專利名稱：用于診斷在由壓力傳遞液體充滿的壓力測(cè)量變換器中的液體泄漏的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于診斷在由壓力傳遞液體充滿的壓力測(cè)量變換 器中的液體泄漏的方法和裝置。
背景技術(shù)：
壓力測(cè)量變換器在幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域用于測(cè)量壓力。測(cè)量的壓力 值例如用于控制、調(diào)節(jié)和/或監(jiān)控工業(yè)制造和/或處理過(guò)程。
壓力測(cè)量技術(shù)中常見(jiàn)的是所謂的半導(dǎo)體傳感器，例如具有摻雜電 阻元件的硅芯片，用作壓敏元件。通常，這種壓力傳感器使用安裝在 壓力測(cè)量腔中的薄膜形式的壓力傳感器芯片。壓力傳感器芯片通常非 常敏感并且因而不直接接觸壓力待測(cè)的介質(zhì)。作為替代，在中間插入 壓力傳遞裝置，其被充滿了液體并且具有外部的隔膜。在操作中，待 測(cè)壓力被施加于隔膜并且經(jīng)由壓力傳遞裝置傳遞至位于壓力測(cè)量腔中 的壓力傳感器芯片。對(duì)于測(cè)量絕對(duì)壓力以及測(cè)量相對(duì)壓力和壓差都是 這樣的。
在合適操作的測(cè)量變換器中，壓力傳遞裝置的內(nèi)部體積以及測(cè)量 腔被液密地密封。然而，存在壓力測(cè)量變換器受到破壞從而液體從這 個(gè)內(nèi)部體積泄漏的危險(xiǎn)。這可以例如是由于隔膜的機(jī)械破損，或者由 于在固定隔膜的區(qū)域中未密封的位置，在填充液體的填充開(kāi)口處，或 者在例如用于壓力傳感器的電導(dǎo)線的通孔的區(qū)域中。液體泄漏導(dǎo)致測(cè) 量變換器的測(cè)量特性改變。依賴于液體泄漏的程度，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度 降低、顯著的功能干擾、或者在最糟的情況中導(dǎo)致測(cè)量變換器的整體 故障。特別是在溫度較低的情況和/或在較高的壓力作用于壓力測(cè)量變換器的情況中，發(fā)生顯著的功能擾動(dòng)。
另外，當(dāng)液體例如通過(guò)隔膜中的裂縫而進(jìn)入工業(yè)制造流程中，從 而它混入待加工的產(chǎn)品時(shí)，侵入的液體能夠?qū)е缕茐摹?br> 在DE-A 10 2004 019 222中，描述了用于診斷由壓力傳遞液體充 滿的壓力測(cè)量變換器的液體泄漏的裝置和方法，其中測(cè)試元件設(shè)置在 壓力測(cè)量變換器的壓力測(cè)量腔中。為了診斷，測(cè)試元件的體積可以通 過(guò)合適的操作而增加。體積的增加導(dǎo)致壓力測(cè)量腔中的壓力增加，這 由壓力傳感器檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)由于體積增加而引起的壓力隨時(shí)間的增 加，并將得到的函數(shù)關(guān)系與完好的壓力測(cè)量變換器的相應(yīng)參考曲線相 比較，而實(shí)現(xiàn)泄漏的診斷。如果存在液體泄漏，那么由給定的體積增 加引起的最大壓力上升小于壓力測(cè)量變換器完好時(shí)的壓力上升。另外， 壓力測(cè)量變換器的液體可以由體積增加而被壓出。這導(dǎo)致例如在壓力 測(cè)量腔中的壓力具有時(shí)延的下降，這反映在診斷期間記錄的特征曲線 中。
這種方法的缺點(diǎn)在于，可通過(guò)測(cè)試元件的體積增加獲得的測(cè)量效 果僅僅是比較小的。原因在于，隔膜通常盡可能薄并且具有盡可能低 的彈性剛度，以實(shí)現(xiàn)盡可能最好地傳遞作用于隔膜的外部壓力。以這 種方式，只能在相對(duì)較大量的液體已經(jīng)泄漏之后才檢測(cè)到泄漏。這樣 的結(jié)果是，通常只能檢測(cè)到隔膜的較大破壞，而僅發(fā)生少量液體泄漏 的較小的泄漏位置(例如，在隔膜的區(qū)域中、在其他機(jī)械部件上、或 者在結(jié)合處)還是未被檢測(cè)到。
另一缺點(diǎn)在于，壓力測(cè)量腔中的壓力在診斷期間增加。通過(guò)這種 壓力增加，在存在泄漏的情況中，甚至?xí)懈嗟囊后w被壓出壓力測(cè) 量變換器
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于診斷在由壓力傳遞液體充滿的壓力 測(cè)量變換器中的液體泄漏的方法和裝置。
