CN113474628B - 传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定测量区域(9)中的压力的压力传感器(1)，压力传感器(1)具有测量元件(2)；其中测量元件(2)布置在传感器空间(3)中；其中传感器空间(3)至少由支撑构件(4)、隔膜(6)和护套(5)来界定；其中传感器空间(3)填充有流体(7)并且流体(7)包围测量元件(2)；其中隔膜(6)将流体(7)与测量区域(9)分开，在该测量区域中，由于流体(7)的热膨胀而引起的压力传感器(1)的温度依赖性通过下述的至少一项而降低：传感器空间(3)中的填充体(8)，隔膜(6)具有硬化区域(65)，隔膜(6)具有至少两个凸起(66)。

Description

传感器

技术领域

本发明涉及一种适于测量介质的压力的压力传感器，其中压力传感器的测量元件与介质分开。

背景技术

在许多应用中都使用压力传感器来确定测量区域中的介质的压力。此类介质包括可能具有腐蚀性或毒性的液体或者气体。为了保护测量元件免于暴露在腐蚀性介质中以及为了能够轻松地从有毒介质中清洁传感器，通常是用隔膜将介质与测量元件分开。测量元件被布置在隔膜后面的传感器空间中。作用在隔膜上的介质的压力通过填充在传感器空间中的流体被传递到测量元件。从WO2012027853A1已知这样的压力传感器，其中测量元件被布置在传感器空间中。传感器空间由支撑构件、隔膜和护套来界定。传感器空间通过填充管来填充流体，并且流体包围测量元件。隔膜将流体与测量区域中的介质分开。流体通常是不可压缩的，以便在测量区域中的压力改变时，隔膜不会凸起太多。

这种传感器的缺点在于，当传感器的温度发生变化时，流体会根据流体的热膨胀系数膨胀或者收缩。由于传感器空间没有相应地增加，因此流体占据多或少的空间是通过隔膜凸起来实现的。由于隔膜的弹性是有限的，因此传感器空间内的流体压力的增加或者减小是隔膜凸起所固有的。压力的增加或者减小通过测量元件来确定。这会带来不利的影响，因为所确定的压力变化不是对应于介质的压力变化，而是对应于压力传感器的温度变化。对于具有直径小于6mm(mm指毫米)的小隔膜片的压力传感器，不利影响更为明显，因为小面积的隔膜片的柔性要低于直径几厘米的隔膜片的柔性。

此外，小隔膜片已知地具有明显的响片行为(clicker behavior)，有时候称为打板球行为。响片行为是指金属薄片(例如隔膜)从一个对齐(alignment，定位)至另一个对齐的突然移动，其中对齐是隔膜的不同稳定状态。这样的突然移动通常伴随着咔哒声和流体压力的突然变化。这种突然移动可能发生在介质压力缓慢变化或者压力传感器温度缓慢变化时，两者都会引起隔膜的移动。这样的响片行为会突然改变流体的压力，而不会响应地改变介质压力，从而导致介质压力测量不准确。

发明内容

本发明的任务是降低由于流体的热膨胀引起的传感器的温度依赖性。本发明的第二个任务是允许有成本效益地生产这种降低了温度依赖性的这种压力传感器。

本发明的至少一个任务通过独立权利要求所述的特征来完成。

本发明涉及一种用于确定测量区域中的压力的压力传感器，该压力传感器具有测量元件；其中，测量元件被布置在传感器空间中；其中，传感器空间至少由支撑构件、隔膜和护套来界定；其中，传感器空间填充有流体并且流体包围测量元件；其中，隔膜将流体介质与测量区域分开，其中至少一个填充体被布置在传感器空间中。

填充体被填充到否则会填充流体的传感器空间中的空间，以降低传感器空间中的流体的数量。较少量流体的热膨胀占据较小的额外空间。由此使得隔膜的凸起较小，并使得由于流体的热膨胀而导致的压力增加减小。

