DE2709834A1 - Kapazitiver druckfuehler - Google Patents

Kapazitiver druckfuehler

Info

Publication number
DE2709834A1
DE2709834A1 DE19772709834 DE2709834A DE2709834A1 DE 2709834 A1 DE2709834 A1 DE 2709834A1 DE 19772709834 DE19772709834 DE 19772709834 DE 2709834 A DE2709834 A DE 2709834A DE 2709834 A1 DE2709834 A1 DE 2709834A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capsule
pressure sensor
pressure
interior
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19772709834
Other languages
English (en)
Inventor
Dennis K Briefer
Shih-Ying Lee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Setra Systems Inc
Original Assignee
Setra Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Setra Systems Inc filed Critical Setra Systems Inc
Publication of DE2709834A1 publication Critical patent/DE2709834A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0082Transmitting or indicating the displacement of capsules by electric, electromechanical, magnetic, or electromechanical means
    • G01L9/0086Transmitting or indicating the displacement of capsules by electric, electromechanical, magnetic, or electromechanical means using variations in capacitance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0075Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ PATENTANWÄLTE
8OOO München 92 - Steinsdorfstr. 1O oipi.-ing. R. beetz sen.
TELEFON (O89) 2272O1 - 227244 · 2βΒβ1Ο . 7 DIpI.-Ing. K. LAMPRECHT
Telex B22O48-Telegramm Allpatent München Dr.-Ing. R. BEETZ Jr.
270983 A Dlpl.-Phy·. U. HEIDRICH
auch R«cr%tMnwalt
Dr.-Ing. W. TIMPE
DIpI.-Ing. J. SIEGFRIED
6d-26.631P(26.632H) 7. 3. 1977
SETRA SYSTEMS, INC., Hat ick (Massachusetts), V.3t.A.
Kapazitiver Druckfühler
Die Erfindung bezieht sich auf einen, insbesondere kapazitiven, Druckfühler.
Viele bekannte Druckerfassungseinrichtungen verwenden kapazitive Druckfühler. Typischerweise weist ein solcher Druckfühler ein Metallgehäuse mit metallischen Membranen auf. Die Genauigkeit dieser Einrichtungen unterliegt Einschränkungen, die durch den Werkstoff des Fühlers bedingt sind, vor allem, da Metalle keine guten elastischen Werkstoffe sind und das ihnen eigene zeit- und beanspruchungsabhängige Formerinnerungsver-
65-(671 6i2)-schö
509841/0625
mögen Hysterese und eine langsame Nullpunktevereohitbung bewirkt. Außerdem hat Metall eine relativ hohe Wärmeausdehnungszahl, wodurch die Einrichtung wiederum von Temperaturschwankungen beeinflußbar ist.
Wegen dieser Nachteile metallischer Fühler wurden bereits Fühler vorgeschlagen, die dielektrische Kapseln mit leitenden Schichten auf den Innenflächen verwenden.Typischerweise wird Quarz verwendet, das eine sehr niedrige Wärmeausdehnungszahl und nahezu perfekte Elastizitätseigenschaften hat. Quarz könnte also theoretisch zur Herstellung eines idealen Druckfühlers verwendet werden; eine weitgehende Verwendung solcher Fühler ist Jedoch aus mehreren praktischen Gründen, vor allem wegen der hohen Herstellungskosten, ausgeschlossen. Typischerweise verwenden bekannte dielektrische Druckfühler zwei vorgeformte becherförmige dielektrische Elemente, die unter Verwendung eines geeigneten Dichtungsmaterials miteinander verbunden sind und eine gasdichte Kapsel bilden. Bei anderen Ausführungen sind zwei scheibenförmige dielektrische Elemente an ihren Umfangsrändern durch einen Wulst aus Dichtungsmaterial miteinander verbunden. Das Dichtungsmaterial wird normalerweise so gewählt, daß seine Wärmeausdehnungszahl derjenigen des Durchkontaktierungs-Werkstoffs angepaßt ist. Dieser ist eine Metallegierung und hat normalerweise eine wesentlich höhere Wärmeausdehnungszahl und schlechtere Elastizitätseigenschaften als der dielektrische Werkstoff. Die Kapsel besteht daher aus einer Mehrzahl verschiedener Werkstoffe, die normaler-
709841/0625
weise in bezug auf Wärmebeständigkeit einem homogeneren Aufbau unterlegen sind. Um den Einfluß des Dichtungsmaterials zu verringern, wurden bereits vorgeformte dielektrische Elemente verwendet, wodurch jedoch die Herstellungskosten stark ansteigen. Ferner gibt es monolithische verschmolzene dielektrische Kapseln mit Metalldrahtdurchführungen, die die Metallschichten an den Kapselinnenseiten kontaktieren. Da kein bekanntes Metall eine so niedrige Wärmeausdehnungszahl hat wie im übrigen geeignete dielektrische Werkstoffe wie z. B. Quarz, ist dieser Aufbau wegen der Unzuverlässigkeit der Dichtung zwischen dem Metall und dem Dielektrikum nicht verwendbar. Selbst bei befriedigenden Metall-Quarz*- Dichtungen besteht die Gefahr, daß eine Leckstelle auftritt oder eine Qualitätsverschlechterung erfolgt, wenn die Dichtung einer hohen Temperatur von z. B. mehr als 1093 0C ausgesetzt ist, was beim Glühen zum Reduzieren des Aufbaus innerer Spannungen beim Verschmelzen erforderlich sein kann.
