專利名稱：用于變化溫度情況下的壓力測(cè)量的方法及用于變化溫度情況下的壓力測(cè)量的壓力測(cè)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在變化溫度情況下的壓力測(cè)量的方法以及用于這種目的的壓力測(cè)量傳感器。已知的是壓力測(cè)量傳感器具有對(duì)溫度的交叉敏感性(cross sensitivity), 使得通常校正溫度對(duì)壓力測(cè)量的影響。然而，在已建立校正方法的情況下，假設(shè)了均衡 (equilibrium)狀態(tài)，該均衡狀態(tài)不適合以恰當(dāng)?shù)姆绞娇紤]時(shí)間變化的溫度梯度的影響。
背景技術(shù)：
Petit等人在US 2005/0000290A1中公開了一種方法，其中使用了溫度關(guān)于時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)以及溫度關(guān)于時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)，以補(bǔ)償溫度梯度的影響。Darmhauer等人在DE 102006050451A1中公開了一種壓力測(cè)量設(shè)備，該壓力測(cè)量設(shè)備基于對(duì)溫度跳變的特征階躍響應(yīng)來使用相應(yīng)的壓力測(cè)量單元的取決于時(shí)間的積分溫度，以便補(bǔ)償溫度對(duì)壓力測(cè)量值的影響。對(duì)于溫度改變的速率是對(duì)溫度梯度的度量而導(dǎo)致其對(duì)壓力測(cè)量值的影響不能再用均衡模型來補(bǔ)償而言，針對(duì)補(bǔ)償考慮到溫度改變的速率或者溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的方法在理論上是正確的。然而，Petit等人的工作在一定程度上是有缺陷的，其在某種程度上將壓力測(cè)量傳感器描述為完全通過當(dāng)前參數(shù)確定的馬爾科夫(Markov)系統(tǒng)。這種假設(shè)對(duì)于特定系統(tǒng)來說可能是恰當(dāng)?shù)?，但是?duì)于現(xiàn)實(shí)生活中的壓力測(cè)量設(shè)備來說它肯定沒有普遍適用性，其中不同的材料在接口處機(jī)械地對(duì)接，系統(tǒng)的行為可以通過其先前的歷史來共同確定的，尤其是在材料(至少部分地)不僅是彈性的而且替代地還具有塑性的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于補(bǔ)償溫度梯度對(duì)壓力測(cè)量傳感器的影響的改進(jìn)的方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種實(shí)現(xiàn)這樣的方法的壓力測(cè)量傳感器。根據(jù)本發(fā)明這些目的通過權(quán)利要求1中限定的方法以及權(quán)利要求9中限定的壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的用于補(bǔ)償溫度梯度對(duì)壓力測(cè)量傳感器的影響的方法包括下述步驟記錄溫度信號(hào)T (t)，確定溫度信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dT/dt，利用取決于時(shí)間導(dǎo)數(shù)的校正函數(shù)來校正壓力測(cè)量值，其特征在于，作為時(shí)間導(dǎo)數(shù)符號(hào)的函數(shù)，選擇另一個(gè)校正函數(shù)，或者選擇同類型函數(shù)中的其他系數(shù)。 在本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)中，在dT/dt的一個(gè)符號(hào)的情況下應(yīng)用的校正函數(shù)Ρ。。
(Τ, TQ，dT/dt)對(duì)壓力測(cè)量值具有比在dT/dt的另一符號(hào)的情況下應(yīng)用的校正函數(shù)更大的影響， 特別是其保持 I Pcorr (T，T。，dT/dt) / (dT/dt) I 對(duì)于 dT/dt < 0
小于Pcorr (Τ, T0, dT/dt) / (dT/dt) I 對(duì)于 dT/dt > 0。在本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)中，校正函數(shù)與溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dT/dt成比例，其中例如， 僅當(dāng)dT/dt的幅度超過參考值Rfait時(shí)應(yīng)用校正函數(shù)。在該限值之下，可以省略用于動(dòng)態(tài)溫度效應(yīng)的校正。在本發(fā)明的另一個(gè)改進(jìn)中，校正函數(shù)與和數(shù)成比例，該和數(shù)包含常數(shù)以及系數(shù)與當(dāng)前溫度和起始溫度Ttl之間差的乘積。起始溫度Ttl特別是下述溫度當(dāng)在校正循環(huán)中溫度關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的幅度第一次超過參考值Rfait時(shí)測(cè)量的溫度。本發(fā)明的壓力測(cè)量裝置包括殼體；壓力測(cè)量單元，該壓力測(cè)量單元被布置在該殼體中；以及溫度傳感器，該溫度傳感器被布置在該殼體中，其中壓力測(cè)量單元通過殼體開口可與介質(zhì)壓力接觸，其中壓力測(cè)量單元具有轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器輸出取決于壓力的主信號(hào)，其中溫度傳感器記錄與壓力測(cè)量單元的行為相關(guān)的溫度、并且輸出與這樣的溫度相對(duì)應(yīng)的溫度信號(hào)，其中壓力測(cè)量傳感器進(jìn)一步包含處理電路，以便于提供壓力測(cè)量值，該壓力測(cè)量值依賴于主信號(hào)、溫度信號(hào)和溫度信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，其中時(shí)間導(dǎo)數(shù)對(duì)于壓力測(cè)量值的影響程度取決于時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。