本发明还涉及一种用于确定测量区域中的压力的压力传感器，该压力传感器具有测量元件；其中，测量元件被布置在传感器空间中；其中，传感器空间至少由支撑构件、隔膜和护套来界定；其中，传感器空间填充有流体并且流体包围测量元件；其中，隔膜将流体介质与测量区域分开，其中隔膜(6)和护套(5)连接在隔膜(6)的外部区域(62)上；其中，隔膜具有硬化区域，其在压力从测量区域施加到隔膜时避免了该硬化区域屈曲；并且该硬化区域从隔膜外部区域的平面朝向测量元件突出，从而减少了传感器空间中的流体量。

硬化区域对于隔膜防止响片行为来说是重要的。通过将硬化区域引入隔膜，能够降低流体的热膨胀的影响。此外，硬化区域被实现为从隔膜外部区域的平面朝向测量元件突出，从而减少了传感器空间中的流体量。较少量的流体的热膨胀占据较小的额外空间。由此使得隔膜的凸起较小，并使得由于流体的热膨胀而导致的压力增加减小。

本发明还涉及一种用于确定测量区域中的压力的压力传感器，该压力传感器具有测量元件；其中，测量元件被布置在传感器空间中；其中，传感器空间至少由支撑构件、隔膜和护套来界定；其中，传感器空间填充有流体并且流体包围测量元件；其中，隔膜将流体介质与测量区域分开，其中隔膜具有外部区域、至少一个中间区域和内部区域；隔膜中的凸起使外部区域与中间区域分离；隔膜中的凸起使中间区域与内部区域分离；凸起是柔性的，并且充当柔性接头；并且内部区域可以相对于外部区域移动。

隔膜的任务是将测量区域中的介质与压力传感器的传感器空间中的测量元件分开，同时通过流体将压力从测量区域处的介质传递到测量元件。当流体由于传感器的温度升高而基于流体热膨胀系数发生膨胀时，隔膜将变形，以为被流体占用的额外体积腾出空间。在现有技术中，隔膜是以球状穹顶的方式来变形。通过在隔膜中，在隔膜的外部区域与中间区域之间引入预成型的凸起以及在隔膜的中间区域与内部区域之间引入预成型的凸起，隔膜可以像活塞和气缸一样更自由地移动，隔膜的内部区域是活塞，外部区域是气缸。凸起充当了柔性接头并且允许中间区域相对于外部区域垂直于其表面移动。使隔膜的内部区域相对于外部区域移动所需要的压力要比具有相同厚度和材料的全平的隔膜所需的力减少20％以上。

特别是对于直径小于6mm的隔膜，已经发现最有利的是恰好具有两个凸起。多于两个凸起和少于两个凸起都有效地降低了隔膜的柔性，从而会在传感器的温度变化时改变传感器空间中的压力。

本发明涉及用于构成具有降低的温度依赖性的压力传感器的三种不同的技术相关解决方案。

附图说明

下面参照附图示例性地解释本发明。其中：

图1示意性示出了从现有技术已知的压力传感器的剖视图，

图2示意性示出了根据本发明的压力传感器的一个实施例的剖视图，

图3示意性示出了根据本发明的压力传感器的一个实施例的剖视图，

图4示意性示出了第一填充体部分的一个实施例，

图5示意性示出了第一填充体部分的一个实施例，

图6示意性示出了第二填充体部分的一个实施例，

图7示意性示出了第二填充体部分的一个实施例，

图8示意性示出了隔膜的一个实施例，以及

图9示意性示出了隔膜的放大剖视图。

优选实施例

图1示意性示出了从现有技术已知的具有隔膜6的压力传感器1的剖视图以供参考。

图2示意性示出了根据本发明的压力传感器1的一个实施例的剖视图。从图1所示的根据现有技术的压力传感器1已知的元件具有相同的附图标记。

图1和图2都示出了具有隔膜6的压力传感器1。压力传感器1具有圆柱形状，其具有纵向轴线Z、第一径向轴线X和第二径向轴线Y，径向轴线X、Y二者都垂直于纵向轴线Z且相互垂直。压力传感器1具有测量元件2，该测量元件布置在传感器空间3中。传感器空间3由支撑构件4、隔膜6和护套5来界定。压力传感器用于确定存在于测量区域9中的介质的压力，该测量区域9邻近于传感器空间3的远侧的隔膜6。传感器空间3填充有流体7，并且流体7包围测量元件2。由于传感器空间3是有界的，因此测量区域9中的介质和流体7是分开的。