Bekannte Druckfühler aus zwei scheibenförmigen dielektrischen Elementen, die an ihrem Außenumfang durch einen Wulst aus Dichtungsmaterial miteinander verbunden sind, werden als Druckdifferenzfühler ausgebildet, indem ein Verbindungsrohr durch den Dichtungswerkstoff geführt wird, so daß ein Bezugsdruck mit dem Kapselinneren verbindbar ist. Ein solcher Aufbau ist jedoch auf einen sehr kleinen Temperaturbereich beschränkt, da der verwendete Dichtungs-
909841/0625
werkstoff die Ausdehnung und das Zusammenziehen sowohl der dielektrischen Elemente als auch des Druckverbindungsglieds aufnehmen muß und gleichzeitig innerhalb eines erwünschten Betriebstemperaturbereichs gasdicht sein soll.
Obwohl dielektrische Werkstoffe wie Quarz eine relativ niedrige Wärmeausdehnungszahl haben, ergeben sich bei bestimmten Anwendungsfällen, in denen äußerst genaue Fühler erforderlich sind, durch die Temperaturabhängigkeiten bekannter, aus dielektrischen Kapseln bestehender Fühler unannehmbar hohe Meßfehler. Zwei Hauptquellen dieser Meßfehler sind:
1. die relativ hohe Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit der leitenden Schicht und
2. der Wärmekoeffizient des Elastizitätsmoduls des dielektrischen Werkstoffs.
Ein weiterer Nachteil bekannter Druckfühler besteht darin, daß sie auf die Verwendung mit nichtkorrodierenden oder elektrisch nichtleitenden Medien beschränkt sind, so daß sich die Medien und die elektrischen Anschlüsse in den Fühlern nicht gegenseitig beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines mit hoher Genauigkeit arbeitenden kapazitiven Druckfühlers, der sehr betriebszuverlässig und kostengünstig herstellbar 1st;
709841/0625
dabei ist er innerhalb eines relativ weiten Betriebstemperaturbereichs im wesentlichen temperaturunabhängig und eignet sich zur Verwendung in korrodierenden oder elektrisch leitenden Medien.
Nach der Erfindung werden zwei dielektrische Scheiben, deren 3ede wenigstens eine ebene Fläche, deren Rand durch eine vorgegebene Krümmung begrenzt ist, aufweist, miteinander an ihrem Umfangsrand derart verschmolzen, daß eine hohle monolithische Kapsel mit zwei im wesentlichen parallelen gegenüberliegenden Innenflächen gebildet ist. Die Kapsel wird dadurch gebildet, daß die Scheiben zuerst so angeordnet werden, daß ihre ebenen Flächen einander gegenüberliegend durch einen vorgegebenen Zwischenraum getrennt sind, der durch mehrere Abstandsstücke unterhalten wird. Dann werden relativ wenige beabstandete Punkte längs dem Umfangsrand der Scheiben zusammengedrückt und durch Beaufschlagen mit Wärme und Druck an örtlich begrenzten Bereichen nahe den beabstandeten Punkten verschmolzen. Danach werden die Abstandsstücke entfernt, und die übrigen Stellen des Umfangsrands der Scheiben werden in gleicher Weise durch Beaufschlagen mit Wärme und Druck an örtlich begrenzten Bereichen der Scheiben nahe den übrigen Umfangsrandpunkten verschmolzen. Um während des Yerschmelzens ausgebildete innere Spannungen zu reduzieren, kann die Kapsel dann bei Temperaturen von mehr als 1093 0C geglüht werden. Dadurch wird eine relativ kostengünstige monolithische Kapsel mit im wesentlichen parallelen Innenflächen schnell und zuverlässig mit hoher Reproduzierbarkeit hergestellt.
709841/0625
Jede der Innenflächen der Kapsel weist eine auf ihr niedergeschlagene elektrisch leitfähige Schicht auf, wobei wenigstens ein Teil jeder Schicht auf gegenüberliegenden Abschnitten der Innenflächen vorgesehen ist. Bei diesem Aufbau sind die Innenflächen der Kapsel durch einen gleichmäßigen vorgegebenen Zwischenraum nahe ihrem Umfangsrand getrennt, der durch den verschmolzenen Teil der Kapsel bestimmt ist. Von diesem Umfangsrand entfernt haben die Innenflächen jedoch einen Abstand voneinander, der durch den Druckunterschied außerhalb und innerhalb der Kapsel aufgrund der druckbedingten Durchbiegung der Kapselwandungen bestimmt ist. Da die überlappenden Teile der beiden Schichten durch eine Kapazität gekennzeichnet sind, die annähernd durch folgende Gleichung gegeben ist:
mit € - Dielektrizitätskonstante des Mediums in der Kapsel,
A = Überlappungsbereich der beiden Schichten und d a Abstand zwischen den Schichten,
liefert die Kapazität der beiden Schichten ein Maß für die an den Kapselwandungen bestehende Druckdifferenz.
