本發(fā)明涉及一種壓差傳感器，尤其是一種具有對(duì)靜態(tài)過(guò)載的保護(hù)的壓差傳感器。

背景技術(shù)：

壓差傳感器通常被最優(yōu)化以測(cè)量存在大的靜壓力p₁、p₂時(shí)的小壓差p₁-p₂。在這種情況下，重要的是達(dá)到敏感性和耐過(guò)載性的正確平衡。因而，例如，|p₁-p₂|/p₁<1％能夠適用于壓差|p₁-p₂|的測(cè)量范圍。當(dāng)在過(guò)程安裝中缺失壓力p₁、p₂之一時(shí)，壓差傳感器被加載測(cè)量范圍的100倍。已知能夠抵抗這些過(guò)載的壓差換能器。對(duì)敏感性壓差測(cè)量單元的有效保護(hù)在于將過(guò)載膜與壓差傳感器液壓并聯(lián)地連接，其中通過(guò)液壓路徑向壓差測(cè)量單元和過(guò)載膜提供兩個(gè)壓力p₁、p₂，其中通過(guò)隔離膜片將壓力引入液壓路徑中。過(guò)載膜包括足夠大的液壓容，以便在單側(cè)過(guò)載的情況下在液壓路徑中充分地容納一定體積的壓力傳遞液體，以便這種液壓路徑的隔離膜片坐落在膜片床上，使得能夠可靠地防止作用在壓差傳感器上的壓差進(jìn)一步升高。在EP 1 299 701 B1、DE 10 2006 040 325 A1和DE 10 2006 057 828 A1中公開(kāi)了具有過(guò)載膜的壓差換能器的示例。

然而，過(guò)載膜的使用必然導(dǎo)致壓力傳遞液體的更大體積沖擊，并且于是——在相同性能的情況下——導(dǎo)致更大的分離膜面積，這意味著更大的裝置尺寸和更高的成本。此外，測(cè)量機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)范圍受過(guò)載膜和更大體積的壓力傳遞液體的負(fù)面影響。

因此，存在已知的實(shí)施用于通過(guò)膜床對(duì)測(cè)量膜的過(guò)載保護(hù)的努力。在這種情況下，測(cè)量膜應(yīng)在超過(guò)單側(cè)正壓力的限值的情況下至少達(dá)到在膜片床上的足夠支撐，以便甚至在另外的壓力升高的情況下，也達(dá)不到測(cè)量膜的爆裂應(yīng)力。

出于這種目的，尤其適合的是非球面膜床，非球面膜床接近測(cè)量膜在正壓力限值下的彎曲線。

US 4,458,537公開(kāi)了一種具有以同軸環(huán)的結(jié)構(gòu)建立的非球面玻璃膜床的電容式壓差傳感器，其中環(huán)的高度形成輪廓，該輪廓對(duì)應(yīng)于測(cè)量膜的彎曲線。

第一次公布的DE 10 2009 046 229 A1公開(kāi)了一種具有通過(guò)熱屈服形成的非球面玻璃膜床的壓力傳感器，或壓差傳感器。

US 7,360,431 B2公開(kāi)了一種具有通過(guò)灰度光刻由硅制備的非球面膜床的壓力傳感器，或壓差傳感器。

第一次公布的DE 10 2010 028 773 A1公開(kāi)了一種具有通過(guò)激光燒蝕，然后是氧化步驟和終端蝕刻由硅制備的非球面膜床的壓力傳感器，或壓差傳感器。

雖然上述膜支撐概念實(shí)際上能夠在某種程度上保護(hù)測(cè)量膜，然而被引入壓差傳感器的靜壓力加載在測(cè)量膜和平臺(tái)之間的接合點(diǎn)或者其邊界區(qū)域上，使得在此出現(xiàn)應(yīng)力峰值，這導(dǎo)致壓差傳感器被破壞。

