定向的后壁部分的端表面上;以及第二電極,該第二電極在朝向解耦腔室定向的腔室部分的端表面上。

附圖說明

現在基于在附圖中所示的差壓測量單元的示例性實施例來解釋本發(fā)明,附圖示出:

圖1:通過根據本發(fā)明的差壓測量單元的示例性實施例的示意性縱向視圖;并且

圖2:通過根據本發(fā)明的差壓測量單元的第二示例性實施例的縱向視圖。

具體實施方式

在圖1中所示的差壓測量單元100包括測量膜110,測量膜110布置在基本上-至少部分-第一柱形相對體140和第二柱形相對體170之間,并且以壓力密封方式與兩個相對體接合,同時分別地沿周向膜接合部148、178形成第一測量腔室160和第二測量腔室190。測量膜和相對體以特別是剛玉作為材料為特征,其中膜接合部包括活性硬焊料,特別是鋯-鎳-鈦合金。

差壓測量單元能夠例如具有15-50mm的直徑,其中在20和30mm之間的、例如約22-26mm的直徑,當前被認為是有利的。在圖中所示的差壓測量單元100的示例性實施例具有25mm的外徑。然而,在附圖中的比例決不是按比例考慮的;例如,鄰接測量膜110的測量腔室160、190具有例如不多于20μm、特別地不多于15μm、并且優(yōu)選不多于10μm的深度,而差壓測量單元的軸向尺寸能夠例如是5-20mm。

第一測量腔室160形成在測量膜110與第一相對體140之間,介質的第一壓力經由第一壓力管道164施加到該測量腔室。相應地,第二測量腔室190形成在測量膜110與第二相對體之間,介質的第二壓力經由第二壓力管道194施加到該測量腔室。

差壓測量單元100還包括電容性轉換器,該電容性轉換器將測量膜的撓度(deflection)轉換成電信號,所述撓度取決于介質的兩個壓力的差。為此目的,兩個相對體分別在膜側上的其端表面處具有至少一個測量電極,其中測量膜分別包括在兩側上的膜電極,該膜電極朝向測量電極定向。在電容性轉換器的簡單實施例中,待測量的壓力差由在相應一個測量電極與相對的膜電極之間的電容的倒數值的差產生。電容倒數值的總和能夠用于確定由待測量的壓力差疊加的靜態(tài)壓力。為了提高測量精度,相對體的前側面能夠分別具有圓盤形中心電極和環(huán)繞中心電極的環(huán)形電極,特別是具有相同電容的環(huán)形電極。關于這種電容性轉換器的布線的細節(jié)是已知的并且例如在EP 1 883 797 B1中公開。

膜接合部148、178優(yōu)選地設計有所謂的“零間隙”,即在膜接合部的內邊緣處的在相對體與測量膜之間的距離在理想情況下為零。因為這由于制造公差而只能以高成本實現,所以術語“零間隙”在這方面是指不多于5μm、特別地不多于2μm、并且優(yōu)選地不多于1μm的距離。相對體140、170分別在其朝向測量膜110定向的前側處具有輪廓158、188,該輪廓158、188在單側過載的情況下近似測量膜110的彎曲線,以形成膜床,在這種過載的情況下,測量膜抵靠該膜床以保護其免于進一步變形。膜床的作用由零間隙支撐,因為測量膜能夠因此精確地支撐在邊緣區(qū)域中,在單側過載的情況下最高應力出現在該邊緣區(qū)域中。然而,如果高靜態(tài)壓力施加到差壓測量單元的兩側,則膜接合部148、178和在相對體140、170的端表面處的輪廓158、188的所述形狀根據現有技術將引起在差壓測量單元中的膜接合部的區(qū)域中的相當大的切口(notch)應力。為了避免這樣,根據本發(fā)明,相對體140、170分別具有腔室部分142、172和后壁部分144、174,腔室部分142、172和后壁部分144、174借助于相對體接合部146、176以壓力密封方式連接。腔室部分142、172分別朝向測量膜110定向,與測量膜110一起限定(delimit)測量腔室160、190,并且包括在膜側上的其端表面處的輪廓158、188,輪廓158、188形成膜床。腔室部分142、172進一步分別具有在后側上的端表面,該端表面朝向形成在腔室部分142、172與后壁部分144、174之間的解耦腔室162、192定向。解耦腔室具有基本上圓盤形的平面圖并且與測量腔室160、190平行地延伸,其中解耦腔室162、192的直徑大于測量腔室160、190的直徑。由壓力管道164、194的一部分形成的平衡管道163、193分別在解耦腔室162、192與測量腔室160、190之間延伸。因此,與連接到解耦腔室的測量腔室中相同的壓力盛行于每個解耦腔室中。解耦腔室促使介質的相應壓力作用在腔室部分上,不僅從測量腔室160、190的方向作用在前側上,而且即從解耦腔室162、192的方向作用在后側上。以這種方式,腔室部分142、172的取決于壓力的彎曲顯著減小。因此,當高靜態(tài)過載壓力均勻地施加到兩個測量腔室時,大部分地消除了膜接合部148、178上的切口應力的問題。達到相對體140、170的腔室部分142、172現在相對于靜態(tài)壓力大部分地不敏感的程度,待測量差壓相對于靜態(tài)壓力的橫向靈敏度也降低了。