709841/0625
270Π834
Wenn die Kapsel einen Bereich vollständig umschließt und dieser Innenbereich evakuiert ist, kann sie zusammen mit einem geeigneten elektrischen Kopplungsmittel als Absolutdruckfühler verwendet werden. Auch kann eine Druckluftverbindung verwendet werden, um an das Kapselinnere einen Bezugsdruck anzulegen. Eine solche Druckluftverbindung besteht aus einem Rohr, das in einem oder um einen Kanal bzw. ein Loch in einer der Scheiben verschmolzen ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ein Rohr zwischen den Scheiben am Kapselrand verschmolzen. Bei jeder dieser Ausführungsformen ist ein monolithischer Aufbau gebildet, wobei der Kapselinnehbereich an den Innenbereich des Rohrs angrenzt, und ein Bezugsdruck ist mittels des Rohrs mit dem Kapselinneren zusammen mit einer geeigneten elektrischen Kopplungsvorrichtung verbindbar, so daß ein Druckdifferenzfühler erhalten wird.
Bei kapazitiven Druckfühlern mit einer monolithischen dielektrischen Kapsel, die auf gegenüberliegenden Abschnitten der Kapselinnenflächen elektrisch leitende Schichten aufweist, kann sich durch die Wärmeausdehnungsgeschwindigkeit der leitenden Schichten und den Wärmekoeffizienten des dielektrischen Elastizitätsmoduls (der selbst bis zu 1 % pro 37,8 0C schwanken kann) ein unannehmbar hoher Fehler ergeben. Wenn eine Kapsel nach der Erfindung z. B. als Luftdruckfühler verwendet wird, wobei die Kapsel ständig unter Druckverformung steht, kann die
709841/0625
Abstandsänderung pro 37,8 0C zwischen den Innenflächen der Kapsel aufgrund der Temperatur bei einem vorbestimmten Luftdruck bis zu. 3 % des Skalenendwerts betragen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung weist die Kapsel ein Loch auf, das jede der Scheiben durchsetzt und einen Kanal vom Kapselinneren zum Kapseläußeren bildet. Die leitenden Schichten auf den Kapselinnenflächen verlaufen ununterbrochen von den Innenflächen zu den Kanalflächen und zu einem Abschnitt der jeweiligen Kapselaußenflächen, wo die Schichten mit einem der elektrischen Anschlüsse in relativ gutem elektrischen Kontakt gehalten werden. Dabei weist die Kapsel ferner eine Abdeckung auf, die über wenigstens einem dieser Kanäle liegt, an der Außenseite der Kapsel befestigt ist und eine gasundurchlässige Dichtung zwischen dem Kapselaußenbereich und dem Kapselinneren bildet. Die Dichtung und die Abdichtung können durch einen relativ verformbaren Schmelzmetallstöpsel gebildet sein, der an der leitenden Schicht am Kanal befestigt ist. Bei einem Absolutdruckfühler, bei dem das Kapselinnere evakuiert ist, sind die Kanäle in beiden Scheiben der Kapsel in dieser Weise abgedichtet.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist bei einem Druckdifferenzfühler nur einer der Kanäle in dieser Weise dicht, während der andere Kanal mit einem Rohr verbunden ist, das zu einer Einrichtung zum Erzeugen eines Bezugsdrucks im Kapselinneren verläuft.
709841/0625
Bei Fühlern mit die Scheiben durchsetzenden Kanälen ist ferner vorgesehen» daß die Kanäle an solchen Abschnitten der Scheiben mit relativ niedriger Beanspruchung, d. h. an Belastungsumkehrstellen der Scheiben, liegen.
Durch die Erfindung wird also ein Druckfühler angegeben, der wenigstens zwei dielektrische Scheiben aufweist, die an ihren Umfangsrändern miteinander verschmolzen sind und eine hohle monolithische Kapsel mit zwei im wesentlichen ebenen gegenüberliegenden Innenflächen bilden. Die gegenüberliegenden Kapselinnenflächen sind voneinander am Umfangsrand durch einen gleichmäßigen Zwischenraum und im übrigen durch einen Zwischenraum entsprechend der Differenz zwischen dem Druck innerhalb und dem Druck außerhalb der Kapsel getrennt. Auf gegenüberliegenden Abschnitten der Kapselinnenflächen sind elektrisch leitende Schichten angeordnet. Ferner weist der Fühler Mittel zum elektrischen Verbinden jeder leitenden Schicht mit einem außerhalb der Kapsel befindlichen elektrischen Anschluß auf. Die Kapazität zwischen diesen Anschlüssen steht zu der Druckdifferenz in Beziehung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1-9 Ausführungsbeispiele des kapazitiven Druckfühlers nach der Erfindung.