除了存在于兩側(cè)上的靜態(tài)過(guò)載壓力之外，當(dāng)單側(cè)過(guò)載導(dǎo)致平臺(tái)變形時(shí)，向壓差測(cè)量單元單側(cè)提供靜態(tài)過(guò)載壓力也能夠損傷或者破壞測(cè)量膜、平臺(tái)，或者測(cè)量膜和平臺(tái)之間的接合點(diǎn)或者其邊界區(qū)域，因此，例如膜床的支撐功能劣化。

為了解決這種問(wèn)題，Hein等人的(Transducers‘97，1477-1480頁(yè)，1997年)公開(kāi)了一種囊封電容式壓差傳感器，在這種囊封電容式壓差傳感器的情況下，平臺(tái)被軸向夾持在壓力連接件之間，其中在每種情況下，在平臺(tái)和壓力連接件之間都補(bǔ)充性地夾持密封環(huán)。

專利DE 37 51 546 T2同樣公開(kāi)了一種在兩個(gè)平臺(tái)之間具有測(cè)量膜的壓差傳感器，其中兩個(gè)平臺(tái)被軸向夾持在彈性?shī)A持設(shè)備之間，以便提高壓差傳感器的爆裂強(qiáng)度。

與上述兩種布置相同的是在向壓差傳感器提供靜態(tài)壓力的情況下，能夠在平臺(tái)和夾持設(shè)備之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這尤其能夠在零點(diǎn)以及取決于壓差的壓差傳感器的測(cè)量信號(hào)的測(cè)量范圍中導(dǎo)致遲滯誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)上述問(wèn)題的補(bǔ)救。

通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求1的壓差傳感器實(shí)現(xiàn)該目的。

本發(fā)明的壓差傳感器1包括：具有測(cè)量膜；第一平臺(tái)；第二平臺(tái)；以及換能器的壓差測(cè)量單元；和

彈性?shī)A持設(shè)備；

其中測(cè)量膜被布置在第一平臺(tái)和第二平臺(tái)之間，并且壓力密閉地連接兩個(gè)平臺(tái)，

其中第一壓力室在測(cè)量膜和第一平臺(tái)之間形成，并且第二壓力室在測(cè)量膜和第二平臺(tái)之間形成，

其中第一平臺(tái)和第二平臺(tái)每個(gè)都具有壓力管，通過(guò)壓力管，特定的壓力室可接觸第一或第二壓力(p₁、p₂)；

其中提供換能器以將取決于第一壓力(p₁)和第二壓力(p₂)之間的差的測(cè)量膜的變形轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

其中夾持設(shè)備具有作用在第一平臺(tái)的背向測(cè)量膜的第一后側(cè)上的第一夾持區(qū)域，以及作用在第二平臺(tái)的背向測(cè)量膜的第二后側(cè)上的第二夾持區(qū)域，

其中夾持設(shè)備具有至少一個(gè)彈性元件，夾持區(qū)域通過(guò)該彈性元件機(jī)械地聯(lián)接，以便以軸向夾持力夾持壓差測(cè)量單元，其中第一和第二夾持區(qū)域是剛性的，

其中夾持設(shè)備包括具有第一夾持體和第二夾持體的夾具，第一夾持體包括第一夾持區(qū)域，第二夾持體包括第二夾持區(qū)域，

其中第一和/或第二夾持體具有彈性元件，

其中第一和第二夾持體在應(yīng)力下彼此連接，以便在壓差測(cè)量單元上施加夾持力，

其中兩個(gè)夾持體具有包括夾持區(qū)域的中心形狀保持段，其中彈性段在至少一個(gè)夾持體，尤其是在兩個(gè)夾持體的形狀保持段上鄰接，彈性段形成彈性元件。