流体7通过支撑构件4中的管11填充于传感器空间3中。在流体7填充于传感器空间4中之后，通过盖12将管11密封。在一个实施例中，盖12是被熔接(welded)或者焊接(soldered)到支撑构件4。当然，也可以用其他的方式来密封管11，例如，盖12具有螺纹，支撑构件具有相应的螺纹，还有用于密封的垫圈。在一个实施例中，盖12通过粘接剂被附接到支撑构件4。

测量元件2被电连接到至少两个接触元件41，该至少两个接触元件穿过支撑构件4并从压力传感器1的后侧(back side，背侧)突出。压力传感器1的后侧是隔膜6所在的压力传感器1的前侧的相对侧。接触元件41与支撑构件4电绝缘。测量元件2通过导电元件43连接到每个所述接触元件41。根据测量元件2的类型，可以有不同数量的接触元件41和导电元件43被用于电连接测量元件2。

隔膜6是基本为圆形的金属片，其具有介于0.005mm到0.100mm(mm指毫米)之间的预定厚度，其在圆片的边缘处通过诸如焊接或者熔接等这样的材料锁定连接到护套5。护套5通过材料锁定或者形状配合或者力配合连接到支撑构件4。

通过对比图1所示的根据现有技术的压力传感器1与图2所示的根据本发明的压力传感器1，可以直观地看到：对于图2所示的压力传感器1，填充传感器空间3的流体7的量要少很多，因为传感器空间3部分地填充有填充体8。

待确定的测量区域9中的介质的压力作用在隔膜6上，并通过隔膜6传递到流体7，并通过流体7传递到测量元件2。流体7通常是不导电的，其电阻为10¹⁰Ωm(Ω是欧姆，m是米，10¹⁰是指10的10次方)或者更高，并且压缩模量在0.5GPa与10GPa(Gpa是指千兆帕)之间。由于流体7的压缩模量，隔膜6在介质压力增加时的移动并不大，并且针对压力传感器1的每个几何形状都可以被容易地计算。测量元件2被流体7包围并确定流体7的压力。

压力传感器1的温度变化导致传感器空间3中的流体7基于流体7的热膨胀系数而改变其体积。由于传感器空间3是由支撑构件4、隔膜6和护套5来界定的，因此流体7的压力会发生变化，因为其不能在没有对所述支撑构件4、隔膜6和护套5产生影响的情况下膨胀或者收缩。因此，测量元件2确定流体7压力的变化不是因为介质压力的变化，而是由压力传感器1的温度变化所引起。

在根据本发明的压力传感器1中，当用至少一个填充体8来填充传感器空间2时，这种由温度引起的压力变化会随着流体7的量的减少而减小。

因此，填充体8的体积热膨胀系数必须显著地低于流体7的体积热膨胀系数。填充体8的令人满意的热膨胀系数小于流体7的体积热膨胀系数的25％。

填充体8大体上具有传感器空间3的形状，并且邻近于支撑构件4和护套5地布置，在填充体8与护套5之间以及在填充体8与支撑构件4之间留有小于0.1mm空间的间隙供填充流体7。对于圆柱形的压力传感器1，传感器空间3是圆柱形的，并且填充体8的形状大体是圆柱形的。

填充体8不会干扰压力传感器1的功能，因此具有用于测量元件2的空隙82、用于每个导电元件的空隙83和用于每个接触元件的空隙81，如图3、图4和图8所示。使空隙81、82和83最佳地匹配相应的测量元件2、导电元件43和接触元件41。这可能会导致填充体8的形状复杂，空隙81、82和83是从填充体8上雕刻(carved，分切)而出，并且不会从面对隔膜6的填充体表面穿过填充体8到达面对支撑构件4的填充体表面。

如图3、图4和图8所示，在压力传感器1的一种暂时性的优选实施例中，是由至少两个填充体部分8a、8b形成填充体8。这允许具有成本效益地生产填充体8，同时维持其有益的效果。如图2中两部分填充体8的示例所示，填充体8被分成至少两个部分80，它们都具有圆柱形状并且沿纵向轴线堆叠。