909841/0625
- 4β -
Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt der Druckfühler eine hohle monolithische dielektrische Kapsel 10 mit im wesentlichen ebenen gegenüberliegenden Innenflächen 12a und 14a, die voneinander nahe dem Umfangsrand 15 der Kapsel 10 durch einen gleichmäßigen vorbestimmten Zwischenraum 16 getrennt sind. Die Innenflächen 12a und 14a weisen elektrisch leitende Dünnschichten 20 bzw. 22 auf. Die Kapsel 10 ist aus zwei flachen Kreisscheiben 12 und 14 gebildet, die nahe ihrem Umfangsrand miteinander verschmolzen sind. Die Kreisscheiben 12 und 14 haben zwar bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleiche Dicke, in anderen Ausführungsbeispielen können jedoch Scheiben mit ungleicher Dicke vorgesehen sein. Die Kreisscheiben 12 und 14 können auch statt völlig ebene Scheiben dünne kugelige Schalenteilstücke mit komplementären, im wesentlichen ebenen Flächen sein, die durch einen relativ großen und im wesentlichen identischen Krümmungsradius gekennzeichnet sind.
Die Innenflächen 12a und 14a sind in der Kapselmitte durch einen Zwischenraum 18 voneinander getrennt, der eine Funktion der Druckdifferenz innerhalb und außerhalb der Kapsel 10 sowie der Elastizitätseigenschaften der Scheiben 12 und 14 ist. Die Scheiben bestehen z. B. aus Quarz, Glas oder Keramik.
Ferner umfaßt die Kapsel eine kapazitive Durchgangskopplung zum elektrischen Verbinden des durch die überlappenden Abschnitte der Dünnschichten 20 und 22 gebildeten Konden-
709841/0625
sators mit äußeren Anschlüssen 24 und 26. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Kapsel 10 leitende Schichten 32 und 34 auf den Außenflächen der Scheiben 12 und 14 auf. Die Schichten 32 bzw. 34 überlappen Abschnitte der Dünnschichten 20 bzw. 22 auf den Innenflächen der Kapsel 10. Der Überlappungsbereich der Schichten 32 und 20 und derjenige der Schichten 34 und 22 ist im Vergleich mit dem Überlappungsbereich der Schichten 20 und 22 relativ groß. Die relativ große Kapazität, die den Überlappungsbereich der Schichten 32 und 20 und der Schichten 34 und 22 kennzeichnet, ergibt dadurch eine entsprechend große kapazitive Kopplung der den überlappenden Abschnitten der Schichten 20 und 22 zugeordneten Kapazität mit den Anschlüssen 24 und 26. Die überlappenden Abschnitte der Schichten 20 und 22 liegen mittig derart in der Kapsel 10 (d. h. sie sind durch den Zwischenraum 18 nach Fig. 6 getrennt), daß die Empfindlichkeit der Fühlerkapsel 10 für eine druckbedingte Verformung der Kapselwandungen maximiert ist.
Der Druckfühler nach den Fig. 1 und 2 ist in einer bekannten kapazitiven DruckmeAbrücke verwendbar. Dabei bewirkt die Druckdifferenz zwischen dem Kapseläußeren und dem Kapselinneren eine Verformung der Scheiben 12 und 14 in solcher Weise, daß der Zwischenraum 18 kleiner als der Zwischenraum 16 ist, wenn der außerhalb der Kapsel 10 herrschende Druck den Kapselinnendruck übersteigt, und größer ist, wenn der Druck außerhalb der Kapsel niedriger als der Kapselinnendruck ist. Infolgedessen
709841/0625
haben die leitenden Dünnschichten 20 und 22 eine Kapazität, die sich mit der Druckdifferenz ändert. Nach den Fig. 1 und 2 umschließt die Kapsel 10 ihren Innenraum vollständig, und wenn das Kapselinnere evakuiert ist, ist die Kapazität zwischen den Anschlüssen 24 und 26 dem außerhalb der Kapsel herrschenden Druck proportional, wobei der Fühler als Absolutdruckfühler arbeitet.
Der Fühler nach den Fig. 3 und 4 ist als Differenzdruckfühler geeignet. Ein Rohr 30 durchsetzt die Scheibe 12 und ist damit verschweißt zur Bildung eines monolithischen Aufbaus, so daß sich der Innenbereich des Rohrs 30 an den Innenbereich der Kapsel 10 anschließt. Dabei kann mit dem Rohr 30 ein Druckbehälter verbunden sein, damit im Kapselinneren ein erwünschter Druck unterhalten werden kann. Infolgedessen ändert sich der Zwischenraum 18 als eine Funktion der Druckdifferenz außerhalb und innerhalb der Kapsel, wobei die Kapsel als Differenzdruck-Meßumformer wirkt. Im übrigen entspricht die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels derjenigen des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2.