然而,引入到差壓測量單元中的靜態(tài)壓力作用在相對體140、170的后壁部分144、174上,使得后者彈性變形。然而,這不成問題,因為后壁部分144、174具體地后壁部分的端表面150、180的位置不直接涉及電容性轉換器的傳遞函數。此外,相對體接合部146、176能夠比膜接合部148、178更容易地被保護以抗切口應力。例如,減壓槽154、184適用于該目的,該減壓槽從減壓腔室162、192的側面環(huán)形周向地形成在相對體140、170的后壁部分144、174中。類似地,從減壓腔室162、192的側面形成在腔室部分142、172中的第二減壓槽156、186能夠有助于減小在相對體接合部146、176上的切口應力。減壓槽優(yōu)選地直接鄰接相對體接合部146、176。

此外,對于相對體接合部146、176比膜接合部148、178存在更多的設計自由。例如,相對體接合部可能更厚并且具有幾十微米的高度。相對體接合部146、176的徑向厚度類似于膜接合部的徑向厚度,例如為1-3μm。為了進一步使相對體接合部146、176減壓,后壁部分144、174的邊緣區(qū)域152、182可能借助于以受控的方式減少材料而弱化,使得這些邊緣區(qū)域具有較高的柔性。在附圖中具體示出的形狀決不是按比例考慮,而是僅用于說明原理。具體地說,當然必須注意,特別是在弱化的邊緣區(qū)域152、182中,在由于施加測試壓力而變形的情況下,在相對體的任何點處均沒有達到相對體的材料的斷裂應力。這最終相當于能夠通過用有限元計算來解決的優(yōu)化問題。對于討論中的差壓測量單元,這意味著在例如50兆帕(500巴)或80兆帕(800巴)的靜態(tài)壓力下,出現的機械應力保持低于剛玉的斷裂應力,例如如果使用高強度剛玉,則低于500兆帕,而如果使用較少純度的剛玉,則低于400或350兆帕。

為了檢測靜態(tài)壓力,能夠提供至少一個附加電容性轉換器,該轉換器相應地具有在腔室部分142、172的或后壁部分144、174的端表面上的電極,所述端表面限定減壓腔室162、192。

類似地,能夠提供電阻性轉換器以檢測靜態(tài)壓力,其中在這種情況下后壁部分具有取決于變形的電阻器元件。電阻器元件能夠例如包括應變片條,其中在具有半導體材料的差壓測量單元的情況下,壓阻式電阻器元件將是優(yōu)選的。

這種附加轉換器優(yōu)選地設置在兩個相對體140、170中,使得能夠為差壓測量單元的兩側確定靜態(tài)壓力。在理想情況下,靜態(tài)壓力的兩個值的差異應該與所測得的差壓測量一致,并且在關于精度的所有扣減(deduction)的情況下,提供至少對于所測得的差壓測量的似真性測試。此外,在單側過載的情況下,即當測量膜110抵靠膜床并且因此不再可用于差壓測量時,至少當前盛行的差壓的近似值能夠基于所計算的兩個靜態(tài)壓力之間的差來輸出。

電容性轉換器的布線對于本領域技術人員是已知的,并且不需要在此詳細解釋。例如,在測量膜110的兩側上的電極能夠經由膜接合部148、178接觸,并且特別是能夠連接至地。類似地,如果相應靜態(tài)壓力的測量旨在借助于附加電容性轉換器,則在后壁部分144、174的端表面上的電極能夠相應地經由相對體接合部146、176接觸,所述端表面位于解耦腔室的側上。用于確定在測量腔室側上的腔室部分142、172的端表面上的差壓的測量電極分別經由電饋通部接觸,特別地,該電饋通部被徑向引導穿過相應的腔室部分。這同樣適用于在解耦腔室側上的腔室部分的表面上的電極,該電極分別設置用于檢測取決于靜態(tài)壓力的電容。這些電極也要經由饋通部來接觸,特別地,該饋通部被徑向引導穿過腔室部分。特別地,電極能夠包括鉭、鉭氧化物,鈦氧化物或類似金屬及其氧化物,其中電極材料通過例如濺射來沉積。用于接觸電極的饋通部例如能夠包括鉭引腳,該鉭引腳以壓力密封方式焊接到腔室部分中。

在圖2中所示的差壓測量單元200具有與圖1的差壓測量單元100基本相同的設計,使得關于圖1的解釋相應地適用于圖2的示例性實施例。圖2示出了彼此成特定比例的差壓測量單元200的部件,使得一些結構能夠不再詳細看見。差壓測量單元200包括測量膜210,測量膜210布置在基本上-至少分段-第一柱形相對體240和第二柱形相對體270之間,并且以壓力密封方式與兩個相對體接合,同時分別地沿周向膜接合部248、278形成第一測量腔室260和第二測量腔室290。測量膜和相對體以尤其是剛玉作為材料為特征,其中膜接合部包括活性硬焊料,尤其是鋯-鎳-鈦合金。

差壓測量單元200例如具有約25mm的直徑鄰接測量膜210的測量腔室260、290具有例如不多于15μm、并且優(yōu)選不多于10μm的深度,而差壓測量單元的軸向尺寸能夠例如是約25mm。

第一測量腔室260形成在測量膜210與第一相對體240之間,介質的第一壓力經由第一壓力管道264施加到該測量腔室。相應地,第二測量腔室290形成在測量膜210與第二相對體270之間,介質的第二壓力經由第二壓力管道294施加到該測量腔室。

差壓測量單元200還包括電容性轉換器,該電容性轉換器將測量膜的撓度轉換成電信號,所述撓度取決于介質的兩個壓力的差。為此目的,兩個相對體分別在膜側上的其端表面處具有至少一個測量電極,其中測量膜相應地包括在兩側上的膜電極,該膜電極朝向測量電極定向。關于電容性轉換器的連同圖1解釋的細節(jié)因此適用于本示例性實施例。

同樣在本示例性實施例中,相對體240、270分別在其朝向測量膜210定向的前側處具有輪廓258、288,該輪廓258、288在單側過載的情況下近似測量膜210的彎曲線,以形成膜床,在這種過載的情況下,測量膜抵靠該膜床以保護其免于進一步變形。膜床的作用由零間隙支撐,因為測量膜能夠因此精確地支撐在邊緣區(qū)域中,在單側過載的情況下最高應力出現在該邊緣區(qū)域中。然而,在這種情況下,零間隙被設計成與在第一示例性實施例中不同,因為膜床分別在其外邊緣處具有環(huán)形周向膜床槽249、279,以進一步使接合部248、278減壓。

