本發(fā)明涉及一種如獨立權利要求前序部分所述的壓力傳感器。

背景技術：

壓力傳感器是眾所周知并被廣泛地使用。利用壓電式壓力傳感器并按照內燃機的壓力指示，根據(jù)曲軸位置或時間來檢測存在于壓力室中的缸壓力。內燃機包括四沖程發(fā)動機和二沖程發(fā)動機，例如奧托發(fā)動機、柴油發(fā)動機、汪克爾發(fā)動機等。在船用柴油發(fā)動機中，可以借助于壓力傳感器對缸壓力進行長期監(jiān)測。利用壓電式壓力傳感器可以快速地檢測壓力變化，其通常在150至250bar的范圍內，但是在預點火和發(fā)動機突爆時也具有500bar和更高的壓力峰值。壓電式壓力傳感器也可用于對噴氣發(fā)動機、燃氣渦輪機、蒸汽輪機、蒸汽機等的壓力監(jiān)測中。

專利文獻CH394637A1公開了一種這樣的壓電式壓力傳感器。該壓電式壓力傳感器具有膜，該膜通過壓力室的孔直接伸入到壓力室中。膜的邊緣與壓電式壓力傳感器的殼體焊接在一起。由膜檢測到的壓力變化作用在靠近膜設置在殼體中的壓電式接收器上。壓力變化在壓電式接收器上產生電極化電荷，該電極化電荷通過電極作為信號被接收。該信號與壓力變化的大小成比例。電極設置在壓電式接收器上。信號通過電導體從電極傳輸?shù)接糜谛盘柧€纜至分析單元的插拔連接的插座上。該插座被安裝在殼體的背向膜的一側。

然而本發(fā)明并不限于壓電式壓力傳感器。專利文獻EP0140992A1示出了一種壓阻式壓力傳感器，其中，被施加有壓阻的接收器在由膜檢測到的壓力變化的作用下產生信號。電極與壓電電阻器的連接點電連接，并且通過滑動套筒形式的引線將信號從接收器的殼體導出并通過與電導體的股線相對的接觸表面?zhèn)鬏數(shù)椒治鰡卧?/p>

壓力傳感器在持續(xù)的使用中處于電機振動和200℃以及更高的高溫下。這會在電極、連接點、插拔連接部和引線的接觸表面上導致微摩擦和摩擦侵蝕，這會削弱信號傳導部的機械穩(wěn)定性。另外，信號線纜護套在高溫下可能會脫氣，這些氣體在電極、連接點、插拔連接部和引線的接觸表面上通過摩擦聚合局部地結網(wǎng)，并在那里形成沉積物。并且在高溫下可能會出現(xiàn)非惰性金屬的擴散，并在電極、連接點、插拔連接部和引線的接觸表面上局部形成氧化層。這些影響可以單獨或組合地出現(xiàn)。其結果是改變了信號傳導時的電阻。由此使得電接觸電阻可以從mΩ范圍增大多個數(shù)量級至MΩ范圍，并使傳導至分析單元上的信號發(fā)生失真，這將導致錯誤的信號分析。通常，在高溫下確保信號傳導部的電絕緣也是非常重要的，因為其會改變壓力傳感器的部件的漏電電流并使信號傳導失真。在高溫下，壓力傳感器的部件的不同膨脹系數(shù)還可能局部地導致機械應力。最后，壓力傳感器的部件在高溫下會過早地老化。這種熱誘導機械應力和過早老化對壓力傳感器的使用壽命有不利的影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提出一種壓力傳感器，其能夠在信號傳導中有效地避免信號失真。本發(fā)明的另一目的在于提出一種壓力傳感器，其中，信號傳導部和分析單元在持續(xù)、強烈的電機振動下也能夠機械穩(wěn)定地設置。本發(fā)明的又一目的在于提出一種壓力傳感器，其中，壓力傳感器的組件即使在高溫下也很大程度地沒有機械應力，并且不會過早老化。最后，該壓力傳感器可以成本低地制造。

本發(fā)明的至少一個目的通過獨立權利要求的特征來實現(xiàn)。

本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，其具有傳感器組件和分析單元；所述傳感器組具有接收器和電極組件；接收器在壓力變化的作用下產生信號，并由電極組件將信號傳導至分析單元；在此，分析單元具有電路板；在此，電路板的基底材料是電絕緣的，并在室溫下具有大于/等于10¹⁴Ωcm的特定通過電阻(Durchgangswiederstand)；在此，電路板具有朝向傳感器組的高溫區(qū)域和背向傳感器組的常溫區(qū)域。

電路板在高溫區(qū)域中和常溫區(qū)域中的這種設計使得壓力傳感器的組件能夠根據(jù)其持續(xù)使用溫度特定地設置在電路板上。電路板的基底材料是電絕緣的，并在室溫下具有大于/等于10¹⁵Ωcm的特定通過電阻，因此即使在200℃以及更高的高溫下也能獲得足夠的泄漏電流抗性，由此能夠在信號傳導中有效地避免信號失真。優(yōu)選將電路板的電子器件裝配在常溫區(qū)域中，由此能夠避免電子器件的提前老化。

附圖說明

下面借助基于壓電式壓力傳感器的附圖示例性地對本發(fā)明做詳細說明。其中：

圖1以截面圖示出了具有傳感器組件和分析單元的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式；

圖2以截面圖示出了具有傳感器組件和分析單元的壓電式壓力傳感器的第二種實施方式；

圖3以截面圖示出了根據(jù)圖1或圖2的傳感器組件的一種優(yōu)選的實施方式；

圖4以俯視圖示出了根據(jù)圖1的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的一部分，在此沒有分析單元殼體和電絕緣元件；

圖5示出了根據(jù)圖1或圖4的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的電路板的視圖；

圖6以俯視圖示出了根據(jù)圖1、圖4或圖5的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的電路板；

圖7以俯視圖示出了根據(jù)圖2的壓電式壓力傳感器的第二種實施方式的一部分，在此沒有分析單元殼體和電絕緣元件；

圖8以俯視圖示出了根據(jù)圖2或圖7的壓電式壓力傳感器的第二種實施方式的電路板；

圖9示出了根據(jù)圖2、圖7或圖8的壓電式壓力傳感器的第二種實施方式的電路板；

圖10以放大的俯視圖示出了根據(jù)圖4的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的區(qū)域A；

圖11以放大的俯視圖示出了根據(jù)圖7的壓電式壓力傳感器的第二種實施方式的區(qū)域B；

圖12示出了在安裝有電絕緣元件的情況下，根據(jù)圖4的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的一部分；

圖13示出了在安裝有電絕緣元件之后，根據(jù)圖4的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的一部分；

圖14以橫截面圖示出了根據(jù)圖12或圖13的電絕緣元件；

圖15示出了在傳感器組件的電極組件與分析單元的電路板形狀配合地連接之前，根據(jù)圖1、圖4、圖12或圖13的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的俯視圖；

圖16示出了在傳感器組件的電極組件與分析單元的電路板形狀配合地連接之后，根據(jù)圖1、圖4、圖12、圖13或圖15的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的俯視圖；和

圖17以放大的俯視圖示出了根據(jù)圖15的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式的區(qū)域C。

其中，附圖標記列表如下：

A，B，C 放大的區(qū)域

AA′，BB′，CC′ 軸線

AB 徑向平面

1 壓力傳感器

2 傳感器組件

5 分析單元

20 傳感器殼體組件

20.1 錐形密封件

20.2 傳感器法蘭

20.3 傳感器殼體框架

21 膜

22 接收器

22.1，22.3 支承元件

22.2 壓電式接收器元件

23 電極組件

23.1 電荷拾取部

23.2 電荷傳導部

25 電絕緣體

26 補償元件

50 分析單元殼體

51 電路板

51.1 高溫區(qū)域

51.2 常溫區(qū)域

52.1，52.2 加強元件

52.3，52.3′ 插鎖元件

52.4 窗口

52.5 彎曲部

52.6，52.6′，52.6″ 區(qū)域

53 電連接元件

53.0 襯套狀的適配器

53.1 環(huán)形的適配器

53.2 補償元件

54 信號線纜法蘭

55 信號線纜

具體實施方式

圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的壓電傳感器1的兩種實施方式的截面。這些截面沿著已完成插入并組裝好的壓電式壓力傳感器1的縱軸線CC′示出?？v軸線CC′、豎直軸線AA′和水平軸線BB′相互垂直。沿縱軸線CC′的方向也被稱為縱向方向，垂直于該縱向方向的方向也被稱為徑向方向。豎直軸線AA′和水平軸線BB′展開成徑向平面AB。徑向方向位于該徑向平面AB中。壓電式壓力傳感器1及其組件在橫截面上關于縱向軸線CC′基本上為圓形。形容詞“基本上”包括±10％的圓形形狀變化。但是在本發(fā)明的認知中，壓電式壓力傳感器及其組件在橫截面上也可以是矩形、多邊形等。因此，例如電路板51是矩形的。

壓電式壓力傳感器1的組件可以機械地相互接觸或者機械地彼此連接。在本發(fā)明中，機械接觸是指多個組件只是彼此直接碰觸，而機械連接是指多個組件材料配合、力配合或形狀配合地彼此固定。也就是說，機械接觸不是機械連接。機械接觸不是壓力密封的(druckdicht)。形容詞“壓力密封的”是指對抗10bar以上壓力變化的穩(wěn)定性。

壓電式壓力傳感器1具有傳感器組件2和分析單元5。分析單元5與傳感器組件2直接地電連接和機械連接，如圖1和圖2所示。圖3示出了作為半成品的傳感器組件2。分析單元5也是半成品，其具有如圖4至圖9和圖12至圖14中所示的多個組件。圖10、圖11和圖17示出了傳感器組件2與分析單元5的電連接和機械連接的區(qū)域A、B和C的放大俯視圖。圖15和圖16示出了傳感器組件2與分析單元5建立電連接和機械連接的方法。

傳感器組件2設置在壓電式壓力傳感器1的前部區(qū)域中，其具有膜21、傳感器殼體組件20、壓電式接收器22和電極組件23。壓電式壓力傳感器1與壓力室的壁機械連接，并且膜21通過孔直接伸入到壓力室中。這種機械連接通過力配合或形狀配合來實現(xiàn)。壓電式壓力傳感器1的前部區(qū)域在壓電式壓力傳感器1的使用過程中靠近壓力室而處于持續(xù)、強烈的電機振動和高溫下。對于壓電式壓力傳感器1及其組成部件而言，形容詞“前部”是指朝向膜21的區(qū)域，而“后部”是指背向膜21的區(qū)域。

傳感器組件2具有傳感器殼體組件20、錐形密封件20.1和傳感器法蘭20.2。傳感器法蘭20.2也被稱為加強殼體20.2。傳感器法蘭20.2收納壓電式壓力傳感器1的壓電式接收器22和與其相鄰的部件。傳感器法蘭20.2還防止了機械應力的傳遞，該機械應力是由壓電式壓力傳感器1與壓力室壁的機械連接導致的，該機械應力經過傳感器殼體組件20到達壓電式接收器22，并且會干擾對壓力變化的檢測和使信號失真。錐形密封件20.1和傳感器法蘭20.2由柔性的機械材料(例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金等)制成，并且機械地相互連接。這種機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等。優(yōu)選錐形密封件20.1和傳感器法蘭20.2由導電材料制成。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以實現(xiàn)無傳感器法蘭的傳感器組件，從而使得傳感器組件僅包括錐形密封件。

端側的膜21由柔性的機械材料制成，例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金等。膜21的邊緣在整個周向上與傳感器法蘭20.2機械連接。這種機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等。由膜21檢測到的壓力變化作為法向力作用在壓電式接收器22上。

壓電式接收器22關于縱軸線CC′直接設置在膜21的后面。壓電式接收器22具有第一支承元件22.1、第二支承元件22.3和壓電式接收器元件22.2。壓電式接收器元件22.2關于縱軸線CC′設置在第一支承元件22.1和第二支承元件22.3之間。支承元件22.1、22.3將法向力均勻地分布在壓電式接收器元件22.2上。支承元件22.1、22.3是圓柱形或中空圓柱形的，并由導電的和機械剛性的材料構成，例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金、導電陶瓷、具有導電涂層的陶瓷等。膜21與第一支承元件22.1平面地機械接觸。并且第一支承元件22.1和第二支承元件22.3與壓電式接收器元件22.2也是平面地機械接觸。這種平面的機械接觸也可以通過機械連接來實現(xiàn)。該機械連接通過形狀配合來實現(xiàn)，例如擴散焊接、熱壓接、釬焊等。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以在沒有支承元件的情況下實現(xiàn)壓電式接收器，或者在僅有位于膜和壓電式接收器之間的支承元件的情況下實現(xiàn)壓電式接收器。

壓電式接收器元件22.2是圓柱形的或中空圓柱形的，并由壓電材料制成，例如石英(SiO₂單晶)、鍺酸鎵鈣(Ca₃Ga₂Ge₄O₁₄或CGG)、硅酸鎵鑭(La₃Ga₅SiO₁₄或LGS)、電氣石、正磷酸鎵、壓電陶瓷等。壓電式接收器元件22.2被如下地定向：其對于待接收的壓力變化具有較高的靈敏度。優(yōu)選壓電式接收器元件22.2被如下地定向：在受到法向力作用的相同表面上也產生電極化電荷。該法向力可以被加載或卸載地作用在該表面上。在通過法向力進行機械加載時，產生帶有第一符號(例如負的)的電極化電荷；在通過法向力進行機械卸載時，產生帶有與第一符號相反的第二符號的電極化電荷。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員當然也可以使用一個以上的壓電式接收器元件。

電極組件23在壓電式接收器22的背向膜21的一側關于縱軸線CC′被直接設置在壓電式接收器22的后面。電極組件23具有圓柱形的電荷拾取部(Ladungsabgriff)23.1和桿形的電荷傳導部23.2。電荷拾取部23.1和電荷傳導部23.2彼此電連接。電極組件23由導電材料制成，例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金等。電荷拾取部23.1和電荷傳導部23.2可以是一體化的，或者機械地相互連接。優(yōu)選電極組件23的材料的線性熱膨脹系數(shù)在10至18ppm/℃的范圍內，優(yōu)選在10至12ppm/℃的范圍內。任何形式的機械連接都是可以的，例如材料配合、形狀配合和力配合。

電荷拾取部23.1的前表面如下地與第二支承元件22.3的電荷輸出后表面平面地電接觸：使得即使在法向力作用的情況下也不會出現(xiàn)具有局部高電壓和泄漏電流的非接觸區(qū)域。電荷拾取部23.1和第二支承元件22.3的平面電接觸通過平面的機械接觸來實現(xiàn)。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以通過機械連接來實現(xiàn)平面的機械接觸。這種機械連接通過材料配合實現(xiàn)，例如擴散焊接、熱壓接、釬焊等。

具有第一符號的電極化電荷被電極組件23作為信號接收，并被傳導至分析單元5上。具有第二符號的電極化電荷被膜21或者接地的傳感器法蘭20.2的夾套作為回傳信號接收，并被傳導至分析單元5上。該信號或回傳信號的電流強度為1pA的數(shù)量級，因此非常小，故而可以被流經電絕緣材料的泄漏電流失真。盡管在圖中未示出，但是在本發(fā)明的認知中，信號傳導部也可以通過保護屏蔽件(防護件)來實現(xiàn)，在這里，由導電材料制成的保護屏蔽件包圍信號傳導部，該保護屏蔽件處于信號傳導部的參考電位上。電泄漏電流在參考電位和防護件之間流動。如果電位差等于零，則在防護件和信號傳導部之間沒有電泄漏電流。保護屏蔽件可以包圍信號傳導部、電路板的電信號導體、電路板的電子器件的電接口等。本領域技術人員同樣也可以將具有第二符號的電極化電荷作為其它信號使用。由此，本領域技術人員可以將具有第二符號的電極化電荷以與接地電位電絕緣的方式傳導至分析單元上。這可以通過傳感器殼體組件與分析單元的電磁屏障件的材料配合的電連接(如卷邊(Crimpen)等)來實現(xiàn)。

電極組件23通過電絕緣體25相對于傳感器法蘭20.2電絕緣。電絕緣體25是中空圓柱形的，并由電絕緣的和機械上剛性的材料(例如陶瓷、Al₂O₃陶瓷、藍寶石等)組成。電絕緣體25在電荷拾取部23.1的背向膜21的一側關于縱軸線CC′直接設置在電荷拾取部23.1的后面。電絕緣體25與電荷拾取部23.1平面地機械接觸。電荷傳導部23.2延伸至傳感器組件2的背向壓電式接收器22的端部。

補償元件26補償壓電式壓力傳感器1的組成部件的不同的熱膨脹系數(shù)。補償元件26是中空圓柱形的，并由機械上剛性的材料組成，例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金、陶瓷、Al₂O₃陶瓷、藍寶石等。補償元件26在電絕緣體25的背向膜21的一側關于縱軸線CC′直接設置在電絕緣體25的后面。在根據(jù)圖3的傳感器組件2的實施方式中，補償元件26與電絕緣體25平面地機械接觸。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以替代支承元件地將補償元件設置在電荷拾取部的背向膜的一側。補償元件可以替代第一支承元件地設置在膜和壓電式接收器元件之間，補償元件也可以替代第二支承元件地設置在壓電式接收器元件和電荷拾取部之間。

分析單元5具有分析單元殼體50、電路板51和加強元件52.1、52.2。電路板51和加強元件52.1、52.2設置在分析單元5的分析單元殼體50中。加強元件52.1、52.2沿徑向方向設置在電路板51和分析單元殼體50之間。分析單元5還具有電連接元件53、信號線纜法蘭54和信號線纜55。加強元件52.1、52.2也被稱為電絕緣元件52.1、52.2。分析單元殼體50也被稱為電路板殼體50。

電路板51由基底材料制成，例如聚四氟乙烯、聚酰亞胺、Al₂O₃陶瓷、碳氫化合物-陶瓷層等?；撞牧鲜请娊^緣的并具有特定的容積電阻，該容積電阻在室溫下大于/等于10¹⁵Ωcm，優(yōu)選在室溫下大于/等于10¹⁶Ωcm。該基底材料被設計用于小于/等于280℃的持續(xù)使用溫度。通過這種非常高的特定通過電阻，剛好能夠確保：即使在接近低于280℃的持續(xù)使用溫度下，信號傳導也不會被電泄漏電流失真。優(yōu)選基底材料的線性熱膨脹系數(shù)在10至18ppm/℃范圍內，優(yōu)選在10至12ppm/℃范圍內，其基本上等于電荷傳導部23.2和/或電連接元件53的線性熱膨脹系數(shù)。

電路板51包括高溫區(qū)域51.1和常溫區(qū)域51.2。高溫區(qū)域51.1位于電路板51的前部至中部區(qū)域中。高溫區(qū)域51.1朝向傳感器組件2。常溫區(qū)域51.2位于電路板51的中部至后部區(qū)域中。常溫區(qū)域51.2背向傳感器組件2。在電路板51的高溫區(qū)域51.1中，持續(xù)使用溫度小于/等于280℃。優(yōu)選高溫區(qū)域51.1延伸經過電路板51長度的80％，優(yōu)選經過電路板51長度的50％，優(yōu)選經過電路板51長度的30％，優(yōu)選經過電路板51長度的20％。

電路板51具有電信號導體。該電信號導體由導電材料制成，例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金等。電信號導體利用底側平面地位于電路板51的基底材料上。優(yōu)選電信號導體是多層的，第一層由鈀鎳合金組成，第二層由黃金組成。第一層被直接鍍在電路板51的基底材料上，第二層被汽化滲鍍在第一層上。第一層用作阻擋部，用于阻擋黃金擴散至電路板51的基底材料上。第二層用作侵蝕保護部，其具有較小的電阻和非常良好的可焊性電信號導體的上側要么是開放的(表面微帶(SurfaceMicrostrip))，要么被焊料掩膜覆蓋(涂覆微帶(Coated Microstrip))。優(yōu)選在電路板51的高溫區(qū)域51.1中不設置電信號導體，以避免通過電信號導體的導電材料從高溫區(qū)域51.1到低溫區(qū)域51.2的熱傳導。替代地，在電路板51的高溫區(qū)域51.1中僅設有用于信號傳導的電信號導體，從而使得通過電信號導體的導電材料從高溫區(qū)域51.1到低溫區(qū)域51.2的熱量傳導能夠保持在較低的水平。除了用于信號傳導的電信號導體之外，在電路板51的高溫區(qū)域51.1中不再設有其他的電信號導體。

電路板51裝配有電子器件，例如電阻、電容、半導體元件、處理器等。這些電子優(yōu)選器件僅設置在電路板51的常溫區(qū)域51.2中，從而能夠避免電子器件提前老化。在常溫區(qū)域51.2中，持續(xù)使用溫度小于/等于120℃，從而使得電子器件只需要滿足具有持續(xù)使用溫度上邊界為+125℃的擴展工業(yè)標準，這是具有成本效益的。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員當然也可以使用具有由鎳合金、鈷合金、鐵合金、Al₂O₃陶瓷等所制成的基底的厚層電路，其持續(xù)使用溫度高于500℃，但這相對而言是非常昂貴的。

在電路板51上設有焊料掩膜。焊料掩膜保護電子器件和電信號導體免受侵蝕。焊料掩膜還能夠防止電路板51的基底材料在電路板51裝配電子器件時被釬焊材料浸濕，并由此避免在裝配時形成意外的電連接。優(yōu)選在電路板51的高溫區(qū)域51.1中不設置焊料掩膜。當然，焊料掩膜在室溫下的特定通過電阻基本上小于10¹⁴Ωcm，因此在接近并低于280℃的高溫下不會獲得足夠的泄漏電流抗性，這會導致在信號傳導時發(fā)生信號失真。焊料掩膜在接近并低于280℃的高溫下不是持續(xù)的溫度穩(wěn)定的，并且可能會熔化或燃燒，并因此此損害分析單元的功能性。

電連接元件53通過至少一個電信號導體與電子器件電連接。該電連接通過材料配合實現(xiàn)，例如釬焊、卷邊等。由電極組件23接收的信號通過電荷傳導部23.2被傳導至分析單元5的電連接元件53，并從分析單元5的電連接元件53通過電信號導體被傳導至電路板51。從電極組件23到分析單元5的信號傳導僅通過材料配合來實現(xiàn)。優(yōu)選從接收器22與電極組件23的平面電接觸部到分析單元5的信號傳導僅通過材料配合來實現(xiàn)。在分析單元5中可以將信號電放大并對其進行分析。優(yōu)選信號和回傳信號在分析單元5中均被放大并分析。信號和回傳信號相對于由膜21檢測到的壓力變化的大小成比例。被放大的信號和回傳信號或者已經經過分析的信號和回傳信號通過信號線纜55被傳導。信號線纜55的前端部與電路板51的常溫區(qū)域51.2電連接和機械連接。該電連接和機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如釬焊、卷邊等。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以使電荷傳導部23.2直接與電路板51的電信號導體機械連接和電連接，從而使得信號傳導部不再需要電連接元件53。同樣地，這種電連接和機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如釬焊、卷邊等。

電連接元件53是中空圓柱形的，并且由導電材料構成，例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金等。優(yōu)選電連接元件53的材料的線性熱膨脹系數(shù)在10至18ppm/℃范圍內，優(yōu)選在10至12ppm/℃范圍內。因此，電連接元件53的線性熱膨脹系數(shù)在大小上是可以與傳感器組件2和/或電路板51的線性熱膨脹系數(shù)進行比較的。

在根據(jù)圖1、圖4至圖6、圖10、圖12、圖13和圖15至圖17的壓電式壓力傳感器的第一種實施方式中，電連接元件53具有襯套狀的適配器53.0。優(yōu)選該襯套狀的適配器53.0被切縫。該襯套狀的適配器53.0設置在電路板51的高溫區(qū)域51.1中。為了實現(xiàn)信號傳導，該襯套狀的適配器53.0材料配合地與電路板51的電信號導體相連接。該材料配合通過焊接、擴散焊接、熱壓縮焊接、釬焊等來實現(xiàn)。此外，該襯套狀的適配器53.0與電路板51機械地連接。該機械連接既用于適配器53.0在電路板51上的固定，也用于信號傳導。優(yōu)選該機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等。然而，在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以通過力配合或形狀配合來實現(xiàn)該機械連接。

在根據(jù)圖2、圖7至圖9和圖11的壓電式壓力傳感器1的第二種實施方式中，電連接元件53具有環(huán)形的適配器53.1和補償元件53.2。優(yōu)選該環(huán)形的適配器53.1和補償元件53.2是一體化的。電連接元件53沿著縱軸線CC′延伸。環(huán)形的適配器53.1設置在電連接元件53的前端部上。補償元件53.2機械地承載環(huán)形的適配器53.1。優(yōu)選補償元件53.2具有至少一個拱形部，例如Z拱形部、U拱形部、琴拱形部等。這種拱形部能夠補償壓電式壓力傳感器1的信號傳導組件的線性熱膨脹系數(shù)的差值。該拱形部還能夠補償傳感器組件2和分析單元5的組件沿縱軸線CC′的制造公差。在拱形部的區(qū)域中，補償元件53.2可以膨脹或收縮，并由此減少熱力誘發(fā)的機械應力的發(fā)生和/或將制造公差降低至非臨界值。補償元件53.2延伸經過電路板51的高溫區(qū)域51.1。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以將壓電式壓力傳感器的兩種實施方式彼此結合。由此，第一種實施方式的襯套狀適配器可以結合在第二種實施方式的補償元件的前端部上。

補償元件53.2幾乎延伸經過電路板51的整個高溫區(qū)域51.1。為了實現(xiàn)信號傳導，補償元件53.2在電路板51的低溫區(qū)域51.2中與電路板51的電信號導體材料配合地連接。這種材料配合通過焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等來實現(xiàn)。此外，補償元件53.2與電路板51機械地連接。為了將補償元件53.2固定在電路板51上，優(yōu)選該機械連接通過形狀配合和力配合來實現(xiàn)，其中，補償元件53.2的至少一個腿部插入電路板51的高溫區(qū)域51.1中的至少一個相應的孔中。該腿部是可彈性或塑性變形的，并在插入到孔中時被壓縮，由此產生機械的預緊，該機械預緊形狀配合和力配合地保持腿部不動。優(yōu)選這種彈簧形的腿部是帶形彈簧，其具有兩個彈簧帶，彈簧帶在其前端部和后端部上彼此連接，并在中間的區(qū)域中彼此間隔開。在插入孔中時，兩個彈簧帶在中部區(qū)域中彈性地變形。在本發(fā)明的認知中，用于將補償元件53.2固定在電路板51的高溫區(qū)域51.1中的機械連接也可以通過材料配合來實現(xiàn)。該材料配合通過焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等來實現(xiàn)。

電荷傳導部23.2與電連接元件53組合在一起。電荷傳導部23.2的后端在縱軸線CC′上伸入襯套狀適配器53.0或環(huán)形適配器53.1中。在該區(qū)域中，電荷傳導部23.2的關于縱軸線CC′的外表面和襯套狀適配器53.0或環(huán)形適配器53.1的關于縱軸線CC′的內表面彼此電連接和機械連接。該電連接和機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊、卷邊等。因此，電荷傳導部23.2在局部與電連接元件53是材料配合的。這種局部的材料配合可以通過點焊接或整個周向上的線焊接來實現(xiàn)。這種材料配合的連接能夠防止微摩擦、摩擦侵蝕和摩擦聚合的發(fā)生或者在使用壓電式壓力傳感器1時在電極、連接點、插拔連接部和引線的接觸表面上形成氧化層，并且能夠有效地避免信號失真。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員當然也可以使用其他成型的電連接元件53。因此，電連接元件53可以是板形或碗形的。電荷傳導部23.2不伸入電連接元件53中。為了建立電連接和機械連接，電荷傳導部23.2被放置在板形或碗形的電連接元件53上面。

如圖14中所示，加強元件52.1、52.2在徑向平面AB中被設置在電路板51周圍。加強元件52.1、52.2是中空圓柱形的，并且由熱力學上在溫度至少高達120℃、優(yōu)選為150℃時形狀穩(wěn)定的電絕緣材料構成，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、六福丙烯偏二氟乙烯共聚物(FKM)等。優(yōu)選加強元件52.1、52.2的材料的線性熱膨脹系數(shù)在10至50ppm/℃范圍內。加強元件52.1、52.2局部地圍合電路板51。加強元件52.1、52.2在徑向平面AB中被設置在電路板51和分析單元殼體50之間。優(yōu)選加強元件52.1、52.2局部地沿著縱軸線CC′圍合電路板51。優(yōu)選加強元件52.1、52.2完全地圍合電路板51，在圖14中為在徑向平面AB中以360°進行圍合。電路板51可以沿縱向方向局部地穿過加強元件52.1、52.2。為此，加強元件52.1、52.2可以具有至少一個留空。電路板51通過該留空也可以是從外部局部可見的并且可接近的。

優(yōu)選加強元件52.1、52.2是由多部件組成的，并且由至少兩個碗形件52.1、52.2組成。優(yōu)選這些碗形件52.1、52.2是相同類型的。優(yōu)選碗形件52.1、52.2是相同的部件，這降低了制造成本。碗形件52.1、52.2可以與電路板51機械地連接和/或機械地彼此連接。該機械連接可以通過形狀配合和/或材料配合和/或力配合來實現(xiàn)。該機械連接可以被可逆或不可逆地松脫。優(yōu)選兩個碗形件52.1、52.2通過至少一個突出的插鎖元件52.3、52.3′與電路板51機械地連接和/或彼此連接。優(yōu)選一個碗形件52.1、52.2的插鎖元件52.3、52.3′鎖定在另一碗形件52.1、52.2的相應開口中。優(yōu)選一個碗形件52.1、52.2的插鎖元件52.3、52.3′通過另一碗形件52.1、52.2的相應開口鎖定在電路板51中。優(yōu)選碗形件52.1、52.2關于豎直軸線AA′不是鏡像對稱的。在如圖14所示的碗形件52.1、52.2的橫截面中，碗形件52.1、52.2的兩個突出的插鎖元件52.3、52.3′設置在豎直軸線AA′的左邊和右邊。沿著縱軸線CC′，這兩個插鎖元件52.3、52.3′不是設置在相同的徑向平面AB中，因此右邊的插鎖元件52.3′也以虛線示出。因此，電路板51是設置在兩個碗形件52.1、52.2之間。加強元件52.1、52.2在電荷傳導部23.2和電連接元件53之間的連接區(qū)域中具有至少一個窗口52.4。通過窗口52.4，可以從外部接近電荷傳導部23.2和電連接元件53，并且可以利用接合工具到達。替代地，加強元件52.1、52.2是單件式的。這種單件式的加強元件52.1、52.2沿縱向方向關于電路板51被推移，或者沿徑向方向借助于彎曲支承件關于電路板51翻轉(geklappt)。

加強元件52.1、52.2針對徑向平面AB中的和/或沿縱軸線CC′的機械共振機械地加固電路板51。在使用壓電式壓力傳感器1的過程中，電路板51可以通過電機振動被激發(fā)機械振動。電路板51是振動系統(tǒng)。電機振動具有寬帶的頻率(breites Band mit Frequenzen)。共振頻率是電機的這樣一種頻率：在這種頻率下，振動系統(tǒng)的振幅大于由電機振動的相鄰頻率所激發(fā)的振幅。共振是電路板51以共振頻率進行的振動。優(yōu)選加強元件52.1、52.2將電路板51根據(jù)其運動自由度相對于分析單元殼體50固定在徑向平面AB中。這種固定應當理解為電路板51相對于分析單元殼體50的保持和不可移動性。優(yōu)選設置在碗形件52.1、52.2之間的并與碗形件52.1、52.2機械連接的電路板51構成對抗徑向平面AB中和/或沿著縱軸線CC′的機械共振的剛性體。加強元件52.1、52.2與電路板51線形地或平面地機械接觸。在使用壓電式壓力傳感器1時所出現(xiàn)的電機振動中，這種被強化的電路板51還可以降低在徑向平面AB中和/或沿著縱軸線CC′所激發(fā)的機械共振，這將持續(xù)地降低壓電式壓力傳感器1的參與信號傳導的組件在電路板51的區(qū)域中的機械負載。

針對沿著縱向方向和/或沿著徑向方向的彎曲負載對電路板51所實行的附加加強是通過將分析單元殼體50擠壓連接在加強元件52.1、52.2上來實現(xiàn)的。在此，分析單元殼體50將加強元件52.1、52.2局部地擠壓至電路板51上。通過這種擠壓連接，電荷傳導部23.2和電連接元件53也被機械地、固定不變地定位在窗口52.4中。分析單元殼體50可以沿著縱軸線CC′在加強元件52.1、52.2上移動。加強元件52.1、52.2沿著縱軸線CC′具有多個區(qū)域52.6、52.6′、52.6″。在根據(jù)圖12和圖13的實施方式中，加強元件52.1、52.2具有三個區(qū)域52.6、52.6′、52.6″。優(yōu)選每個區(qū)域52.6、52.6′、52.6″均沿著縱軸線CC′長30mm，優(yōu)選長60mm，優(yōu)選長90mm。分析單元殼體50可以沿著縱軸線CC′在加強元件52.1、52.2上從后部區(qū)域52.6″移動到中部區(qū)域52.6′和從中部區(qū)域52.6′移動到前部區(qū)域52.6。優(yōu)選加強元件52.1、52.2在后部區(qū)域52.6″、中部區(qū)域52.6′和前部區(qū)域52.6中具有不同的外徑。優(yōu)選區(qū)域52.6、52.6′、52.6″分別延伸經過電路板51的長度的33％。因此，加強元件52.1、52.2的外徑沿著縱向方向局部成階梯狀。加強元件52.1、52.2的后部區(qū)域52.6″的外徑小于/等于分析單元殼體50的內徑。分析單元殼體50可以通過手靈活地在加強元件52.1、52.2上移動。加強元件52.1、52.2的中部區(qū)域52.6′的外徑與分析單元殼體50的內徑相比具有小的過度量在過度量較小的情況下，分析單元殼體50可以通過手在加強元件52.1、52.2上移動。加強元件52.1、52.2的前部區(qū)域52.6的外徑與分析單元殼體50的內徑相比具有較大的過度量。在較大過度量的情況下，分析單元殼體50無法再通過手在加強元件52.1、52.2上移動。該過度量被特定于材料地選擇為：擠壓連接不超過允許的機械應力。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以在沒有中部區(qū)域的情況下僅以前部區(qū)域和后部區(qū)域來實現(xiàn)加強元件。此外，本領域技術人員可以實現(xiàn)具有非階梯狀外徑的加強元件，在這種情況下，外徑基本上從后部區(qū)域到前部區(qū)域連續(xù)地增大。

加強元件52.1、52.2將電路板51相對于分析單元殼體50電絕緣。

加強元件52.1、52.2具有至少一個彎曲部52.5，該彎曲部用于補償存在于電路板51、加強元件52.1、52.2和/或分析單元殼體50之間的線性熱膨脹系數(shù)差。彎曲部52.5被構造為沿縱向方向的凹槽。在彎曲部52.5的區(qū)域中，加強元件52.1、52.2可以彈性地膨脹或收縮，并由此將熱力誘導的機械應力降低至非臨界值，特別是能夠由此避免不利于加強元件52.1、52.2功能的塑性變形。在本發(fā)明的認知中，在這種實施方式中，本領域技術人員也可以將該彎曲部實現(xiàn)為加強元件52.1、52.2的材料中的至少一個留空或者固體關節(jié)等。加強元件52.1、52.2減弱了電機振動從傳感器法蘭20.2和分析單元殼體50到電路板51上的傳播，從而使得電機振動被強度衰減地到達電路板51，這將持續(xù)地降低壓電式壓力傳感器1的參與信號傳導的組件在電路板51的區(qū)域中的機械負載。

傳感器法蘭20.2的后部區(qū)域在整個周向上與分析單元殼體50的前部邊緣機械地連接。該機械連接被材料配合地實現(xiàn)，例如通過焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等。傳感器法蘭20.2的后部區(qū)域包括傳感器殼體框架20.3。優(yōu)選傳感器法蘭20.2和傳感器殼體框架20.3是一體的。傳感器殼體框架20.3由至少一個平行于縱軸線CC′取向的支柱組成。如圖10和圖11中所示，優(yōu)選傳感器殼體框架20.3由兩個支柱組成。電路板51的前端部與支柱機械地連接。優(yōu)選該機械連接通過力配合實現(xiàn)，其中，電路板51通過螺絲與支柱的內螺紋螺接。該機械連接也是電連接。優(yōu)選螺絲通過至少一個墊圈與電路板51機械地連接。該墊圈構成支柱、螺絲和電路板51的電信號導體之間的電接觸。墊圈和螺絲由導電材料制成，例如純金屬、鎳合金、鈷合金、鐵合金等。經由兩個支柱的電連接是冗余的。由傳感器法蘭20.2接收的回傳信號通過傳感器殼體框架20.3被傳導至電路板51的電信號導體。回傳信號的從傳感器法蘭20.2到分析單元5的信號傳導僅通過材料配合和力配合的連接來實現(xiàn)。支柱和電路板51之間通過螺絲和墊圈的力配合減弱了由電機振動所引起的沿縱軸線CC′的機械共振。

相應地，信號線纜法蘭54的前部區(qū)域具有至少一個支柱。優(yōu)選信號線纜法蘭54的前部區(qū)域具有兩個支柱。電路板51的后端部與信號線纜法蘭54的支柱機械連接。在此，該機械連接也優(yōu)選通過力配合如下地實現(xiàn)：使電路板51通過螺絲與支柱的內螺紋螺接。

圖12、圖13、圖15和圖16示出了用于制造壓電式壓力傳感器1的方法的步驟。根據(jù)圖3的傳感器組件2和分析單元5作為單獨的半成品來制造。這樣做的優(yōu)點在于，可以隨著分析單元5相對于壓電式壓力傳感器1的變型來制成傳感器組件2的變型，由此降低了制造成本。傳感器組件2的變型包括具有不同膜強度的膜21和/或具有不同使用溫度范圍的壓電式接收器22。分析單元5的變型包括具有不同使用溫度范圍的電路板51和/或不同的信號方式，例如未電放大的電極化電荷、電放大的電極化電荷、電壓等。

傳感器組件2包括設置在傳感器殼體組件20中的膜21、壓電式接收器22、電極組件23和電絕緣體25。分析單元5包括分析單元殼體50、電路板51、加強元件52.1、52.2、電連接元件53、信號線纜法蘭54和信號線纜55。信號線纜55通過信號線纜法蘭54與分析單元5連接。在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員也可以使用電插拔連接件(例如信號線纜插頭等)來替代信號線纜法蘭用于信號線纜與分析單元的連接。

在第一方法步驟中，將電荷傳導部23.2和電連接元件53組合在一起。為此，將電荷傳導部23.2的后端部沿縱軸線CC′移動至電連接元件53中，以使電荷傳導部23.2的后端部伸入電連接元件53中，并使電荷傳導部23.2的關于縱軸線CC′的外表面和電連接元件53的關于縱軸線CC′的內表面局部地機械接觸。

在另一方法步驟中，使電路板51的前端部與傳感器殼體框架20.3機械地連接。該機械連接通過如下的力配合來實現(xiàn)：電路板51通過螺絲與傳感器殼體框架20.3的支柱的內螺紋螺接。

在接下來的方法步驟中，加強元件52.1、52.2與電路板51機械地連接和/或彼此連接。該形狀配合和/或力配合在圖12和圖13中示出。優(yōu)選一個加強元件52.1、52.2的多個插鎖元件52.3、52.3′被鎖定在另一加強元件52.1、52.2的相應開口中，并且針對沿著縱軸線CC′和/或沿著水平軸線BB′的彎曲負載實現(xiàn)對電路板51的機械強化。

在接下來的方法步驟中，如圖15中所示，沿著縱軸線CC′相對于傳感器法蘭20.2移動分析單元殼體50。由此使得加強元件52.1、52.2被從分析單元殼體50擠壓到電路板51上。這種擠壓連接附加地針對沿著縱軸線CC′和/或沿著水平軸線BB′的彎曲負載實現(xiàn)對電路板51的機械強化。

隨后，在一方法步驟中，電荷傳導部23.2的外表面和電連接元件53的內表面彼此局部地電連接和機械連接。該電連接和機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等。接合工具通過加強元件52.1、52.2的窗口52.4在電荷傳導部23.2和電連接元件53之間形成材料配合。在圖15中未示出該接合工具。接合工具可以由電阻焊接設備的電極構成，但是其也可以是卷邊工具、激光等。為了利用接合工具通過加強元件52.1、52.2的窗口52.4形成材料配合，分析單元殼體50在縱軸線CC′上與傳感器法蘭20.2間隔開。

在接下來的方法步驟中，沿著縱軸線CC′相對于傳感器法蘭20.2整個地移動分析單元殼體50，從而如圖16中所示出的那樣使分析單元殼體50的前部邊緣與傳感器法蘭20.2的后部邊緣實現(xiàn)機械接觸，并且可以從外部接近。分析單元殼體50的這種移動在圖16中通過箭頭示出。由此，當加強元件52.1、52.2被覆蓋時，傳感器法蘭20.2的后部區(qū)域與分析單元殼體50的前部邊緣基本上是齊平的，并且可以從外部接近。

在接下來的方法步驟中，分析單元殼體50局部地與傳感器法蘭20.2連接。優(yōu)選分析單元殼體50的前部邊緣在整個周向上與傳感器法蘭20.2的后部邊緣彼此機械地連接。該機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等。接合工具在分析單元殼體50的前部邊緣和傳感器法蘭20.2的后部邊緣之間建立材料配合。接合工具在圖16中未示出。

在另一方法步驟中，分析單元殼體50局部地與信號線纜法蘭54機械地連接。優(yōu)選分析單元殼體50的后部區(qū)域在整個周向上與信號線纜法蘭54的前部邊緣機械地連接。該機械連接通過材料配合來實現(xiàn)，例如焊接、擴散焊接、熱壓接、釬焊等。接合工具在分析單元殼體50的后部區(qū)域和信號線纜法蘭54的前部邊緣之間建立材料配合。接合工具在圖16中未示出。

在本發(fā)明的認知中，本領域技術人員可以實現(xiàn)這樣一種壓電式壓力傳感器：該壓電式壓力傳感器的所有直接參與信號傳導的組件通過材料配合彼此地連接。本領域技術人員還可以實現(xiàn)這樣一種壓電式壓力傳感器：該壓電式壓力傳感器的組件之間的所有機械連接均是材料配合的連接。