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Fühlers nach den Fig. 3 und 4, wobei das Rohr 30 mit den Scheiben 12 und 14 längs des Kapselrands anstatt durch die Scheibe 12 verschmolzen ist. Dieser Fühler ist für Fehler, die aufgrund einer Beschleunigung der Kapsel hervorgerufen werden können, weniger empfind-
709841/0625
lieh als der Fühler nach den Fig. 3 und 4.
Fig. 6 ist ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Fühlers nach den Fig. 1 und 2. Dabei sind zwei zusätzliche leitende Schichten 36 und 38 auf Abschnitten der Außenflächen der Kapsel 10 gegenüber den Schichten 32 und 34 angeordnet. Die Schichten 36 und 38 können geerdet sein, um die Auswirkungen von Rand- bzw. Streufeldern zu verringern.
Fig. 7 ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Fühlers nach den Fig, 1 und 2. Die Kapsel weist hohle Fortsätze 40 und 42 auf, die mit den Scheiben 12 und 14 verschmolzen sind und sich von diesen nach außen erstrecken. Die Seitenwände der Fortsätze 40 und 42 sind im Vergleich mit der Dicke der Scheiben 12 und 14 relativ dünn, und die Schichten 20 und 32 erstrecken sich fortlaufend von den Oberflächen der Scheibe 12 bis über die entsprechenden inneren und äußeren Seitenwände des Fortsatzes 40. Infolgedessen ist die für die überlappenden Abschnitte der Schichten 20 und 32 charakteristische Kapazität relativ groß im Vergleich mit der entsprechenden Kapazität des Fühlers nach den Fig. 5 und 6 aufgrund der geringeren wirksamen Trennung zwischen den Kondensatorplatten. Die Schichten 22 und 34 verlaufen gleichermaßen fortlaufend zu den Seitenwänden des relativ dünnwandigen Fortsatzes 42, so daß sich ein gleichermaßen erhöhter kapazitiver
109841/0625
- 44 -
Kopplungskoeffizient zum Anschluß 26 ergibt. Diese Ausführungsform ist besonders wirksam, wenn der die Kapsel beaufschlagende Außendruck den Kapselinnendruck übersteigt. Bei anderen Ausführungsformen kann ein Fortsatz 40 dazu genutzt werden, die Druckluftverbindung mit einer Bezugsdruckquelle zum Beaufschlagen des Kapselinneren mit einem Bezugsdruck herzustellen.
Bei dem Fühler nach Fig. 8 ist jede Scheibe 12 und 14 der Kapsel 10 von einem Kanal durchsetzt. Die leitenden Schichten 20 und 22 verlaufen ununterbrochen von den jeweiligen Oberflächen 12a und 14a längs den Innenflächen der entsprechenden Kanäle und zu einem Abschnitt der Außenfläche der jeweiligen Scheiben 12 und 14. Die leitenden Schichten können thermisch niedergeschlagene Platinschichten sein.
Die Anschlüsse 24 und 26 sind unmittelbar mit Abschnitten der Schichten 20 bzw. 22 außerhalb der Kapsel 10 ζ. B. durch Metallverschmelzung verbunden.
Elektrisch leitende Abdeckungen 52 und 54 sind mit den entsprechenden Abschnitten der Schichten 20 und 22, die außerhalb der Kapsel 10 liegen, verbunden und bilden einen gasdichten Abschluß zum Innenbereich der Kapsel. Die Abdeckungen 52 und 54 können als verschmolzene Metallstöpsel ausgebildet sein, oder sie können gesonderte, an den Fortsätzen der leitenden Schichten befestigte leitende oder dielektrische Platten sein.
109841/0625
Bei dem Fühler nach Fig. 9, der demjenigen nach Fig. 8 gleicht, bildet eine Abdeckung die Druckluftverbindung für das Kapselinnere zu der Bezugsdruckquelle, so daß ein Differenzdruckfühler gebildet ist. In diesem Fall ist die Abdeckung als Rohr 56 ausgebildet, das mit dem Abschnitt der Schicht 22 oder 20, der sich in der entsprechenden Scheibe durch den Kanal erstreckt, verbunden ist. Bei dem Fühler nach Fig. 8 sind die Kanäle in den Scheiben 12 und 14 nahe den Stellen geringster Beanspruchung, d. h. an Belastungsumkehrpunkten zwischen Bereichen von Kompressionsbeanspruchung und Bereichen von Zugbeanspruchung, angeordnet.