為此，本發(fā)明在于一種壓力測(cè)量變換器，包括
- 設(shè)置在壓力測(cè)量腔中的壓力傳感器；
- 連接至壓力測(cè)量腔的壓力傳遞裝置，
- 該壓力傳遞裝置被隔膜相對(duì)于外部密封，
—-在測(cè)量操作中，待測(cè)壓力作用于該隔膜的外側(cè)面，
- 密封的內(nèi)部空間，
--該內(nèi)部空間包括壓力傳遞裝置和壓力測(cè)量腔的內(nèi)部空間，
- 該內(nèi)部空間被充滿了壓力傳遞液體， 在測(cè)量操作期間，該壓力傳遞液體用于將作用于隔膜的壓力
傳遞至壓力傳感器；和
- 用于診斷液體泄漏的裝置，
--該裝置具有設(shè)置在密封的內(nèi)部空間中的測(cè)試元件，其處于內(nèi) 部空間之內(nèi)的外部體積為了診斷液體泄漏而可減小，并且
- 該裝置還包括分析單元，
—-該分析單元在診斷期間用于依賴于測(cè)試元件的體積減小而檢 測(cè)由壓力傳感器測(cè)量的壓力，并且…基于這個(gè)依賴于體積減小而測(cè) 量的壓力而識(shí)別是否有液體排出。
在進(jìn)一步發(fā)展中，測(cè)試元件的最大可實(shí)現(xiàn)體積減小被取決于在無(wú) 載狀態(tài)中隔膜與其隔膜床之間包圍的液體體積而選擇，使得當(dāng)測(cè)試元 件取其最小體積時(shí)，隔膜貼靠在隔膜床上。
在第一實(shí)施例中，測(cè)試元件包括壓電元件，其體積能夠通過(guò)施加 電壓而減小。
在第二實(shí)施例中，測(cè)試元件是微機(jī)械膜盒。
7在第三實(shí)施例中，測(cè)試元件包括可移動(dòng)的活塞。
另外，本發(fā)明包括一種用于診斷在由本發(fā)明的壓力測(cè)量變換器中 的液體泄漏的方法，其中
-測(cè)試元件的體積減小，直至測(cè)量壓力非線性下降，或者直至達(dá) 到體積減小的上限；以及
- 在發(fā)生非線性下降時(shí)，將相應(yīng)的體積減小與在完好的壓力測(cè) 量變換器的情況中記錄的參考值進(jìn)行比較；以及
- 必要時(shí)，基于相應(yīng)的體積減小與參考值之間的差，量化發(fā)生 的液體泄漏。
在這個(gè)方法的進(jìn)一步發(fā)展中，重新執(zhí)行診斷，確定可能發(fā)生的液 體泄漏的時(shí)間分布，并且基于這個(gè)分布而得到關(guān)于測(cè)量變換器可靠性、 其預(yù)期壽命和/或維護(hù)需求或者替換需求的預(yù)報(bào)。
另外，本發(fā)明包括一種用于診斷在本發(fā)明的壓力測(cè)量變換器中的 液體泄漏的方法，其中
- 測(cè)試元件的體積被減小至領(lǐng)U試體積；
- 檢測(cè)相應(yīng)的利用壓力傳感器測(cè)量的壓力；以及 -與預(yù)定的參考?jí)毫Ρ容^；以及
- 基于該比較，判斷是否存在液體泄漏。
在后一方法的第一發(fā)展中，測(cè)量壓力與參考值比較，并且當(dāng)測(cè)量 壓力小于參考值時(shí)，分析單元診斷出液體泄漏。
在進(jìn)一步發(fā)展中，基于測(cè)量壓力與參考值之間的差，量化診斷的 液體泄漏。
在最后提到的方法的第二發(fā)展中，測(cè)量壓力與參考值比較，并且 當(dāng)測(cè)量壓力大于參考值時(shí)，分析單元診斷出導(dǎo)致與環(huán)境壓力均等的損壞。


現(xiàn)在根據(jù)附圖更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明及進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，附圖中顯 示了三個(gè)實(shí)施例；相同的元件在附圖中具有相同的附圖標(biāo)記。附圖中 圖1是本發(fā)明的壓力變換器的截面；
圖2是具有彈性膜盒作為測(cè)試元件的壓力測(cè)量變換器的截面； 圖3是壓力測(cè)量變換器的截面，其中測(cè)試元件包括活塞； 圖4是壓力變換器的框圖5是圖1的壓力測(cè)量變換器的參考特征曲線；
圖6是在不同液體泄漏的情況中記錄的圖1的壓力變換器的多個(gè) 診斷特征曲線；和
圖7是對(duì)于測(cè)試元件的預(yù)定測(cè)試體積，在不同液體泄漏的情況中 記錄的圖1的壓力變換器的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了本發(fā)明的壓力測(cè)量變換器的截面，其具有設(shè)置于壓力 測(cè)量腔1中的壓力傳感器3，例如半導(dǎo)體傳感器。適于這種應(yīng)用的例如 是具有摻雜的電阻元件的硅芯片。在所示的壓力測(cè)量變換器的情況中，