換句話說(shuō)，本發(fā)明的壓差傳感器包括具有測(cè)量膜和在其間布置測(cè)量膜的兩個(gè)平臺(tái)以及換能器的壓差測(cè)量單元，以及彈性?shī)A持設(shè)備，彈性?shī)A持設(shè)備具有兩個(gè)夾持區(qū)域，每個(gè)都作用在平臺(tái)的背離測(cè)量膜的相應(yīng)后側(cè)上，其中夾持設(shè)備具有至少一個(gè)彈性元件，夾持區(qū)域通過(guò)該至少一個(gè)彈性元件機(jī)械聯(lián)接，以便以軸向夾持力夾持壓差測(cè)量單元，其中夾持區(qū)域是剛性的，其中夾持設(shè)備包括具有兩個(gè)夾持體的夾具，每個(gè)夾持體都具有夾持區(qū)域之一，其中至少一個(gè)夾持體具有彈性元件，并且?jiàn)A持體在應(yīng)力下彼此連接，以便在壓差測(cè)量單元上施加夾持力，其中兩個(gè)夾持體具有包括夾持區(qū)域的中心形狀保持段，其中彈性段在至少一個(gè)夾持體，尤其是在兩個(gè)夾持體的形狀保持段上鄰接，彈性段形成彈性元件。

夾持設(shè)備實(shí)現(xiàn)了與在測(cè)量膜和平臺(tái)之間或者在壓差測(cè)量單元的其它層之間的接合點(diǎn)平面垂直作用的、并且在給定情況下造成傳感器故障的張力應(yīng)力或者應(yīng)力集中與壓縮預(yù)應(yīng)力疊加。

夾持設(shè)備尤其用于產(chǎn)生在更長(zhǎng)時(shí)間段上穩(wěn)定的可再生預(yù)應(yīng)力。在這一點(diǎn)上，封閉傳感器的兩個(gè)相對(duì)布置的夾持體彈性變形至目標(biāo)的程度，并且尤其是通過(guò)焊接彼此連接。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，彈性元件包括彈簧腿，其中作用在平臺(tái)上的軸向夾持力由彈簧腿從它們的靜止位置的彈性彎曲撓曲施加。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，每個(gè)平臺(tái)都具有實(shí)施對(duì)壓力室的抑制的腔室體，以及在每種情況下的加硬元件，其中加硬元件在每種情況下被布置在腔室體和夾持區(qū)域之間。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，加硬元件具有其熱膨脹系數(shù)與腔室體的材料的熱膨脹系數(shù)差別不超過(guò)5ppm/K，優(yōu)選不超過(guò)2ppm/K的材料。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，壓差傳感器特定用于靜態(tài)過(guò)載壓力p_L，并且其中測(cè)量膜(10)具有能夠加載壓力(p₁、p₂)的面積A，其中夾持設(shè)備(50)夾持壓差測(cè)量單元的夾持力F能夠被表達(dá)為：

F＝S·p_L··A，

其中安全系數(shù)S為不小于0.2，優(yōu)選地不小于0.5，并且尤其優(yōu)選不小于0.8。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，夾持力F在0℃至100℃之間，尤其是-20℃至150℃之間，并且優(yōu)選-40℃至180℃之間的溫度范圍上滿足上述條件。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，夾持力在0℃至100℃之間，尤其是-20℃至150℃之間，并且優(yōu)選-40℃至180℃之間的溫度范圍上，在小于過(guò)載壓力P_L的恒定壓力下變化不超過(guò)溫度范圍內(nèi)的最大夾持力一半，優(yōu)選不超過(guò)2/5，尤其優(yōu)選不超過(guò)1/3。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，夾持體包括其熱膨脹系數(shù)與加硬元件的材料的熱膨脹系數(shù)偏差不超過(guò)5ppm/K，尤其不超過(guò)2ppm/K，并且優(yōu)選不超過(guò)1ppm/K的材料。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，在夾持設(shè)備中發(fā)生的最大應(yīng)力小于夾持設(shè)備的材料在其最大應(yīng)力附近的σ₀₂。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，夾持設(shè)備包括金屬材料，尤其是柯伐(Kovar)合金或者鋼。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，加硬元件包括單晶或者多晶硅或者陶瓷材料，尤其是AlN、SiC、SiN或者堇青石(cordierite)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將基于附圖中所示的壓差傳感器解釋本發(fā)明，附圖示出如下：

圖1是穿過(guò)本發(fā)明的壓差傳感器的實(shí)施例的示例的示意性縱向截面圖；

圖2是本發(fā)明的壓差傳感器的實(shí)施例的第二示例的示意性側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明的壓差傳感器的實(shí)施例的第三示例的兩個(gè)夾持體之間的連接位置的示意性側(cè)視圖；

圖4是本發(fā)明的壓差傳感器的實(shí)施例的第四示例的夾持體的詳圖；以及

圖5a至5c是用于確定夾持設(shè)備的尺寸的曲線圖。

具體實(shí)施方式

圖1中所示的壓差傳感器1包括具有測(cè)量膜10、第一平臺(tái)20和第二平臺(tái)30的壓差測(cè)量單元2，其中測(cè)量膜10被布置在第一平臺(tái)和第二平臺(tái)之間，并且沿外圍接合點(diǎn)壓力密閉地連接兩個(gè)平臺(tái)，使得第一壓力室22在第一平臺(tái)和測(cè)量膜之間形成，并且第二壓力室在第二平臺(tái)和測(cè)量膜之間形成。壓力室分別可通過(guò)壓力供應(yīng)管線24、34接觸第一或第二壓力，其中測(cè)量膜可根據(jù)兩個(gè)壓力之間的差撓曲，并且其中壓差測(cè)量單元具有尤其是電容式或者壓阻式換能器，以便將測(cè)量膜的撓曲轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。關(guān)于這些換能器原理的細(xì)節(jié)是壓力測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員本身已知的，并且因此不需要在此更詳細(xì)地解釋。

測(cè)量膜10包括尤其是單晶硅，其中平臺(tái)能夠包括硅或者玻璃。測(cè)量膜例如通過(guò)熔融結(jié)合而與平臺(tái)接合，其中在硅的測(cè)量膜和硅平臺(tái)之間能夠設(shè)置二氧化硅層。在這種二氧化硅層中能夠形成膜床，這種膜床在單側(cè)過(guò)載的情況下限制其壓力室并且支撐測(cè)量膜。諸如專利申請(qǐng)DE 10 2012 109 587中所述的，膜床能夠例如通過(guò)受控蝕刻形成。壓力供應(yīng)管線尤其是在膜床中心處的最深點(diǎn)處開(kāi)口至壓力室。在平臺(tái)與測(cè)量膜接合的、平臺(tái)的邊緣區(qū)域以及膜床之間，在每種情況下，都能夠在平臺(tái)中設(shè)置環(huán)狀溝(未示出)，以保護(hù)測(cè)量膜和平臺(tái)之間的相應(yīng)接合點(diǎn)不受應(yīng)力集中的影響。如圖所示，在每種情況下，平臺(tái)都能夠作為兩部分制成，即腔室體和加硬元件。

因而，在實(shí)施例的所示示例中，平臺(tái)被實(shí)施為兩部分，即它們?cè)诿糠N情況下都包括腔室體20、30，其中制備被膜床界定的凹陷，其形成相應(yīng)壓力室22、32的體積，其中腔室體20、30在每種情況下都接合測(cè)量膜10的相應(yīng)側(cè)。此外，在每種情況下，平臺(tái)都包括加硬元件26、36，加硬元件26、36尤其包括平面平行板，并且接合到與腔室體20、30的背向測(cè)量膜的后側(cè)齊平的第一板區(qū)域。

壓力供應(yīng)管線24、34的管段28、38能夠從每個(gè)加硬元件26、36延伸，以便將介質(zhì)壓力供應(yīng)給相應(yīng)的壓力室22、32。例如，管段28、38能夠在它們背向腔室體的端段處與毛細(xì)管線連通，毛細(xì)管線與加硬體壓力密閉地連接并且支撐壓力傳感器。

在每種情況下，管段28、38都具有尤其是兩個(gè)子段，這兩個(gè)子段彼此連接，并且尤其是彼此成直角的在不同方向中延伸。第一子段在每種情況下都對(duì)齊地連接腔室體內(nèi)的壓力供應(yīng)管線24、34，并且尤其是本質(zhì)上垂直于腔室體和加硬元件之間的連接區(qū)域地延伸，而第二子段在加硬元件的另一側(cè)表面上，尤其是在底側(cè)上敞開(kāi)，其中支撐壓力傳感器的毛細(xì)管線能夠被連接至加硬元件。

最終，壓差測(cè)量單元2被夾持設(shè)備50軸向預(yù)加應(yīng)力，其中夾持設(shè)備50具有第一夾持體60和第二夾持體62。夾持體60、62在每種情況下都具有被布置在夾持體60、62的中部的形狀保持段64、66。形狀保持段64、66具有相應(yīng)的平面夾持區(qū)域52、54，平面夾持區(qū)域52、54齊平地支承加硬元件26、36的背向腔室體20、30的相應(yīng)后側(cè)。

與形狀保持段64、66的兩側(cè)相鄰地，夾持體每個(gè)都具有彈性段56、58，彈性段56、58在壓差測(cè)量單元的軸向方向中，因而在正交于夾持區(qū)域的表面的方向中具有低于形狀保持段64、66的較低材料厚度，并且因此起彈簧腿的作用。在彈性段56、58上相鄰地，夾持體60、62在兩個(gè)側(cè)端段57、59上都具有至少形狀保持段64、66的材料厚度。優(yōu)選地，夾持體在每種情況下都被整體地實(shí)施，以便防止夾持體內(nèi)的界面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫@些相對(duì)運(yùn)動(dòng)能夠在壓力測(cè)量時(shí)導(dǎo)致遲滯效果。

在每種情況下，第一夾持體60的兩個(gè)端段57都通過(guò)含張力應(yīng)力的張力桿70、72連接第二夾持體的相對(duì)布置的端段59，其中在處于軸向壓縮的同時(shí)，端段與張力桿焊接。通過(guò)這種構(gòu)造，夾持設(shè)備50向壓差測(cè)量單元2提供軸向夾持力，軸向夾持力在高靜態(tài)壓力被引入壓力室的情況下抵抗壓差測(cè)量單元的爆裂。

代替焊接接合點(diǎn)，具有張力桿的端段也能夠具有帶螺栓的螺紋連接，對(duì)于這種情況，則在軸向方向中穿過(guò)夾持體的端段和空間保持器被引入橫向孔，并且螺栓被置于橫向孔內(nèi)，其中空間保持器能夠代替張力桿，因?yàn)樵谶@種情況下，張力應(yīng)力由螺栓提供，并且空間保持器僅限定夾持體的端段之間的間隔，由此建立作用在壓差測(cè)量單元上的夾持力。

然而，夾持設(shè)備施加的夾持力能夠不必吸收由于壓力室內(nèi)的靜壓力而在軸向方向中發(fā)生的全部力。在任何情況下，夾持力都應(yīng)足以保持在測(cè)量膜和腔室體之間的接合點(diǎn)中產(chǎn)生的應(yīng)力可靠地低于相應(yīng)材料組合的爆裂應(yīng)力。

在下文中，基于在圖2中簡(jiǎn)述的本發(fā)明的壓差測(cè)量換能器的實(shí)施例的示例，現(xiàn)在將解釋本發(fā)明的夾持設(shè)備地其它方面。

接觸平臺(tái)126、136的夾持體160、162的加硬區(qū)域164、166盡可能地硬，以便沿其夾持表面152、154提供與尤其是陶瓷平臺(tái)的可靠的二維接觸。例如，能夠通過(guò)粘合劑結(jié)合確保這種接觸。

為了引入壓縮應(yīng)力，以與彎曲堅(jiān)硬區(qū)域164、166相比薄的彈簧腿156、158形式的彈性元件被彎曲堅(jiān)硬端段157、159處的限定力F撓曲，彎曲堅(jiān)硬端段157、159被連接至彈簧腿156、158的自由端，其中端段被實(shí)施為連接元件170、180、172、182，其縱向方向在夾持力F的方向中延伸，其中第一夾持體的連接元件170、180在被夾持狀態(tài)下，在每種情況下都尤其是通過(guò)焊接連接第二夾持體的相對(duì)布置的連接元件172、182。由于兩個(gè)夾持體的連接，在去除外部力之后在壓力測(cè)量單元上作用有相等的壓縮軸向壓力σ_k＝F/A，其中A涉及測(cè)量膜和平臺(tái)之間的接合點(diǎn)面積。在接合點(diǎn)面積(4.15mm)²-π(1.1mm)²＝13.4mm²以及例如期望壓縮應(yīng)力σ_k＝100MPa的情況下，導(dǎo)致必須作用在傳感器上的最小必要力F_min＝1340N。

能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的彎曲梁等式評(píng)價(jià)彈性元件，或因此所需的相應(yīng)彈簧腿或者彎曲梁156、158的撓曲。

彈性元件B被設(shè)計(jì)成它們?cè)谒枇下不塑性變形。作為限制，考慮梁表面上的彎曲應(yīng)力，該彎曲應(yīng)力應(yīng)小于屈服點(diǎn)，或彈性元件的材料的σ_0.2％，其中該材料尤其包含金屬。

夾持設(shè)備的材料能夠被選擇成其具有類似于平臺(tái)的加硬元件的熱膨脹系數(shù)α。這具有夾持設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)在溫度變化的情況下與加硬元件的幾何結(jié)構(gòu)類似地變化，使得夾持力的波動(dòng)僅最小的優(yōu)點(diǎn)。例如，優(yōu)選地選擇作為加硬元件的優(yōu)選材料的金屬，諸如柯伐合金、鎢和鈦，或具有接近陶瓷AlN，或Si₃N₄的α_K的熱膨脹系數(shù)α_M的其它材料。

根據(jù)陶瓷α_K和金屬夾持設(shè)備α_M的熱膨脹系數(shù)的差異，包括加硬元件的壓差測(cè)量單元在夾持力方向中的厚度t_m以及最大應(yīng)用溫度范圍ΔT_S，產(chǎn)生了在連接過(guò)程期間針對(duì)夾具的可移動(dòng)元件的最小撓曲w₀(t,T₀＝30℃)的條件：

目標(biāo)在于壓縮力在-60℃至150℃的設(shè)計(jì)溫度范圍上的最大變化為±30％。由于壓縮力與連接元件的撓曲成比例，所以必須保持下列關(guān)系：

-0.3w₀(t，T₀)≤Δw(t，T)≤0.3w₀(t，T₀)

簡(jiǎn)化得出針對(duì)最小撓曲w₀(l,T₀)的下列近似：

$\&DoubleLeftRightArrow;w_0(l,T_0)\&GreaterEqual;\frac{\mathrm{\&Delta;w}(l,T)}{0.3}=\frac{t_m|{\mathrm{\&alpha;}}_e-{\mathrm{\&alpha;}}_m|\frac{\mathrm{\&Delta;T}}{2}}{0.3}$

對(duì)于15mm厚的傳感器元件，夾持設(shè)備的金屬材料的熱膨脹系數(shù)α_e與壓差測(cè)量單元的有效熱膨脹系數(shù)α_m之間的差Δα等于2ppm/K并且溫度范圍為200K，導(dǎo)致6μm的夾持設(shè)備的最大撓曲波動(dòng)。由于波動(dòng)被均勻地分布在夾具的兩側(cè)上，所以每一側(cè)必須吸收3μm，或+/-1.5μm的波動(dòng)，以便適應(yīng)平均溫度下的撓曲。為了滿足上述條件，平均溫度下的撓曲例如必須為5μm。通過(guò)彈簧腿的相應(yīng)彈簧常數(shù)，因此假定最小夾持力精確地對(duì)應(yīng)于所需的1340N。

在這種情況下，顯然制造公差使得難以精確地調(diào)節(jié)夾持力，因?yàn)閴翰顪y(cè)量單元的長(zhǎng)度l_m必須等于連接件的長(zhǎng)度w的兩倍減去加硬元件的長(zhǎng)度v的兩倍加上平均室溫下的夾持體的平均撓曲的兩倍(T_max+T_min)/2。

在上述方面，特別關(guān)注兩個(gè)夾持體之間的連接。在諸如圖1和2中所示，在正交于待連接的接合表面174/176 184/186的表面平行于夾持力F的方向延伸的情況下，簡(jiǎn)單變體具有下列缺點(diǎn)，即不能消除相對(duì)于限定它們的彈簧常數(shù)的彈簧腿156、158的長(zhǎng)度l/2和厚度t，以及與壓差測(cè)量單元的相同公差負(fù)擔(dān)厚度t_m一起限定彈性元件的撓曲的連接元件170、172、180、182的長(zhǎng)度w和加硬元件164、166的厚度v的制造公差。這在給定情況下導(dǎo)致壓力測(cè)量單元的壓縮軸向預(yù)應(yīng)力的非常大的變化。

然而為了能夠調(diào)節(jié)壓縮預(yù)應(yīng)力，彈性元件的撓曲必須可自由地選擇，以便能夠消除上述制造公差。例如，適合用在夾持體之間的是連接元件，連接元件的平行接合表面可相對(duì)于彼此相切地位移，以便彈性元件的彈簧常數(shù)和它們的撓曲的乘積能夠?qū)崿F(xiàn)期望的預(yù)應(yīng)力。

例如，在圖3a和3b中示出有利連接元件270、272、280、282；370、372、380、382。在這種情況下，接合表面274、276、284、286；374、376、384、386的法向向量以與夾持力作用在其中的方向成角度α地焊接，其中，尤其α≥30°，優(yōu)選α≥45°，并且尤其優(yōu)選α≥60°。在繞壓差測(cè)量單元裝配夾持設(shè)備時(shí)，然后夾持體的連接元件270、272、280、282；370、372、380、382被以相對(duì)于彼此的力F夾持，并且被彼此焊接在該夾持位置中。在圖3a中，所有四個(gè)接合表面274、276、284、286彼此平行，以便夾持體的夾持能夠很大程度上無(wú)彎矩地發(fā)生。在圖3b中的布置的情況下，第一夾持體的接合表面374、384向外傾斜，并且第二夾持體的接合表面376、386向內(nèi)傾斜。一旦接合表面切向位移，第一夾持體的連接元件因此被向內(nèi)擠壓，并且第二夾持體的那些連接元件被向內(nèi)擠壓。這導(dǎo)致彎矩，彎矩使得第一夾持體的夾持區(qū)域的靜止位置稍微向后位移，并且第二夾持體的夾持區(qū)域的靜止位置稍微向前位移。在這種情況下，在夾持體之間產(chǎn)生輕微不對(duì)稱，然而能夠很大程度上相互補(bǔ)償這種輕微不對(duì)稱，使得夾持設(shè)備的有效性不劣化。

為了保持可接近的壓差測(cè)量單元的液壓和/或電連接，夾持設(shè)備僅被實(shí)現(xiàn)為彎曲梁的形式，或平面中的彈簧腿?，F(xiàn)在將基于圖4和5a至c解釋確定夾持設(shè)備的尺寸的示例。

圖4示出下列參數(shù)很重要的夾持體的詳圖。因而，根據(jù)最小夾持力F_min、最大可允許夾持力F_max＝F_min·(1+Δ)/(1-Δ)、壓差測(cè)量單元的厚度t_m、夾持設(shè)備的材料的熱膨脹系數(shù)與壓差測(cè)量單元的有效熱膨脹系數(shù)之間的差Δα、最低溫度T_min和最高溫度T_max之間的特定溫度設(shè)計(jì)范圍、以及夾持設(shè)備的材料的彈性模量和屈服點(diǎn)，能夠確定彈簧腿的可行最小尺寸并且因此確定夾持設(shè)備的設(shè)計(jì)。

在圖5a至5c中示出具有參數(shù)t_m＝15mm、Δα＝2ppm/K、T_max–T_min＝200K，以及壓差測(cè)量單元的正方形基礎(chǔ)m·m為4.15mm·4.15mm的柯伐合金的夾持體的關(guān)于此的結(jié)果的示例。夾持力F繞其平均值的可允許相對(duì)變化Δ在圖5a中為0.2，并且在圖5b中為0.3，并且在圖5c中為0.5。

對(duì)于給定厚度t的彈簧腿，然后存在長(zhǎng)度l/2和寬度b，通過(guò)這種長(zhǎng)度和寬度，能夠在最大撓曲的情況下不超過(guò)屈服點(diǎn)地實(shí)現(xiàn)滿足上述條件所需的彈簧常數(shù)。因而，例如在彈簧腿的厚度為t_m＝2mm并且Δ＝0.2的情況下，在寬度b≈24.4mm的情況下導(dǎo)致l/2≈5.6mm的彈簧腿長(zhǎng)度。然而，夾持體在彈簧腿的縱向方向的總延伸更大，因?yàn)槿孕枰砑訉?duì)應(yīng)于加硬元件C的最小長(zhǎng)度的壓差測(cè)量單元d的邊緣長(zhǎng)度m＝4.15mm，以及連接元件在彈簧腿的縱向方向的厚度k的兩倍。由于連接元件應(yīng)比彈簧腿更硬，所以能夠設(shè)置k＝2t。則總延伸變?yōu)閍＝l+m+4t。為了使區(qū)域a、b的可能最大邊緣長(zhǎng)度盡可能地低，通過(guò)Δ＝0.2，產(chǎn)生下列值：t≈1.96mm和a＝b≈22.6mm。當(dāng)可允許夾持力的更大相對(duì)變化時(shí)，夾持設(shè)備能夠被設(shè)計(jì)成更緊湊。因而，采取Δ＝0.3：T≈1.6mm：a＝b≈19mm，以及采取Δ＝0.3：T≈1.25mm：a＝b≈15.5mm，以便保持區(qū)域a、b的最大邊緣長(zhǎng)度盡可能地小。

通過(guò)曲線圖應(yīng)明白，區(qū)域a、b在最小化最大邊緣長(zhǎng)度的情況下獲得最大面積值，使得夾持設(shè)備在殼體中采取更大體積，如果相反，將進(jìn)行體積最小化，則寬度b能夠被限于壓差測(cè)量單元的邊緣長(zhǎng)度m。然而，在這種情況下，長(zhǎng)度方向中的尺寸顯著地增大。

對(duì)于Δ＝0.3：t≈2mm并且b＝13mm，長(zhǎng)度方向能夠被限于a＝21.5mm。寬度b＝13mm引起夾持體在壓差測(cè)量單元的兩側(cè)上突出例如4.55mm。這限制了可通過(guò)其從夾持體的敞開(kāi)側(cè)接近壓差測(cè)量單元的立體角。然而，這不抑制測(cè)量單元的電或者液壓接觸。