^00841/0625
Leerseite

Claims (7)

Ansprüche
1.^Kapazitiver Druckfühler,
gekennzeichnet durch
zwei dielektrische Scheiben (12, 14) rnit je wenigstens
einer im wesentlichen ebenen .Fläche, die von einer vorbestimmten Umfangskrümmung begrenzt sind, v/obei die Scheiben (12, 14) an ihren Außenrändern verschmolzen sind, eine
hohle monolithische Kapsel mit im wesentlichen ebenen
gegenüberliegenden Innenflächen (12a, 14a) bilden, nahe
ihrem Rand durch einen gleichmäßigen vorbestimmten Zwischenraum (16) und im übrigen durch einen Zwischenraum (18) in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem Kapselaußendruck und dem Kapselinnendruck voneinander getrennt sind und wobei die Kapsel (10) auf gegenüberliegenden Abschnitten der entgegengesetzten Innenflächen (12a, Ha) innere leitende Schichten (20, 22) aufweist, und
eine Kopplungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden der inneren Schichten (20, 22) mit am Kapseläußeren angeordneten leitenden Anschlüssen (24, 26),
wobei jede Scheibe (12, 14) der Kapsel (10) von einem Kanal durchsetzt ist,
die inneren leitenden Schichten (20, 22) sich fortlaufend von ihren gegenüberliegenden Innenflächen (12a, 14a) zur Innenseite des Kanals und zu einem Abschnitt der Außenfläche der Kapsel (10) erstrecken und mit jeweils einem der Anschlüsse (24, 26) guten elektrischen Kontakt bilden, und die Kapsel (10) eine wenigstens über einem der Kanäle
liegende Abdeckung (52, 54; 52, 56) aufweist, die an der
7 Π [) Π /♦ 1 / Π G 2 5
ORIGINAL INSPECTED
Kapselaußenfläche befestigt ist und eine gasundurchlässige Abdichtung zwischen dem Kapseläußeren und dem Kapselinneren herstellt.
2. Druckfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (52, 54) versclunolzenes Metall ist.
3. Druckfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (52, 54) ein dielektrisches Glied ist.
4. Druckfühler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Druckluftverbindung zum Verbinden eines Bezugsdrucks mit dem Kapselinneren.
5. Druckfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftverbindung ein über einem Kanal liegendes Rohr (56) ist, das auf der Kapselaußenfläche befestigt ist und eine gasundurchlässige Abdichtung zwischen dem Kapseläußeren und dem Rohrinneren bildet, wobei der Rohrinnenbereich an den Kapselinnenbereich angrenzt.
6. Druckfühler nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle im wesentlichen an Belastungsumkehrstellen der Scheiben (12, 14) liegen.
•7 09841/0625
DE19772709834 1976-03-29 1977-03-07 Kapazitiver druckfuehler Ceased DE2709834A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/671,612 US4084438A (en) 1976-03-29 1976-03-29 Capacitive pressure sensing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2709834A1 true DE2709834A1 (de) 1977-10-13

Family

ID=24695219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772709834 Ceased DE2709834A1 (de) 1976-03-29 1977-03-07 Kapazitiver druckfuehler

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4084438A (de)
JP (1) JPS52126272A (de)
DE (1) DE2709834A1 (de)
FR (1) FR2346704A1 (de)
GB (1) GB1551514A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005008959B4 (de) * 2005-02-28 2012-08-30 Heinz Plöchinger Drucksensoren und Kombinations-Drucksensoren und deren Verwendung

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4160600A (en) * 1976-09-23 1979-07-10 Smiths Industries Limited Pressure-responsive apparatus
US4238662A (en) * 1978-10-02 1980-12-09 The Bendix Corporation Pressure-sensing capacitor and method of trimming same
US4238661A (en) * 1978-10-02 1980-12-09 The Bendix Corporation Pressure-sensing capacitor and method of trimming same
US4295376A (en) * 1978-12-01 1981-10-20 Besco Industries, Inc. Force responsive transducer
US4288835A (en) * 1979-04-16 1981-09-08 The Bendix Corporation Pressure sensor
CA1154502A (en) * 1979-09-04 1983-09-27 Joseph W. Crow Semiconductor variable capacitance pressure transducer
US4277814A (en) * 1979-09-04 1981-07-07 Ford Motor Company Semiconductor variable capacitance pressure transducer assembly
US4262532A (en) * 1979-09-13 1981-04-21 General Electric Company Pressure and temperature sensor
DE3015356A1 (de) * 1980-04-22 1981-10-29 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Freitragende schichten sowie verfahren zur herstellung freitragender schichten, insbesondere fuer sensoren fuer brennkraftmaschinen
US4358814A (en) * 1980-10-27 1982-11-09 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensor
US4389895A (en) * 1981-07-27 1983-06-28 Rosemount Inc. Capacitance pressure sensor
US4445383A (en) * 1982-06-18 1984-05-01 General Signal Corporation Multiple range capacitive pressure transducer
FI74350C (fi) * 1984-02-21 1988-01-11 Vaisala Oy Kapacitiv absoluttryckgivare.
JPS60233863A (ja) * 1984-05-04 1985-11-20 Fuji Electric Co Ltd 静電容量式圧力センサ
US4603371A (en) * 1984-10-12 1986-07-29 Rosemount Inc. Capacitive sensing cell made of brittle material
US4578735A (en) * 1984-10-12 1986-03-25 Knecht Thomas A Pressure sensing cell using brittle diaphragm
NL8500139A (nl) * 1985-01-21 1986-08-18 Advanced Micro Electronic Capacitief weegtoestel.