第一填充体部分8a被布置为邻近于支撑构件4。如图4和图5所示，该第一填充体部分8a具有用于测量元件2的空隙82，并且针对每个接触元件41具有一个空隙81。第一填充体部分80的厚度是这样的：从第一填充体部分80至隔膜6的距离要长于从隔膜6至接触元件41的距离或者从测量元件2至隔膜6的距离，以较长者为准。用于接触元件41的空隙81和用于测量元件2的空隙82彼此分开。如果对于沿纵向轴线Z的每个平面，有一个空隙81、82、83是不能被垂直于纵向轴线Z的平面中的直线到达的，则两个空隙81、82、83是分开的。

第二填充体部分80被布置在第一填充体部分80与隔膜6之间，填充传感器空间3直到接近隔膜6。第二填充体部分80与隔膜6之间的剩余间隙被选择为，使其比隔膜6朝向测量元件2移动的最大幅度大至少0.05mm。隔膜6朝向测量元件2移动的幅度可以根据传感器空间3的尺寸、隔膜的尺寸和流体7的热膨胀系数、流体7的压缩模量和压力传感器1被批准使用的测量区域9中的最大允许介质压力简单计算得出。

第二填充体部分80具有用于测量元件2的空隙82，并且针对每个接触元件41具有一个空隙81。导电元件43被布置在导电元件43的面对隔膜6的端部表面与测量元件2的面对隔膜6的表面之间，并因此在第二填充体部分80所布置在的纵向轴线Z的相同轴截距中。对比不具有用于导电元件43的空隙83的第一填充体部分80，对于第二填充体部分80而言，每个用于一接触元件41的空隙81都通过用于导电元件43的空隙83连接到用于测量元件2的空隙82。每个空隙81、82和83填充有相应的传感器、导电元件或接触元件2、41、43和额外量的流体7。因此，填充体部分80中仅具有对于相应元件必需的空隙81、空隙82和空隙83，这减少了填充传感器空间3所需的流体7的量。

第一填充体部分80和第二填充体部分80中的所有空隙81、82和83均穿过各自的填充体部分80，从其面对隔膜6的表面到其面对支撑构件4的表面。作为通孔的空隙81、82和83的制作要比填充体8的复杂形状雕刻容易很多。因此，填充体8的分成至少两部分的实施例能够容易地并且具有成本效益地以端部到端部的形式生产穿过填充体8的空隙，并且每个填充体部分80可以被制造为具有最低限度的空隙81、82和83，从而减少了填充传感器空间3所需的流体7的量。

在一个优选的实施例中，至少一个填充体8由陶瓷或者玻璃材料构成。陶瓷和玻璃材料具有较低的热膨胀系数。此外，用陶瓷、晶体和玻璃材料例如通过铣削或研磨来生产具有合适几何形状的填充体8是容易实现的。另外，陶瓷和玻璃材料具有高电阻，降低了在接触元件41之间发生漏电或短路的风险，从而减少了缺陷产品的数量并最终降低了生产成本。

在压力传感器1的一个实施例中，最靠近隔膜6的填充体8的特征在于，在面向隔膜6的表面上具有凹形85，如图7和图8所示。可以理解的是，当最靠近隔膜的填充体8由两个或者更多个填充体部分80构成时，最靠近隔膜6的填充体部分80的特征是在面向隔膜6的表面上具有凹形85。如果隔膜6在测量区域9中的介质压力发生变化时移动，则隔膜6的内部区域61比外部区域62错位(dislocated)更长的距离，隔膜6在该外部区域连接到护套5。如图8所示，当隔膜6朝向测量元件2移动时，其可以不与填充体8碰撞。填充体8的面对隔膜6的表面的凹形85确保隔膜6可以在不与填充体8发生碰撞的情况下移动，同时填充体8到隔膜6的最近距离可以低于1mm，在一个优选的实施例中低于或者等于0.5mm。

在压力传感器1的当前优选实施例中，凹形85是圆锥形的。这样的形状很容易通过车削或者铣削或者研磨来形成。因此，生产具有呈圆锥形的凹形85的填充体8是具有成本效益的。

应该注意的是，填充体8的面向隔膜6的表面的凹形85完美地适合于允许隔膜6的可选硬化区域65朝向测量元件2凸出，从而使这两个方面互相关联。

执行以下步骤来组装上述的压力传感器1：

a.通过形状配合或者力配合或者材料锁定，将测量元件2连接到支撑构件4；

b.将第一填充体部分80邻近于支撑构件4放置，以使测量元件2布置在用于测量元件2的空隙82中，接触元件41布置在用于接触元件41的空隙81中；

c.通过形状配合或者力配合或者材料锁定，将导电元件43连接到相应的接触元件41；通过形状配合或者力配合或者材料锁定，将导电元件43连接到测量元件2；以及

d.将第二填充体部分80邻近于第一填充体部分80放置，以使测量元件2布置在用于测量元件2的空隙82中，并且接触元件41布置在用于接触元件41的空隙81中，并且导电元件43放置在用于导电元件43的空隙83中。

按照这些步骤，可以容易地制造压力传感器1，同时可以使用填充体部分80中仅具有相应元件所需的空隙81、82和83的填充体部分80，这减少了填充传感器空间3所需的流体7的量。

当然，在另一个实施例中，压力传感器1和隔膜2可以具有不同的几何形状，例如，在其垂直于纵向轴线的平面中为矩形或者椭圆形，以及具有矩形或者椭圆形的隔膜。其他的几何形状也可用于本发明。

在压力传感器1的另一个实施例中，隔膜6具有硬化区域65，其在有压力从测量区域9施加到隔膜6时避免了该硬化区域65屈曲。硬化区域65从隔膜6外部区域62的平面朝向测量元件2突出，从而减少了传感器空间3中的流体7的量。硬化区域防止了响片行为，如果隔膜6移动，该响片行为就可能发生，尤其是对于具有等于或小于6mm的小直径的隔膜6。由于隔膜6在温度变化时可能会因为流体7的热膨胀而移动，因此硬化区域65有效地降低了压力传感器1的温度变化对通过测量元件2确定的压力的影响。另外，硬化区域65朝向测量元件2的突出减小了传感器空间3，并因此减少了填充传感器空间3所需的流体7的量。因此，硬化区域65有效地降低了压力传感器1的温度变化对通过测量元件2确定的压力的影响。

在压力传感器1的一个实施例中，硬化区域65是在隔膜6的内部区域61中，在该硬化区域中，隔膜6的表面的一部分例如通过冲压或者拉伸而垂直于隔膜6外部区域62的平面移动。这样的隔膜6可以通过平坦的金属薄板容易地制造。在这样的金属薄板中，冲压或者拉伸是在这种金属片中引入结构的一种有成本效益的方式。众所周知，金属薄板的结构化提高了其稳定性。

在压力传感器1的另一个实施例中，隔膜6的厚度在垂直于隔膜6的表面测量时是恒定的，在此恒定被理解为，在厚度公差小于隔膜6的厚度的20％的情况下，厚度就是恒定的。隔膜6的厚度保持恒定确保了隔膜6的均匀移动。例如在圆形的隔膜6中，当隔膜6移动时，位于圆形隔膜6的相同半径上的所有的点都应该移动相同的距离。如果隔膜6上的厚度，尤其是在相同半径上的厚度，不是恒定的，则更有可能出现响片行为，这会导致在由温度引起流体7的体积变化并引起隔膜6运动时，由测量元件2确定的压力发生突然变化。

在压力传感器1的另一个实施例中，隔膜6具有外部区域62、至少一个中间区域63和内部区域61。隔膜6中的凸起66a使外部区域62与中间区域63分开。隔膜6中的另一个凸起66b使中间区域63与内部区域61分开。凸起66a、66b是柔性的并且充当了柔性接头。内部区域61可相对于外部区域62移动。

通常，在流体7中没有引入压力变化的情况下，不可渗透的隔膜6不允许传感器空间3中的流体7的体积发生变化。非柔性的隔膜，例如几毫米厚的金属薄板，将起到阻止移动的作用，因此使几毫米厚度的金属薄板移动的压力要比使仅几十微米厚度的薄的隔膜6移动的压力高很多。然而，正如图1中描述隔膜6’变形的虚线所示，几十微米厚度的平的隔膜是以球形穹顶的方式发生变形。这种根据现有技术的隔膜6’的球形穹顶的变形是不利的，因为这会在向材料上施加高应力时磨损隔膜，因此是隔膜失效的原因。隔膜6的高柔性允许流体7在流体7的温度变化时改变其体积，同时流体7的压力增加小很多。在根据本发明的一个实施例中，是通过在隔膜6中引入至少两个凸起66来增加隔膜6的柔性，如图2、图8和图9所示。凸起66是原本平坦的金属薄板的永久变形，其中，凸起66的金属从金属薄板的平面错位。从金属薄板的平面到凸起66的错位金属的最大距离称为凸起66的底部。凸起66被引入为，使得凸起66的底部在垂直于金属薄板的平面移动的平面中形成一闭合的线。在垂直于金属薄板的平面且垂直于凸起66的底部上的闭合线的横截面中，其形状类似于连续可微函数，该形状的线按照约90°的负曲率离开金属薄板的平面，平滑地过渡到约180°的正曲率，再平滑地过渡到约90°的负曲率。曲率半径被选择为使线最终回到金属薄板的平面中。

这样的凸起66是柔性接头，因为隔膜6，在此为金属薄板，可以容易地沿着已存在的曲率进一步弯曲。因此，当流体7的体积由于流体7的温度变化而变化时，引入凸起66对于隔膜6的移动是有利的，因为移动将更加明确，并且降低了响片行为(该响片行为经常发生在平坦的金属薄板中)的风险。如果隔膜6的移动是由于测量区域中的压力变化，这也是有利的。

已经发现，尤其是对于具有6mm或者更小的小直径的隔膜而言，两个凸起66是最有利的。在这里，隔膜6具有平坦的外部区域62、平坦的内部区域61和平坦的中间区域63，它们全部都在同一平面中。内部区域61中的可选的硬化区域65与接下来的描述不冲突，为方便起见，具有硬化区域65的内部区域61仍被视为平坦的。外部区域62和中间区域63由凸起66分开。中间区域63和内部区域61通过凸起66分开。在一个实施例中，中间区域63可以仅体现为两个凸起66之间的线，该线与外部区域62在同一平面上，如图6、图7和图9所示。

图9仅示出了隔膜，为清楚起见省略了传感器的其他元件。在传感器空间3中的流体7的体积随着流体7的温度变化而变化时，外部区域62与中间区域63之间的凸起66将允许中间区域63移动离开平面。图9中的点线示出了在流体7的体积随着流体7的温度降低而减小时的隔膜6″。图9中的短划线示出了在流体7的体积随着流体7的温度上升而增加时的隔膜6′。中间区域63的平面保持平行于外部区域62的平面。中间区域63与内部区域61之间的凸起66将允许内部区域61的移动比中间区域63更远离平面。中间区域63的平面保持平行于外部区域62的平面。通过两个凸起66，内部区域61能够以活塞的方式相对于外部区域62移动，从而使移动稳定且可重现。因此，在温度引起流体7的体积变化时，内部区域61的移动容易实现，由于具有两个凸起66的隔膜6的高柔性而使流体7中的压力增加最小。

应该注意的是，可选的硬化区域65通过向内部区域61引入额外的硬度来支持活塞状的行为，从而使所述的两个方面相互关联。

当然，也可以考虑具有多于两个凸起66的隔膜6，其具有额外的中间区域63。然而，内部区域61相对于外部区域62的移动不是稳定和限定的，则可能导致在温度引起的流体7的体积变化时，流体7的压力发生突然变化。然而，流体7的压力的增加仍将低于隔膜6中没有凸起66的情况。

通过冲压或者拉伸将凸起66引入隔膜6。在金属薄板(例如隔膜6)中冲压或者拉伸诸如凸起66这样的结构的过程是具有成本效益的，并且可以容易地引入到隔膜6的生产过程中。

当垂直于隔膜6的表面测量时，具有凸起66的隔膜6的厚度仍是恒定的，在此恒定被理解为，在厚度公差小于隔膜6的厚度的20％的情况下，厚度是恒定的。

压力传感器1的测量元件2可以是压电测量元件、压阻测量元件和应变计中的任一种。当然，本领域技术人员也可以选择这样的测量元件2：其中测量元件2的电容变化或者两个元件之间的距离的变化与压力是成比例的。

本发明对于隔膜6的最大尺寸等于或小于6mm的压力传感器1是最重要的，因为与具有10mm或者更大直径的隔膜相比，这些压力传感器1中的隔膜6是非常硬的。因此，在具有6mm或者更小直径的隔膜6的压力传感器1中，当温度引起流体7的体积变化时，流体7压力的增加更显著。

根据本发明的压力传感器1用于测量测量区域9中的介质10的压力。尤其是在介质的温度并随之使传感器空间3中的流体7的温度受变化影响的环境中，使用上述的压力传感器1是有益的。这种环境可能存在于内燃机内部，在燃气轮机中，在天然气、石油或其他管道中，在加热或者冷却系统中，或者在航空和航天工业中。

应该理解，本发明的不同方面和实施例可以在可能的情况下进行组合，并且基于上述实施例的组合所产生的实施例也属于本发明的一部分。

附图标记列表

1        传感器

2        测量元件

3        传感器空间

4        支撑构件

41       接触元件

42       电气绝缘

43       导电元件

5        护套

6、6′、6″  隔膜

61       内部区域

62       外部区域

63       中间区域

65       硬化区域

66       凸起

7        流体

8        填充体

8        填充体部分

81       用于接触元件的空隙

82       用于传感器元件的空隙

83       用于导电元件的空隙

85       凹形

9        测量区域

11       管

12       盖

X        径向轴线

Y        径向轴线

Z        纵向轴线。

Claims (13)

1.一种压力传感器(1)，用于确定测量区域(9)中的压力，所述压力传感器(1)具有测量元件(2)；其中，所述测量元件(2)被布置在传感器空间(3)中；其中，所述传感器空间(3)至少由支撑构件(4)、隔膜(6)和护套(5)来界定；其中，所述传感器空间(3)被填充有流体(7)，并且所述流体(7)包围所述测量元件(2)；其中，所述隔膜(6)将所述流体(7)与所述测量区域(9)分开，

其特征在于，在所述传感器空间(3)中布置至少一个填充体(8)，

并且在于，所述填充体(8)的体积热膨胀系数小于流体体积热膨胀系数的25％；

并且在于，至少一个填充体(8)由陶瓷或者玻璃材料构成；或者至少一个填充体(8)由晶体材料构成。

2.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器，其特征在于，至少两个填充体部分(80)形成一填充体(8)。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，至少两个接触元件(41)穿过所述支撑构件(4)；所述接触元件(41)与所述支撑构件(4)电绝缘；并且所述测量元件(2)通过导电元件(43)连接到所述接触元件(41)。

4.根据权利要求2所述的压力传感器(1)，其特征在于，第一填充体部分(80)被布置为邻近于所述支撑构件(4)；所述第一填充体部分(80)具有用于测量元件(2)的空隙(82)；所述第一填充体部分(80)针对每个接触元件(41)具有一个空隙(81)；对于所述第一填充体部分(80)，用于所述接触元件(41)的空隙(81)和用于所述测量元件(2)的空隙(82)是彼此分开的；第二填充体部分(80)被布置在所述第一填充体部分(80)与所述隔膜(6)之间；所述第二填充体部分(80)具有用于测量元件(2)的空隙(82)；所述第二填充体部分(80)针对每个所述接触元件(41)具有一个空隙(81)；对于所述第二填充体部分(80)，每个用于接触元件(41)的空隙(81)通过一用于导电元件(43)的空隙(83)连接到用于所述测量元件(2)的空隙(82)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，其特征在于，最靠近所述隔膜(6)的所述填充体(8)以在面对所述隔膜(6)的表面上的凹形(85)为特征。

6.一种压力传感器(1)，用于确定测量区域(9)中的压力，所述压力传感器(1)具有测量元件(2)；其中，所述测量元件(2)被布置在传感器空间(3)中；其中，所述传感器空间(3)至少由支撑构件(4)、隔膜(6)和护套(5)来界定；其中，所述传感器空间(3)填充有流体(7)，并且所述流体(7)包围所述测量元件(2)；其中，所述隔膜(6)将所述流体(7)与所述测量区域(9)分开，并且其中，所述隔膜(6)和所述护套(5)连接于所述隔膜(6)的外部区域(62)上，其特征在于，所述隔膜(6)具有硬化区域(65)，这在压力从所述测量区域(9)施加到所述隔膜(6)时避免所述硬化区域(65)的屈曲；并且所述硬化区域(65)从所述隔膜的外部区域(62)的平面朝向所述测量元件(2)突出，从而减少了所述传感器空间(3)中的流体(7)的量。

7.根据权利要求6所述的压力传感器(1)，其特征在于，所述硬化区域(65)是所述隔膜(6)的内部区域(61)中的一部位，在该部位上，所述隔膜(6)的表面的一部分通过冲压或者拉伸而垂直于所述隔膜的外部区域(62)的平面移动。

8.根据权利要求6或7所述的压力传感器(1)，其特征在于，当垂直于所述隔膜(6)的表面进行测量时，所述隔膜(6)的厚度是恒定的，其中恒定被理解为，在厚度公差小于所述隔膜(6)的厚度的20％的情况下，厚度是恒定的。

9.一种压力传感器(1)，用于确定测量区域(9)中的压力，所述压力传感器(1)具有测量元件(2)；其中，所述测量元件(2)被布置在传感器空间(3)中；其中，所述传感器空间(3)至少由支撑构件(4)、隔膜(6)和护套(5)来界定；其中，所述传感器空间(3)填充有流体(7)，并且所述流体(7)包围所述测量元件(2)；其中，所述隔膜(6)将流体(7)介质与所述测量区域(9)分离，其特征在于，所述隔膜(6)具有平坦的外部区域(62)、平坦的中间区域(63)和平坦的内部区域(61)；所述隔膜(6)中的一凸起(66)使所述外部区域(62)与所述中间区域(63)分开；所述隔膜(6)中的一凸起(66)使所述中间区域(63)与所述内部区域(61)分开；所述凸起(66)是柔性的，并且充当柔性接头；并且所述内部区域(61)能以活塞的方式相对于所述外部区域(62)移动，使得移动稳定且可重现。

10.根据权利要求9所述的压力传感器(1)，其特征在于，所述凸起(66)通过冲压或者拉伸被引入所述隔膜(6)；并且，当垂直于所述隔膜(6)的表面进行测量时，所述隔膜(6)的厚度是恒定的，其中恒定被理解为，在厚度公差小于所述隔膜(6)的厚度的20％的情况下，厚度是恒定的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)，其特征在于，所述测量元件(2)是压电测量元件，或者是压阻测量元件，或者是应变计，并且所述隔膜的最大尺寸等于或者小于6mm。

12.一种根据前述权利要求中任一项所述的压力传感器(1)的应用，用于测量测量区域(9)中的介质(10)的压力。

13.一种用于局部地组装根据权利要求3至5中任一项所述的压力传感器(1)的方法，其特征在于，执行以下步骤：

a)将测量元件(2)通过形状配合或者力配合或者材料锁定而连接到支撑构件(4)；

b)将第一填充体部分(80)邻近于所述支撑构件(4)放置，以便将所述测量元件(2)布置在用于所述测量元件(2)的空隙(82)中，并且将接触元件(41)布置在用于所述接触元件(41)的空隙(81)中；

c)将多个导电元件(43)通过形状配合或者力配合或者材料锁定连接到相应的接触元件(41)；将所述导电元件(43)通过形状配合或者力配合或者材料锁定连接到所述测量元件(2)；

d)将第二填充体部分(80)邻近于所述第一填充体部分(80)放置，以便将所述测量元件(2)布置在用于所述测量元件(2)的空隙(82)中，并且将所述接触元件(41)布置在用于所述接触元件(41)的空隙(81)中，以及将所述导电元件(43)放置在用于所述导电元件(43)的空隙(83)中。

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