在本發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)中，壓力測(cè)量傳感器包括壓力測(cè)量單元，該壓力測(cè)量單元通過殼體開口直接與介質(zhì)接觸，其中密封環(huán)被軸向地夾持在圍繞殼體開口的殼體壁和壓力測(cè)量單元的端面之間。在本發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)中，密封環(huán)包括彈性體。在本發(fā)明的該進(jìn)一步的改進(jìn)的實(shí)施例中，密封環(huán)由殼體壁的一部分徑向地支撐。在本發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)中，壓力測(cè)量單元包括陶瓷壓力測(cè)量單元，尤其是帶有剛玉的測(cè)量膜和剛玉的平臺(tái)的測(cè)量單元。在本發(fā)明的該進(jìn)一步的改進(jìn)的實(shí)施例中，以活性釬焊(active braze)來接合該測(cè)量膜和該平臺(tái)。在本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的壓力測(cè)量傳感器的殼體包括金屬材料， 尤其是鋼。在進(jìn)一步的改進(jìn)中，為補(bǔ)償動(dòng)態(tài)溫度影響提供參考的溫度傳感器與壓力測(cè)量單元熱接觸。尤其是，溫度傳感器可以布置在壓力測(cè)量單元的平臺(tái)的后表面上。在本發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)中，由壓力測(cè)量傳感器輸出的壓力測(cè)量值以兩階段方法來確定，其中，首先，在考慮到主信號(hào)和溫度信號(hào)的情況下獲得壓力測(cè)量值，并且其中，當(dāng)溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dT/dt的幅度超過參考值Rfait時(shí)發(fā)生用于動(dòng)態(tài)溫度波動(dòng)的接下來的補(bǔ)償。


現(xiàn)在將基于附圖中圖示的實(shí)施例的示例來解釋本發(fā)明，附圖示出如下圖1是周期性出現(xiàn)溫度跳變的測(cè)量數(shù)據(jù)；圖2是用于在不同起始溫度的情況下的正的溫度跳變以及用于負(fù)的溫度跳變的壓力校正函數(shù)的實(shí)施例示例的時(shí)間曲線；以及圖3是本發(fā)明的壓力測(cè)量傳感器的實(shí)施例的示例。
具體實(shí)施例方式圖1中圖示的測(cè)量數(shù)據(jù)示出了壓力測(cè)量傳感器的零點(diǎn)波動(dòng)，該壓力測(cè)量傳感器由于介質(zhì)改變而交替地經(jīng)歷在4攝氏度到150攝氏度之間的溫度跳變。在這樣的情況下，以 T標(biāo)記的曲線示出了溫度信號(hào)，該溫度信號(hào)由本發(fā)明的壓力測(cè)量傳感器的溫度傳感器來記錄，并且該溫度信號(hào)僅根據(jù)特征時(shí)間常數(shù)來遵循溫度跳變。以Ps標(biāo)記的曲線示出了壓力測(cè)量值，基于本發(fā)明的壓力測(cè)量傳感器的壓力測(cè)量單元的轉(zhuǎn)換器的主信號(hào)并且基于與壓力測(cè)量傳感器相關(guān)聯(lián)的溫度傳感器的溫度信號(hào)來確定該壓力測(cè)量值。清楚的是，在正的溫度跳變的情況下壓力信號(hào)的零點(diǎn)明顯朝著負(fù)值移動(dòng)，并且在負(fù)的溫度跳變的情況下零點(diǎn)移動(dòng)到正的區(qū)域中。在該圖中，很明顯，負(fù)的溫度跳變情況下壓力零點(diǎn)松弛(relax)從而接近真實(shí)值明顯比在正的溫度跳變的情況下更快。這種不同行為的原因?qū)⒃谙旅孢M(jìn)一步探尋。以ρ標(biāo)記的曲線示出了對(duì)曲線Ps中所示的數(shù)據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的方法之后零點(diǎn)信號(hào)的曲線。在這樣的情況下，清楚的是，在短的過沖(overshooting)之后已經(jīng)校正的壓力信號(hào)非?？焖俚胤祷氐搅泓c(diǎn)附近的容差帶，并且實(shí)際上，與是正的溫度跳變還是負(fù)的溫度跳變無關(guān)。對(duì)于圖1中的數(shù)據(jù)，根據(jù)下述等式來確定要輸出的壓力測(cè)量值，T)
權(quán)利要求
1.一種用于補(bǔ)償溫度梯度對(duì)壓力測(cè)量轉(zhuǎn)換器的影響的方法，包括下述步驟 記錄壓力信號(hào)&(t)，記錄溫度信號(hào)T (t)， 探知壓力測(cè)量值ps(Sp(t),T(t)) 確定所述溫度信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dT/dt， 以取決于所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的校正函數(shù)校正所述壓力測(cè)量值， 其特征在于，作為所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)的函數(shù)，選擇另一個(gè)校正函數(shù)，或者選擇同類型的函數(shù)中的其他系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在dT/dt的一個(gè)符號(hào)的情況下應(yīng)用的校正函數(shù)， Pcorr (T，T0, dT/dt)，對(duì)所述壓力測(cè)量值具有比在dT/dt的另一符號(hào)的情況下應(yīng)用的校正函數(shù)更大的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中Pcorr (T, T0, dT/dt) / (dT/dt) I 對(duì)于 dT/dt < 0 小于Pcorr (Τ, T0, dT/dt) / (dT/dt) I 對(duì)于 dT/dt > 0。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述校正函數(shù)與所述溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù) dT/dt成比例。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求之一所述的方法，其中，僅當(dāng)dT/dt的幅度超過參考值Rtoit時(shí)應(yīng)用所述校正函數(shù)。
6.根據(jù)前面權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述校正函數(shù)與和數(shù)成比例，所述和數(shù)包含常數(shù)以及系數(shù)與當(dāng)前溫度和溫度跳變開始處的起始溫度Ttl之間的差的乘積。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的方法，其中，所述起始溫度Ttl是在校正循環(huán)中第一次 dT/dt > Rtoit時(shí)測(cè)量的溫度。
8.根據(jù)前面權(quán)利要求之一所述的方法，其中，由所述壓力測(cè)量轉(zhuǎn)換器輸出的所述壓力測(cè)量值以兩階段方法來探知，其中，首先，考慮到主信號(hào)和所述溫度信號(hào)來獲得壓力測(cè)量值，并且其中，當(dāng)所述溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dT/dt的幅度超過參考值Rtoit時(shí)發(fā)生對(duì)于動(dòng)態(tài)溫度波動(dòng)的接下來的補(bǔ)償。
9.一種壓力測(cè)量傳感器(1)，包括殼體(5)，所述殼體(5)具有殼體開口(14)； 在所述殼體中布置的壓力測(cè)量單元(Ia)； 在所述殼體中布置的溫度傳感器(11)，其中，通過所述殼體開口(14)，所述壓力測(cè)量單元(Ia)可與介質(zhì)壓力相接觸， 其中，所述壓力測(cè)量單元(Ia)具有轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器輸出取決于壓力的主信號(hào)， 其中，提供所述溫度傳感器(11)以記錄與所述壓力測(cè)量單元的行為相關(guān)的溫度，并且輸出與這樣的溫度相對(duì)應(yīng)的溫度信號(hào)，其中，所述壓力測(cè)量傳感器進(jìn)一步包括處理電路(12)，以便提供壓力測(cè)量值，所述壓力測(cè)量值取決于所述主信號(hào)、所述溫度信號(hào)和所述溫度信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，其中，所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)對(duì)所述壓力測(cè)量值的影響程度取決于所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓力測(cè)量傳感器，其中，所述壓力測(cè)量單元通過所述殼體開口(14)可直接與所述介質(zhì)接觸，其中密封環(huán)(6)被軸向地夾持在圍繞所述殼體開口的徑向向內(nèi)作用的肩部(13)和所述壓力測(cè)量單元(Ia)的端面之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓力測(cè)量傳感器，其中，所述密封環(huán)由所述殼體壁的一部分徑向地支撐。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一所述的壓力測(cè)量傳感器，其中，所述壓力測(cè)量單元包括具有剛玉的測(cè)量膜和剛玉的平臺(tái)的陶瓷壓力測(cè)量單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12之一所述的壓力測(cè)量傳感器，其中，所述殼體包括金屬，尤其是鋼。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一所述的壓力測(cè)量傳感器，其中，為補(bǔ)償動(dòng)態(tài)溫度影響參考的所述溫度傳感器與所述壓力測(cè)量單元熱接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14之一所述的壓力測(cè)量傳感器，其中，將所述溫度傳感器布置在所述壓力測(cè)量單元的平臺(tái)的后表面上，或者靠近所述后表面。
全文摘要
一種用于補(bǔ)償溫度梯度對(duì)壓力測(cè)量轉(zhuǎn)換器的影響的方法，包括如下步驟記錄壓力信號(hào)Sp(t)，記錄溫度信號(hào)T(t)，探知壓力測(cè)量值ps(Sp(t)，T(t))，確定溫度信號(hào)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)dT/dt，以取決于時(shí)間導(dǎo)數(shù)的校正函數(shù)校正該壓力測(cè)量值，其特征在于，作為該時(shí)間導(dǎo)數(shù)的符號(hào)的函數(shù)，選擇另一個(gè)校正函數(shù)，或者選擇同類型的函數(shù)中的其他系數(shù)。
文檔編號(hào)G01L19/04GK102472679SQ201080033393
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者伊戈?duì)枴じ裉芈? 托馬斯·尤林, 曼紐爾·利特克, 艾爾瑪·沃斯尼察 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司