US4617606A (en) * 1985-01-31 1986-10-14 Motorola, Inc. Capacitive pressure transducer
US4730496A (en) * 1986-06-23 1988-03-15 Rosemount Inc. Capacitance pressure sensor
US4785669A (en) * 1987-05-18 1988-11-22 Mks Instruments, Inc. Absolute capacitance manometers
US5062302A (en) * 1988-04-29 1991-11-05 Schlumberger Industries, Inc. Laminated semiconductor sensor with overpressure protection
FR2638524B1 (fr) * 1988-10-27 1994-10-28 Schlumberger Prospection Capteur de pression utilisable dans les puits de petrole
US5150275A (en) * 1991-07-01 1992-09-22 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensor
JP2896725B2 (ja) * 1991-12-26 1999-05-31 株式会社山武 静電容量式圧力センサ
US5442962A (en) * 1993-08-20 1995-08-22 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensor having a pedestal supported electrode
US6484585B1 (en) 1995-02-28 2002-11-26 Rosemount Inc. Pressure sensor for a pressure transmitter
US5637802A (en) * 1995-02-28 1997-06-10 Rosemount Inc. Capacitive pressure sensor for a pressure transmitted where electric field emanates substantially from back sides of plates
US5665899A (en) * 1996-02-23 1997-09-09 Rosemount Inc. Pressure sensor diagnostics in a process transmitter
US5763787A (en) * 1996-09-05 1998-06-09 Rosemont Inc. Carrier assembly for fluid sensor
US5808205A (en) * 1997-04-01 1998-09-15 Rosemount Inc. Eccentric capacitive pressure sensor
US5911162A (en) * 1997-06-20 1999-06-08 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure transducer with improved electrode support
US5965821A (en) * 1997-07-03 1999-10-12 Mks Instruments, Inc. Pressure sensor
US20040099061A1 (en) 1997-12-22 2004-05-27 Mks Instruments Pressure sensor for detecting small pressure differences and low pressures
US6029525A (en) * 1998-02-04 2000-02-29 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
US6568274B1 (en) * 1998-02-04 2003-05-27 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
AU2629901A (en) 2000-01-06 2001-07-16 Rosemount Inc. Grain growth of electrical interconnection for microelectromechanical systems (mems)
US6520020B1 (en) 2000-01-06 2003-02-18 Rosemount Inc. Method and apparatus for a direct bonded isolated pressure sensor
US6561038B2 (en) 2000-01-06 2003-05-13 Rosemount Inc. Sensor with fluid isolation barrier
US6505516B1 (en) 2000-01-06 2003-01-14 Rosemount Inc. Capacitive pressure sensing with moving dielectric
US6508129B1 (en) 2000-01-06 2003-01-21 Rosemount Inc. Pressure sensor capsule with improved isolation
US6772640B1 (en) 2000-10-10 2004-08-10 Mks Instruments, Inc. Multi-temperature heater for use with pressure transducers
FR2818676B1 (fr) * 2000-12-27 2003-03-07 Freyssinet Int Stup Procede de demontage d'un cable de precontrainte et dispositif pour la mise en oeuvre
US6848316B2 (en) * 2002-05-08 2005-02-01 Rosemount Inc. Pressure sensor assembly
US6768958B2 (en) * 2002-11-26 2004-07-27 Lsi Logic Corporation Automatic calibration of a masking process simulator
US7353713B2 (en) 2003-04-09 2008-04-08 Loadstar Sensors, Inc. Flexible apparatus and method to enhance capacitive force sensing
US7570065B2 (en) * 2006-03-01 2009-08-04 Loadstar Sensors Inc Cylindrical capacitive force sensing device and method
US7451659B2 (en) * 2004-09-29 2008-11-18 Loadstar Sensors, Inc. Gap-change sensing through capacitive techniques
US6993973B2 (en) * 2003-05-16 2006-02-07 Mks Instruments, Inc. Contaminant deposition control baffle for a capacitive pressure transducer
US7737321B2 (en) * 2003-09-23 2010-06-15 Elliott Nyle S colostomy alert device and method
US7201057B2 (en) * 2004-09-30 2007-04-10 Mks Instruments, Inc. High-temperature reduced size manometer
US7141447B2 (en) * 2004-10-07 2006-11-28 Mks Instruments, Inc. Method of forming a seal between a housing and a diaphragm of a capacitance sensor
US7137301B2 (en) * 2004-10-07 2006-11-21 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for forming a reference pressure within a chamber of a capacitance sensor
US7159467B2 (en) * 2004-10-18 2007-01-09 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with conductive ceramic membrane
US7240560B2 (en) * 2004-10-18 2007-07-10 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with remote power source
US7234357B2 (en) * 2004-10-18 2007-06-26 Silverbrook Research Pty Ltd Wafer bonded pressure sensor
US7089798B2 (en) * 2004-10-18 2006-08-15 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with thin membrane