在這種情況下,跟隨測量膜210的彎曲線的曲線并且延伸超過膜床槽249、279的膜床的輪廓的徑向外推(extrapolation)在膜接合部248、278的內徑處具有如對第一示例性實施例所描述的距測量膜的近似零間隙距離。即,接合部在其內徑處的厚度不多于5μm,特別地不多于2μm,并且優(yōu)選地不多于1μm。膜床槽249、279具有例如不多于0.5mm,并且特別地不多于0.3mm的寬度和/或深度。

膜接合部248、278和在相對體240、270的端表面處的輪廓258、288的這種形狀也將在高靜態(tài)壓力的情況下暴露于在膜接合部的區(qū)域中的顯著切口應力而沒有額外保護措施。為了避免這樣,在本示例性實施例中,相對體240、270也分別具有腔室部分242、272和后壁部分244、274,腔室部分242、272和后壁部分244、274借助于相對體接合部246、276以壓力密封方式連接。腔室部分242、272分別朝向測量膜210定向,與測量膜210一起限定測量腔室260、290,并且包括在膜側上的其端表面上的輪廓258、288,輪廓258、288形成膜床。腔室部分242、272進一步分別具有在后側上的端表面,該端表面朝向形成在腔室部分242、272與后壁部分244、274之間的解耦腔室262、292定向。解耦腔室具有幾十微米的軸向高度。解耦腔室具有基本上圓盤形的平面圖并且與測量腔室260、290平行地延伸,其中解耦腔室262、292的直徑大于測量腔室260、290的直徑由壓力管道264、294的一部分形成的平衡管道263、293分別在解耦腔室262、292與測量腔室260、290之間延伸。因此,與連接到解耦腔室的測量腔室中相同的壓力盛行于每個解耦腔室中。解耦腔室促使介質的相應壓力作用在腔室部分上,不僅從測量腔室260、290的方向作用在前側上,而且即從解耦腔室262、292的方向作用在后側上。以這種方式,腔室部分242、272的取決于壓力的彎曲顯著減小。因此,當高靜態(tài)過載壓力均勻地施加到兩個測量腔室時,大部分地消除了膜接合部248、278上的切口應力的問題。達到相對體240、270的腔室部分242、272現在相對于靜態(tài)壓力大部分地不敏感的程度,待測量差壓相對于靜態(tài)壓力的橫向靈敏度也降低了。

如在第一示例性實施例中,相對體接頭246、276也通過第一減壓槽254、284以及第二減壓槽256、286被保護以抗破壞性切口應力,第一減壓槽254、284從減壓腔室262、292的側面環(huán)形周向地形成在相對體240、270的后壁部分244、274中,第二減壓槽256、286從減壓腔室262、292的側面形成在腔室部分242、272中。減壓槽256、286具有例如約1.5mm的寬度和/或深度,并且優(yōu)選地直接鄰接相對體接合部246、276。

在兩個相對體240、270中,例如包括可伐(Kovar)的填充體松散地放置到形成在第一減壓槽254、284與第二減壓槽256、286之間的環(huán)形管道中,以最小化在測量操作期間待用傳遞流體填充的差壓測量單元中的自由體積。

此外,對于相對體接合部246、276比膜接合部248、278存在更多的設計自由。例如,相對體接合部能夠更厚并且具有幾十微米的高度。相對體接合部246、276的徑向厚度類似于膜接合部的徑向厚度,例如為1-3μm。為了進一步使相對體接合部246、276減壓,后壁部分244、274的邊緣區(qū)域252、282是圓化的,以便減少材料。

類似地,壓力管道264、294在后側上的開口具有圓錐形倒角,以在施加靜態(tài)壓力時減小應力峰值。

為了檢測靜態(tài)壓力,至少一個相對體還能夠具有附加電容性或電阻性轉換器。優(yōu)選地,兩個相對體240、270包括這樣的轉換器,使得能夠為差壓測量單元的兩側確定靜態(tài)壓力。關于與第一示例性實施例有關的轉換器的細節(jié)的說明因此適用于此。

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