它是絕對(duì)測(cè)量變換器。相應(yīng)地，這里的壓力傳感器3是絕對(duì)壓力傳感 器。然而，本發(fā)明并不限于絕對(duì)壓力測(cè)量變換器，而是可以類似的形 式應(yīng)用于相對(duì)壓力測(cè)量變換器和壓差測(cè)量變換器。
壓力傳遞裝置5連接至壓力測(cè)量腔1，該壓力傳遞裝置被隔膜7 相對(duì)于外部密封。在測(cè)量操作中，待測(cè)壓力Pm從外部作用于隔膜7。 在所示實(shí)施例中，壓力傳遞裝置5包括短的毛細(xì)管9，其通入薄膜載體 13的壓力接收腔11，該壓力接收腔被隔膜7相對(duì)于外部密封。
壓力測(cè)量變換器具有密封的內(nèi)部空間15，其包括壓力測(cè)量腔1以 及壓力傳遞裝置5的內(nèi)部空間。壓力傳遞裝置5的內(nèi)部空間由毛細(xì)管9
9的內(nèi)部空間以及壓力接收腔11的內(nèi)部空間構(gòu)成。這個(gè)密封的內(nèi)部空間
15被壓力傳遞液體17充滿。液體17優(yōu)選的是具有較低熱膨脹系數(shù)的 不可壓縮的液體，例如，硅酮油。在測(cè)量操作期間，它用于將從外部 作用于隔膜7的壓力PM傳遞至壓力傳感器3。
薄膜載體11包括薄膜床16，其同樣優(yōu)選地為隔膜7的形狀。隔膜 床16和隔膜7包圍壓力接收腔11。薄膜床16用于保護(hù)隔膜7不會(huì)過(guò) 載。如果作用于隔膜5的壓力pM超過(guò)預(yù)定的上限，那么隔膜7抵靠在 薄膜床16上并因而受到保護(hù)不會(huì)永久形變或損壞。
然而，不能完全排除隔膜7或者壓力測(cè)量變換器的其它部件例如 由于老化過(guò)程或者外部機(jī)械作用而被破壞。在這種情況發(fā)生時(shí)，密封 的內(nèi)部空間15變得不密封，從而發(fā)生泄漏，液體17從內(nèi)部空間15漏 出。特別易受這種破壞的是隔膜7。然而，泄漏還可以例如發(fā)生在毛細(xì) 管9的連接位置的區(qū)域中、在用于壓力傳感器3的連接線21的通孔19 的區(qū)域中、或者在用于利用液體17填充密封的內(nèi)部空間15的填充開(kāi) 口23的區(qū)域中。液體泄漏導(dǎo)致壓力測(cè)量變換器的測(cè)量特性改變，依賴 于漏出的液體的量，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度降低、導(dǎo)致明顯的測(cè)量干擾、 甚至導(dǎo)致測(cè)量變換器完全失效。為了防止與此相關(guān)的缺點(diǎn)以及由此對(duì) 于人類和環(huán)境造成的危險(xiǎn)，重要的是，盡可能早地識(shí)別液體泄漏，以 能夠出于安全原因而快速作出反應(yīng)。這可以例如通過(guò)維護(hù)或更換測(cè)量 變換器而實(shí)現(xiàn)。
為此，本發(fā)明的壓力測(cè)量變換器包括用于診斷液體泄漏的裝置。 這個(gè)裝置的核心在于設(shè)置在密封的內(nèi)部空間中的測(cè)試元件25，為了診 斷液體泄漏，其位于內(nèi)部空間15中的外部體積是可減小的。這種測(cè)試 元件25可以以不同方式實(shí)現(xiàn)。在圖1所示的實(shí)施例中，測(cè)試元件25 包括這里為環(huán)形的壓電元件，其體積能夠通過(guò)施加電壓而減小。
在圖2和3中分別顯示了包含壓力測(cè)量腔1的壓力測(cè)量變換器的截面，其中設(shè)置了測(cè)試元件的另外兩個(gè)實(shí)施例。在圖2所示的測(cè)試元 件的情況中，它是微機(jī)械膜盒25a，其外部體積同樣可由合適的電操控 而減小。這通過(guò)在膜盒25a內(nèi)部的箭頭示意性顯示。
在圖3所示的實(shí)施例的情況中，測(cè)試元件包括突入測(cè)量腔1的活 塞25b，其能夠例如利用圖3未顯示的步進(jìn)電機(jī)而完全或部分移出壓力 測(cè)量腔l。這同樣以箭頭示出。在這種情況中，活塞25b被引入鄰接壓 力測(cè)量腔1且相對(duì)于該壓力測(cè)量腔液密地分離的凹座27中。這個(gè)運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)致位于壓力測(cè)量腔1中的活塞25b外部體積減小。
各個(gè)測(cè)試元件25、 25a、 25b最大可實(shí)現(xiàn)體積減小AV肌x優(yōu)選取決 于在無(wú)載狀態(tài)中在壓力接收腔11中在隔膜7和其薄膜床16之間包圍 的液體體積而選擇，使得當(dāng)測(cè)試元件25取其最小體積時(shí)，隔膜7抵靠 其薄膜床16。
除了測(cè)試元件25之外，裝置還包括分析單元29，其在診斷期間用 于依賴于測(cè)試元件25的體積減小AV檢測(cè)由測(cè)量傳感器3測(cè)量的壓力 p。分析單元29例如集成在壓力測(cè)量變換器的測(cè)量電子裝置30中，并 且經(jīng)由合適的連接線連接至壓力傳感器3和測(cè)試元件25。圖4顯示了 這一方面的簡(jiǎn)化框圖。分析單元29通過(guò)控制單元31連接至測(cè)試元件 25。在診斷期間，分析單元29將控制信號(hào)發(fā)送至控制單元31，其反過(guò) 來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試元件25的電操控，這實(shí)現(xiàn)了測(cè)試元件25相應(yīng)于控制信號(hào) 的體積減小AV。測(cè)試元件25的操控自然還可以以其它方式例如通過(guò) 測(cè)量電子裝置30實(shí)現(xiàn)。在這種情況中，有關(guān)測(cè)試元件25的當(dāng)前外部 體積的信息被例如通過(guò)控制單元相應(yīng)的輸出信號(hào)而提供給分析單元 29。
然后，在分析單元29中進(jìn)行實(shí)際診斷。其基于依賴于體積減小AV 而測(cè)量的壓力p，識(shí)別液體是否漏出。這優(yōu)選通過(guò)將在診斷期間依賴于 測(cè)試元件25的當(dāng)前體積減小AV得到的壓力傳感器測(cè)量結(jié)果與相應(yīng)的參考測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較而實(shí)現(xiàn)。代替體積減小AV，自然也可以應(yīng)用位
于內(nèi)部空間15中的測(cè)試元件25的相關(guān)外部體積。兩個(gè)變量都可以通 過(guò)測(cè)試元件25的起始體積V。而彼此轉(zhuǎn)化，并因而是等值的。
圖5顯示了完全由液體充滿的完好的壓力測(cè)量變換器的參考特征 曲線KR,其中顯示了由壓力傳感器3記錄的壓力p與測(cè)試元件25的體 積V的關(guān)系。在這種情況中，特征曲線的起始點(diǎn)A是測(cè)試元件25的起 始體積Vo。這種情況中內(nèi)部壓力po占統(tǒng)治地位。從這個(gè)起始點(diǎn)A開(kāi)始， 測(cè)試元件25的體積的持續(xù)減小首先導(dǎo)致壓力測(cè)量腔1中的測(cè)量壓力p 的緩慢且穩(wěn)定下降，壓力p基本上與測(cè)試元件25的外部體積V成比例 地減小。通過(guò)由體積減小產(chǎn)生的負(fù)壓，隔膜7向著其薄膜床16移動(dòng).， 直至它抵靠薄膜床。在這種情況中，液體從壓力接收腔ll流入壓力測(cè) 量腔l。在隔膜7接近其薄膜床16的時(shí)刻，隔膜7的彈性剛度陡然增 加。測(cè)試元件25的外部體積進(jìn)一步減小導(dǎo)致測(cè)量壓力p顯著的非線性 下降，該測(cè)量壓力依賴于測(cè)試元件25的位于內(nèi)部空間15中的外部體 積V的進(jìn)一步減小。由于隔膜7的彈性剛度的顯著變化，這導(dǎo)致比通 過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中描述的外部體積膨脹更加大的測(cè)量效果。在現(xiàn)有技術(shù)中， 隔膜向外移動(dòng)離開(kāi)薄膜床。由此不會(huì)發(fā)生傳遞特性的顯著變化。
圖5中通過(guò)測(cè)量點(diǎn)B給出這兩個(gè)區(qū)域之間的界限，在該測(cè)量點(diǎn)B， 壓力PK在測(cè)試元件25的外部體積VK占統(tǒng)治地位。在測(cè)量點(diǎn)B存在的 從起始體積V。到體積VK的體積減小AVR = VQ - VK依賴于無(wú)載狀態(tài)中 在隔膜7下包圍的體積，并且在下面將詳細(xì)解釋的診斷中能夠用于量 化可能存在的液體泄漏。
利用本發(fā)明的壓力測(cè)量變換器，可是執(zhí)行多種用于診斷液體泄漏 的方法。
在第一方法中，體積V從測(cè)試元件25的起始體積Vo開(kāi)始減小， 直至以下兩種情況之一測(cè)量壓力p依賴于測(cè)試元件25的體積V而非線性下降；或者達(dá)到體積減小的上限，例如最大可能體積減小AVmax。非線性下降的發(fā)生由分析單元29監(jiān)控。這例如由相應(yīng)的分析算法實(shí)現(xiàn)， 該分析算法計(jì)算記錄的診斷特征曲線Kx關(guān)于相關(guān)聯(lián)的體積減小AVx的 斜率，并將其與在前一測(cè)量點(diǎn)的斜率或者預(yù)定的參考斜率比較。如果 存在非線性下降，那么將在相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)Bx的相應(yīng)體積減小AVx與在完 好壓力測(cè)量變換器的情況中記錄的參考值R比較，并且基于在相應(yīng)的 體積減小AVx和參考值R之間的差，量化可能發(fā)生的液體泄漏Lx。發(fā) 生的液體泄漏Lx對(duì)應(yīng)于在相應(yīng)體積減小AVx和參考值R之間的差。體積減小AV可以步進(jìn)地或連續(xù)地進(jìn)行。相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)或測(cè)量曲 線在分析單元29中得到分析。為此，分析單元29優(yōu)選地具有微處理 器33，其中執(zhí)行在存儲(chǔ)器35中存儲(chǔ)的分析算法。如果在特定的診斷特 征曲線K中僅確定離散的測(cè)量點(diǎn)，那么可以通過(guò)內(nèi)插而進(jìn)一步提高確 定相應(yīng)體積減小AV或特定測(cè)量點(diǎn)B的精度。圖6顯示了相應(yīng)的診斷特征曲線。作為例子，選擇了壓力測(cè)量變 換器，其中在由液體完全充滿的無(wú)載狀態(tài)中，300 mr^的液體體積位于 隔膜7之下的壓力接收腔11中。診斷特征曲線KR對(duì)應(yīng)于完好的且被完全充滿的壓力測(cè)量變換器 的圖5所示的參考特征曲線Ka。診斷特征曲線KK在測(cè)量點(diǎn)A和B之 間具有已經(jīng)描述的線性特性。在測(cè)量點(diǎn)B，隔膜7非常靠近其薄膜床 16，使得其剛度顯著上升。在相關(guān)體積vk之下外部體積的進(jìn)一步減小 導(dǎo)致顯著的壓力下降。在給定的數(shù)值例子中，相應(yīng)的體積減小AVR = V0 -VK為260 mm3，并且形成用于量化可能發(fā)生的液體泄漏L的參考值R。 測(cè)量點(diǎn)B的坐標(biāo)可以例如通過(guò)由分析單元29分析診斷特征曲線Kr的 斜率而得到確定。第二診斷特征曲線K2是以相同的壓力測(cè)量變換器檢測(cè)的，其中發(fā) 生液體量為L(zhǎng)2的液體泄漏。這里，診斷特征曲線K2也開(kāi)始于起始點(diǎn)13A，在這里測(cè)試元件25具有起始體積Vo并且壓力po在壓力測(cè)量腔1 中占統(tǒng)治地位。由于液體泄漏L2，隔膜7通過(guò)測(cè)試元件25的體積減小 而更早地接近其薄膜床16。因此在體積V2已經(jīng)達(dá)到要由分析單元29 確定的相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)B2，在該測(cè)量點(diǎn)，診斷特征曲線K2不再為線性特 性。在這個(gè)數(shù)值例子中，相應(yīng)的體積減小AV2-V。-V2為210mm3。 這個(gè)體積減小AV2和參考值R之間的差在這里為50 mm3，并且是液體 泄漏L2的量度。自然，使用在參考特征曲線的測(cè)量點(diǎn)B的體積Vk作 為參考值R'并且確定在這個(gè)參考值R'與測(cè)試元件25在測(cè)量點(diǎn)B2的體 積V2之間的差，可以獲得相同的結(jié)果。第三診斷特征曲線K3是以相同的壓力測(cè)量變換器檢測(cè)的，其中發(fā) 生液體泄漏L3，其大于液體泄漏L2。這里，診斷特征曲線K3也開(kāi)始 于起始點(diǎn)A，在這里測(cè)試元件25具有起始體積Vo并且壓力po在壓力 測(cè)量腔中占統(tǒng)治地位。由于增大的液體泄漏，隔膜7通過(guò)測(cè)試元件25 的體積減小而更早地達(dá)到其薄膜床16。因此在體積V3已經(jīng)達(dá)到要由 分析單元29確定的相應(yīng)測(cè)量點(diǎn)B3，在該測(cè)量點(diǎn)，診斷特征曲線K3不 再為線性特性。在這個(gè)數(shù)值例子中，相應(yīng)的體積減小AV3-Vo-V3為 160 mm3。這個(gè)體積減小AV3和參考值R之間的差在這里為100 mm3， 并且是泄漏的液體量L3的量度。自然，使用在參考特征曲線的測(cè)量點(diǎn) B的體積VK作為參考值R，并且確定這個(gè)參考值R'與測(cè)試元件25在測(cè) 量點(diǎn)B3的體積V3之間的差，可以獲得相同的結(jié)果。第四診斷特征曲線K4是以相同的壓力測(cè)量變換器檢測(cè)的，其中壓 力測(cè)量變換器被嚴(yán)重破壞，從而發(fā)生與環(huán)境的壓力均等。這例如是隔 膜7中具有裂縫或洞的情況。在這種情況中，測(cè)試元件25的體積減小 并不引起壓力測(cè)量腔15中的壓力下降。由壓力傳感器3記錄的壓力p 保持恒定。診斷特征曲線K4不再具有測(cè)量壓力p關(guān)于測(cè)試元件25的 體積V非線性分布的區(qū)域。在這種情況中，診斷流程繼續(xù)，直至達(dá)到 對(duì)于體積減小預(yù)定的上限(這里是AVn^)，并且之后結(jié)束診斷流程。 作為上限，還可以使用在參考特征曲線的測(cè)量點(diǎn)B存在的體積減小優(yōu)選地，這個(gè)診斷流程被再次執(zhí)行，并且確定可能發(fā)生的液體泄漏L的時(shí)間分布?；谶@個(gè)時(shí)間分布，得到關(guān)于壓力測(cè)量變換器的可 靠性、其預(yù)期壽命和/或維護(hù)需求或者替換需求的預(yù)報(bào)。這可以以非常 多樣的方式進(jìn)行，匹配使用位置的特定的條件以及需求。在要防止任 何液體泄漏的應(yīng)用情況中，更小的診斷液體泄漏被用于觸發(fā)警報(bào)和/或 迅速更換壓力測(cè)量變換器。在其它應(yīng)用中，例如可以預(yù)先確定液體泄 漏L的上限。如果達(dá)到這個(gè)上限，那么壓力測(cè)量變換器發(fā)出維護(hù)請(qǐng)求 或替換要求或者觸發(fā)警報(bào)。另外，在達(dá)到這個(gè)上限之前，基于發(fā)生的 液體泄漏L的時(shí)間發(fā)展，剩余壽命(例如在達(dá)到上限之前可能的剩余 時(shí)間)可以得到估計(jì)并由壓力測(cè)量變換器輸出。作為上述步進(jìn)地或持續(xù)地減小外部體積并且檢測(cè)相應(yīng)的診斷特征 曲線的方法的替代，還可以利用本發(fā)明的壓力測(cè)量變換器執(zhí)行診斷方 法，其中，僅記錄一個(gè)測(cè)量點(diǎn)P。圖7顯示了對(duì)此的實(shí)施例。在這種情 況中，位于內(nèi)部空間15中的測(cè)試元件25的體積V減小至預(yù)定的測(cè)試體積VT并且檢測(cè)相關(guān)的由壓力傳感器3測(cè)量的壓力PT。然后，將測(cè)量 壓力PT與預(yù)定的參考?jí)毫R比較，并且基于這個(gè)比較確定是否存在液 體泄漏L。優(yōu)選地，在達(dá)到測(cè)試體積VT時(shí)參考特征曲線Kr的圧力p(VT)用作參考?jí)毫R。如果在達(dá)到測(cè)試體積VT時(shí)的測(cè)量壓力Pt高于參考?jí)毫R，那么發(fā)生與環(huán)境的壓力均等。這是在圖7所示實(shí)施例中測(cè)量點(diǎn) PJ勺情況。如果測(cè)量壓力p大致等于參考?jí)毫R，那么可以由此假定 壓力測(cè)量變換器工作正常。這在圖7中由測(cè)量點(diǎn)P2表示。如果測(cè)量壓 力p低于參考?jí)毫R，那么發(fā)生液體泄漏L。這在圖7中由測(cè)量點(diǎn)P3 表不。相應(yīng)于以上實(shí)施例，當(dāng)測(cè)量壓力p(Vt)小于參考信Pr吋，分析單 元29診斷液體泄漏L。另外，可以基于在測(cè)量壓力p(Vt)與參考値pR 之間的差而量化以這種方式診斷的液體泄漏L。為此，例如可以使用參考測(cè)量結(jié)果，其中對(duì)于預(yù)定的液體泄漏確定測(cè)量壓力P(Vt)與參考僮pb 之間的差。作為替代，可以通過(guò)將當(dāng)前的差與從基于圖6描述的特征 曲線得到的相應(yīng)的差作比較，而量化或估計(jì)液體泄漏L。如果測(cè)量壓力p(vt)大于參考?jí)毫t，那么分析單元29診斷出壓 力測(cè)量變換器的導(dǎo)致與環(huán)境壓力均等的破壞。測(cè)試體積VT的選擇優(yōu)選地取決于要診斷的液體泄漏L的量。在僅 僅要檢測(cè)發(fā)生較大液體泄漏L (例如導(dǎo)致測(cè)量精度大為下降的液體泄 漏)的應(yīng)用情況中，可以預(yù)定測(cè)試元件25較大的測(cè)試體積vt或者相 應(yīng)較小的體積減小AVT = Vo- VT。測(cè)試體積vt的選擇可以例如基于圖 6所示的診斷特征曲線K。如果例如要檢測(cè)大于等于100 mm3的液體泄 漏L，那么必須選擇落在診斷特征曲線K3的非線性區(qū)域中的測(cè)試體積 VT; VT必須小于V3。如果例如要檢測(cè)大于或等于50mmS的液體泄漏L，那么必須選擇落在診斷特征曲線K2的非線性區(qū)域中的測(cè)試體積vt;vt必須小于V2。如果要檢測(cè)甚至是最小的液體泄漏L，那么必須選擇測(cè)試體積VT 小于或等于在參考特征曲線K^的測(cè)量點(diǎn)B測(cè)試元件25的體積VK。如果液體泄漏L超過(guò)利用特定測(cè)試體積VT可檢測(cè)的液體泄漏，那 么相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)P位于相關(guān)的診斷特征曲線K的非線性區(qū)域中。由此 發(fā)生非常明顯地偏離特定參考?jí)毫R，該偏離越大，液體泄漏L超過(guò) 可檢測(cè)的液體泄漏越多。如果將最小可檢測(cè)液體泄漏作為參考變量，那么在特定參考?jí)毫r和達(dá)到測(cè)試體積vt時(shí)測(cè)量的壓力之間的偏差量是液體泄漏L的量的量度。如果液體泄漏L超過(guò)利用特定測(cè)試體積 VT可檢測(cè)的液體泄漏，那么這里通過(guò)相應(yīng)地比較一個(gè)或多個(gè)參考特征 曲線或值，可以實(shí)現(xiàn)液體泄漏L的量化。這里，同樣優(yōu)選再次執(zhí)行診斷，并且可能發(fā)生的液體泄漏的時(shí)間 分布得到確定，基于此得到有關(guān)測(cè)量變換器的可靠性、其預(yù)期壽命和/ 或維護(hù)需求或替換需求的預(yù)報(bào)。
當(dāng)然，最后解釋的方法也可以延展至多個(gè)不同測(cè)試體積VT。附圖標(biāo)記列表
1壓力測(cè)量腔
3壓力傳感器
壓力傳遞裝置
7隔膜
9毛細(xì)管
11壓力接收腔
13薄膜載體
15密封的內(nèi)部空間
16薄膜床
17液體
19通孔
21連接線
23填充開(kāi)口
25測(cè)試元件
25a微機(jī)械膜盒
25b活塞
27分離的凹座
29分析單元
30測(cè)量電子裝置
31控制單元
18
權(quán)利要求
1.壓力測(cè)量變換器，包括設(shè)置在壓力測(cè)量腔(1)中的壓力傳感器(3)；連接至所述壓力測(cè)量腔(1)的壓力傳遞裝置(5)，該壓力傳遞裝置被隔膜(7)相對(duì)于外部密封，在測(cè)量操作中，待測(cè)的壓力(pM)作用于該隔膜的外側(cè)面；密封的內(nèi)部空間(15)，該內(nèi)部空間包括所述壓力傳遞裝置(5)和所述壓力測(cè)量腔(1)的內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間被充滿了壓力傳遞液體(17)，在測(cè)量操作期間，該壓力傳遞液體用于將作用于所述隔膜(7)的壓力傳遞至所述壓力傳感器(3)；和用于診斷液體泄漏(L)的裝置，該裝置具有設(shè)置在所述密封的內(nèi)部空間(15)中的測(cè)試元件(25)，其處于所述內(nèi)部空間(15)之內(nèi)的外部體積(V)為了診斷液體泄漏(L)而可減小，并且該裝置還包括分析單元(29)，該分析單元在診斷期間用于依賴于所述測(cè)試元件(25)的體積減小(ΔV)而檢測(cè)由所述壓力傳感器(3)測(cè)量的壓力(P)，并且基于這個(gè)依賴于所述體積減小(ΔV)測(cè)量的壓力(P)而識(shí)別是否有液體(17)排出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓力測(cè)量變換器，其中測(cè)試元件(25) 的最大可實(shí)現(xiàn)體積減小(AVmax)被取決于在無(wú)載狀態(tài)中隔膜(7)與 其隔膜床(16)之間包圍的液體體積而選擇，使得當(dāng)測(cè)試元件(25) 為最小體積時(shí)，隔膜(7)貼靠在隔膜床(16)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的壓力測(cè)量變換器，其中測(cè)試元件(25) 包括壓電元件，其體積能夠通過(guò)施加電壓而減小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量變換器，其中測(cè)試元件是微 機(jī)械膜盒(25a)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力測(cè)量變換器，其中測(cè)試元件包括 可移動(dòng)的活塞(25b)。
6. 用于診斷在前述任一權(quán)利要求所述的壓力測(cè)量變換器的液體 泄漏(L)的方法，其中所述測(cè)試元件(25)的體積(V)減小，直至所述測(cè)量的壓力(p) 出現(xiàn)非線性下降，或者直至達(dá)到對(duì)于所述體積減小的上限(AVmax); 以及在出現(xiàn)非線性下降的情況，將相應(yīng)的體積減小(AV)與在完好的 壓力測(cè)量變換器的情況中記錄的參考值(AVR)進(jìn)行比較；以及基于所述相應(yīng)的體積減小(AV)與所述參考值(AVR)之間的差， 量化可能發(fā)生的液體泄漏(L)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中 重新執(zhí)行診斷，確定可能發(fā)生的液體泄漏(L)的時(shí)間分布，并且 基于這個(gè)分布而得到關(guān)于測(cè)量變換器的可靠性、其預(yù)期壽命和/ 或維護(hù)需求或替換需求的預(yù)報(bào)。
8. 用于診斷根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一條所述的壓力測(cè)量變換器 的液體泄漏(L)的方法，其中所述測(cè)試元件(25)的體積(V)被減小至測(cè)試體積(VT); 檢測(cè)相應(yīng)的利用所述壓力傳感器(3)測(cè)量的壓力(Pt);以及 與預(yù)定的參考?jí)毫?pR)比較；以及 基于該比較，判斷是否存在液體泄漏(L)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于診斷壓力測(cè)量變換器的液體泄漏 (L)的方法，其中測(cè)量的壓力(Pt)與參考值(pR)比較，并且當(dāng)測(cè)量的壓力(p)小于參考值(Pt)時(shí)，分析單元(29)診斷出液體泄漏(L)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于診斷壓力測(cè)量變換器的液體泄漏 (L)的方法，其中基于測(cè)量的壓力(p)與參考值(Pt)之間的差， 量化診斷的液體泄漏(L)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于診斷壓力測(cè)量變換器的液體泄漏 (L)的方法，其中測(cè)量的壓力(Pt)與參考值(Pr)比較，并且 當(dāng)測(cè)量的壓力(p)大于參考值(Pt)時(shí)，分析單元(29)診斷出 導(dǎo)致與環(huán)境壓力均等的損壞。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于診斷在充滿壓力傳遞液體的壓力測(cè)量變換器中的液體泄漏的方法和裝置。其中，壓力測(cè)量變換器包括設(shè)置在壓力測(cè)量腔(1)中的壓力傳感器(3)；和連接至壓力測(cè)量腔(1)的壓力傳遞裝置(5)，其被隔膜(7)相對(duì)于外部密封，在測(cè)量操作中，待測(cè)壓力作用于該隔膜，壓力測(cè)量變換器還包括密封的內(nèi)部空間(15)，該內(nèi)部空間包括壓力傳遞裝置(5)和壓力測(cè)量腔(1)的內(nèi)部空間，并且被充滿壓力傳遞液體(17)。在測(cè)量操作期間，該壓力傳遞液體用于將作用于隔膜(7)的壓力傳遞至壓力傳感器(3)。并且這種壓力測(cè)量變換器還包括用于檢測(cè)液體泄漏(L)的裝置。該裝置具有設(shè)置在密封的內(nèi)部空間(15)中的測(cè)試元件(25)，其外部體積為了診斷液體泄漏(L)而可減小。用于檢測(cè)液體泄漏(L)的裝置還包括分析單元(29)，其在診斷期間用于依賴于測(cè)試元件(25)的體積減小(ΔV)而檢測(cè)由壓力傳感器(3)測(cè)量的壓力(P)并且基于這個(gè)根據(jù)體積減小(ΔV)而測(cè)量的壓力(P)而識(shí)別是否有液體(17)泄漏。
文檔編號(hào)G01L27/00GK101517388SQ200780033867
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月12日
發(fā)明者沃爾夫?qū)さず罓?申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司