US7194901B2 (en) * 2004-10-18 2007-03-27 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with apertured membrane guard
US7143652B2 (en) * 2004-10-18 2006-12-05 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor for high acceleration environment
US7204150B2 (en) * 2005-01-14 2007-04-17 Mks Instruments, Inc. Turbo sump for use with capacitive pressure sensor
US20060267321A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 Loadstar Sensors, Inc. On-board vehicle seat capacitive force sensing device and method
US7343814B2 (en) * 2006-04-03 2008-03-18 Loadstar Sensors, Inc. Multi-zone capacitive force sensing device and methods
US20090015269A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-15 Pinto Gino A Stray Capacitance Compensation for a Capacitive Sensor
US9016133B2 (en) * 2011-01-05 2015-04-28 Nxp, B.V. Pressure sensor with pressure-actuated switch
USRE49069E1 (en) 2012-12-12 2022-05-10 Johnson Controls Technology Company Side viewable lighted bezel for a display device
US10655881B2 (en) 2015-10-28 2020-05-19 Johnson Controls Technology Company Thermostat with halo light system and emergency directions
US11277893B2 (en) 2015-10-28 2022-03-15 Johnson Controls Technology Company Thermostat with area light system and occupancy sensor
US11107390B2 (en) 2018-12-21 2021-08-31 Johnson Controls Technology Company Display device with halo

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1559063A (en) * 1923-09-10 1925-10-27 American Res And Dev Company Pressure-responsive device
US2649579A (en) * 1950-02-01 1953-08-18 Standard Oil Dev Co Detector for seismic exploration
US3040582A (en) * 1958-11-26 1962-06-26 Bendix Corp Motion transmission mechanisms
US3356963A (en) * 1966-06-23 1967-12-05 Willard E Buck Fused quartz motion sensitive transducer
US3405559A (en) * 1966-11-07 1968-10-15 United Aircraft Corp Pressure transducer
US3750476A (en) * 1967-09-25 1973-08-07 Bissett Berman Corp Pressure transducer
US3643510A (en) * 1969-12-17 1972-02-22 Liquidonics Inc Fluid displacement pressure gauges
US3645137A (en) * 1970-04-16 1972-02-29 Bendix Corp Quartz pressure sensor
DE2021479A1 (de) * 1970-05-02 1971-11-11 Kleinwaechter Hans Druckmessgeraet zur Messung von Drucken in Gasen und Fluessigkeiten
US3715638A (en) * 1971-05-10 1973-02-06 Bendix Corp Temperature compensator for capacitive pressure transducers
US3858097A (en) * 1973-12-26 1974-12-31 Bendix Corp Pressure-sensing capacitor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005008959B4 (de) * 2005-02-28 2012-08-30 Heinz Plöchinger Drucksensoren und Kombinations-Drucksensoren und deren Verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
GB1551514A (en) 1979-08-30
JPS52126272A (en) 1977-10-22
FR2346704B1 (de) 1982-04-09
US4084438A (en) 1978-04-18
FR2346704A1 (fr) 1977-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2709834A1 (de) Kapazitiver druckfuehler
DE3814109C2 (de) Kondensatoranordnung zur Verwendung in Druckfühlern
DE2820478C2 (de)
DE60031869T2 (de) Kapazitiver druckwandler
DE69521890T2 (de) Stabilisierter drucksensor
DE4419138B4 (de) Hochtemperaturdrucksensor
DE2459612C2 (de) Kapazitiver Druckwandler
DE2052515C3 (de) Kapazitiver Druckfühler
DE3535904C2 (de) Kapazitiver Absolutdruck-Sensor
EP0759547B1 (de) Drucksensor
DE60130471T2 (de) Sensor für ultrareine und stark korrosive umgebungen
EP0757237A2 (de) Druckaufnehmer
DE2709945A1 (de) Kapazitiver druckwandler und verfahren zu dessen herstellung
DE102008033337A1 (de) Druckmittler und Druckmessgerät mit einem solchen Druckmittler
WO2004013593A1 (de) Kapazitiver drucksensor
EP3134374A1 (de) Drucksensor mit einem keramischen grundkörper
DE3814110A1 (de) Kapazitiver druckgeber
DE3436440A1 (de) Halbleiter-messeinrichtung
DE102016124775A1 (de) Druckmessaufnehmer mit hydraulischem Druckmittler
DE102015216624A1 (de) Drucksensoranordnung sowie Messumformer zur Prozessinstrumentierung mit einer derartigen Drucksensoranordnung
EP0373536A2 (de) Überlastfester kapazitiver Drucksensor
EP1275951B1 (de) Drucksensor und Verfahren zu dessen Betriebsüberwachung
DE4207949C1 (en) Capacitative differential pressure sensor of glass-silicon@ type - has second pressure supply channel communicating with first but offset in covering plate
DE102014106704A1 (de) Drucksensor
DE3421149C2 (de) Druckaufnehmer

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection