本發(fā)明涉及一種差壓測(cè)量單元，特別是一種具有對(duì)于靜態(tài)過(guò)載保護(hù)的差壓測(cè)量單元。

背景技術(shù)：

差壓測(cè)量單元通常被優(yōu)化用于測(cè)量在高靜態(tài)壓力p1、p2下的小壓力差p1-p2。這樣做時(shí)，重要的是找到在靈敏度和過(guò)載電阻之間的正確平衡。例如，對(duì)于壓力差|p1-p2|的測(cè)量范圍，|p1-p2|/p1<1％可能適用。如果省略了在過(guò)程單元中的壓力p1、p2中的一個(gè)，則差壓傳感器承載100倍的測(cè)量范圍。能夠耐受這種過(guò)載的差壓感測(cè)元件是已知的。敏感差壓測(cè)量單元的經(jīng)證明的保護(hù)基于將過(guò)載膜與差壓傳感器液壓地并聯(lián)連接并且經(jīng)由液壓路徑將兩個(gè)壓力p1、p2施加到差壓測(cè)量單元和過(guò)載膜，其中，壓力經(jīng)由分離膜被引入到液壓路徑中。過(guò)載膜具有足夠大的液壓能力，以便在單側(cè)過(guò)載的情況下容納液壓路徑中的傳遞流體的體積到這樣的程度，使得該液壓路徑的分離膜開(kāi)始抵靠膜床，從而可靠地防止作用在差壓傳感器上的差壓的另一增加。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)載膜的差壓感測(cè)元件的實(shí)例。

然而，過(guò)載膜的使用必然導(dǎo)致傳遞流體的較大體積行程(volume stroke)，并且因此在相同的性能能力的情況下，導(dǎo)致較大的分離膜表面，這引起較大的裝置尺寸和較高的成本。此外，測(cè)量元件動(dòng)力學(xué)受到過(guò)載膜和較大體積的傳遞流體的負(fù)面影響。

因此，借助于膜床實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量膜的過(guò)載保護(hù)的努力是已知的。這樣做時(shí)，如果超過(guò)單側(cè)超壓的極限值，則測(cè)量膜將通過(guò)膜床支撐達(dá)到這樣的程度，使得即使在另一壓力增加的情況下，也達(dá)不到測(cè)量膜的爆裂應(yīng)力。

為此目的，近似在超壓的極限值下的測(cè)量膜的彎曲線的非球面膜床是特別合適的。

專利說(shuō)明書(shū)US 4 458 537公開(kāi)了具有由玻璃制成的非球面膜床的電容性差壓測(cè)量單元，該膜床引入到同軸環(huán)的結(jié)構(gòu)中，其中環(huán)的高度形成符合測(cè)量膜的彎曲線的輪廓。

出版的專利申請(qǐng)DE 10 2009 046 229 A1公開(kāi)了具有由玻璃制成的非球面膜床的壓力傳感器或差壓測(cè)量單元，該膜床通過(guò)熱沉形成。

專利說(shuō)明書(shū)US 7 360 431 B2公開(kāi)了具有借助于灰度級(jí)光刻(gray scale lithography)在硅中制備的非球面膜床的壓力傳感器或差壓傳感器。

出版的專利申請(qǐng)DE 10 2010 028 773 A1公開(kāi)了具有借助于激光燒蝕、后面有氧化步驟和最終蝕刻步驟而在硅中制備的非球面膜床的壓力傳感器或差壓測(cè)量單元。

盡管所提到的膜床概念事實(shí)上能夠在一定程度上保護(hù)測(cè)量膜，但引入到差壓測(cè)量單元中的靜態(tài)壓力仍然加載到測(cè)量膜與相對(duì)體或相鄰區(qū)域之間的接合部，使得應(yīng)力峰值可能出現(xiàn)在那里，這引起差壓傳感器的破壞。

出版物WO 2011/076477A1公開(kāi)了差壓測(cè)量單元，其中測(cè)量膜的體積行程足以在過(guò)載的情況下容納在分離膜下方的傳遞流體的體積而沒(méi)有測(cè)量膜的塑性變形。

尚未出版的專利申請(qǐng)DE 102012113033公開(kāi)了具有差壓測(cè)量單元的差壓傳感器，該差壓測(cè)量單元包括由硅制成的測(cè)量膜和相對(duì)體，其中相對(duì)體在后側(cè)上分別被陶瓷體加強(qiáng)，以避免或減小相對(duì)體在靜態(tài)壓力下的彎曲。以這種方式，在接合部上，特別是在測(cè)量膜與相對(duì)體之間的接合部上的切口應(yīng)力(notch stress)將減小。

就切口應(yīng)力出現(xiàn)在特別是具有銳角的空腔中來(lái)說(shuō)，避免在形成高靜態(tài)壓力被引入的腔室的部件之間的這種銳角的方法是已知的。在這方面，例如，參考美國(guó)專利No.5,520,054，該專利公開(kāi)了壓力傳感器，其壓力腔室排它性地具有在其橫截面中的鈍角。

除了存在于兩側(cè)上的靜態(tài)過(guò)載壓力之外，如果單側(cè)過(guò)載引起相對(duì)體的變形，則具有靜態(tài)過(guò)載壓力的差壓測(cè)量單元的單側(cè)載荷也可能損壞或破壞測(cè)量膜、相對(duì)體、或測(cè)量膜與相對(duì)體或者相鄰區(qū)域之間的接合部，由此例如膜床的支撐功能受到損害。

為了抵消這個(gè)，Hein等(Transducers'97，pp.1477-1480,1997)公開(kāi)了封裝的電容性差壓傳感器，其中相對(duì)體被軸向夾持在壓力連接片之間，其中密封環(huán)相應(yīng)地另外被夾持在相對(duì)體與壓力連接片之間。專利DE 37 51 546 T2還公開(kāi)了具有在兩相對(duì)體之間的測(cè)量膜的差壓傳感器，其中兩相對(duì)體被軸向夾持在彈性?shī)A持裝置中以提高差壓傳感器的爆裂強(qiáng)度。上述兩種布置的共同之處是，當(dāng)差壓傳感器加載靜態(tài)壓力時(shí)，在相對(duì)體與夾持裝置之間的相對(duì)移動(dòng)可能發(fā)生。這特別可能引起在差壓傳感器的取決于差壓的測(cè)量信號(hào)的零點(diǎn)和范圍中的滯后誤差。尚未出版的申請(qǐng)DE 102014104831通過(guò)描述具有夾持裝置的差壓傳感器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，該夾持裝置防止相對(duì)體與夾持裝置之間的相對(duì)移動(dòng)。然而，這些構(gòu)造對(duì)部件公差施加了高要求并且在這方面是昂貴的。

液壓地支撐差壓測(cè)量單元的方法也從現(xiàn)有技術(shù)中已知。為此目的，例如德國(guó)出版的專利申請(qǐng)DE 101 01 180 A1公開(kāi)了具有封裝的差壓測(cè)量單元的差壓傳感器，其中差壓測(cè)量單元在封殼中被傳遞流體包圍，該傳遞流體借助于壓力儲(chǔ)存器保持在壓力下。

美國(guó)專利4,257,274和5,684,253分別公開(kāi)了具有等靜壓封裝的差壓測(cè)量單元的差壓傳感器，其中差壓測(cè)量中包括的靜態(tài)壓力中的一個(gè)相應(yīng)地被引入包圍差壓測(cè)量單元的封殼中。該概念具有比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，但是當(dāng)靜態(tài)過(guò)載壓力是其它壓力，即恰好不是被引入封殼中的壓力時(shí)，該概念失效。美國(guó)專利7624642通過(guò)分別限定包圍封殼中的差壓測(cè)量單元的壓力的兩個(gè)過(guò)程壓力中的較高者考慮這個(gè)問(wèn)題，這經(jīng)由“液壓二極管”實(shí)現(xiàn)。然而，實(shí)施這些是非常復(fù)雜的，因?yàn)椤耙簤憾O管”需要另外的分離膜。

現(xiàn)有技術(shù)的以上概述示出了用于制造適合高靜態(tài)壓力的差壓傳感器的各種方法，其中，變得顯而易見(jiàn)的是，不管是由于成本原因還是由于結(jié)構(gòu)或熱機(jī)械邊界條件，所提及的解決方案中沒(méi)有一個(gè)適合于所有應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于提供本身防過(guò)載的差壓測(cè)量單元的目的。

該目的通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述的差壓測(cè)量單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的差壓測(cè)量單元包括：

測(cè)量膜、第一相對(duì)體、第二相對(duì)體以及轉(zhuǎn)換器，

其中測(cè)量膜布置在第一相對(duì)體和第二相對(duì)體之間并且以壓力密封方式連接到兩個(gè)相對(duì)體，

其中第一測(cè)量腔室形成在測(cè)量膜與第一相對(duì)體之間，并且第二測(cè)量腔室形成在測(cè)量膜與第二相對(duì)體之間，其中第一相對(duì)體和第二相對(duì)體各自具有壓力管道，第一或第二壓力(p1、p2)能夠通過(guò)壓力管道施加到相應(yīng)的測(cè)量腔室，

其中轉(zhuǎn)換器被設(shè)置以便將測(cè)量膜的變形轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述變形取決于第一壓力(p1)與第二壓力(p2)之間的差；

其中至少一個(gè)相對(duì)體具有：腔室部分，該腔室部分朝向測(cè)量膜定向；和后壁部分，該后壁部分遠(yuǎn)離測(cè)量膜定向；以及解耦腔室，該解耦腔室在腔室部分與后壁部分之間，

其中腔室部分具有至少一個(gè)平衡管道，借助于平衡管道，測(cè)量腔室與解耦腔室連通，

其中解耦腔室具有在與測(cè)量膜平行的平面中的直徑，所述直徑大于平衡管道的直徑。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，解耦腔室具有在與測(cè)量膜平行的平面中的直徑，所述直徑至少與測(cè)量腔室的直徑一樣大。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，腔室部分的表面具有環(huán)形周向減壓槽，所述表面朝向解耦腔室定向。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，后壁部分的表面具有環(huán)形周向減壓槽，所述表面朝向解耦腔室定向。

特別地，減壓槽提供以下優(yōu)點(diǎn)：它們減小了在解耦腔室的外徑處的后壁部分與腔室部分之間的切口應(yīng)力。這基本上也能夠通過(guò)具有諸如100μm以上的足夠軸向高度的解耦腔室來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，因?yàn)樵诠I(yè)過(guò)程測(cè)量技術(shù)的大多數(shù)應(yīng)用中，待檢測(cè)的過(guò)程壓力經(jīng)由傳遞流體施加到差壓測(cè)量單元，因此這將顯著增加由差壓測(cè)量單元封閉的體積，這是要避免的，其中傳遞流體經(jīng)由分離膜與過(guò)程介質(zhì)分離。由于分離膜必須容納傳遞流體的體積行程，該體積行程特別是由溫度波動(dòng)引起，并且該體積行程與傳遞流體的體積成比例，因此該體積必須最小化。為此原因，在后壁部分和腔室部分的前側(cè)面中的減壓槽優(yōu)選地超過(guò)解耦腔室的軸向高度的增加。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，差壓測(cè)量單元具有至少一個(gè)填充體，所述至少一個(gè)填充體特別是環(huán)形的并且大部分填充減壓槽或多個(gè)減壓槽的體積。填充體優(yōu)選具有與腔室部分和/或后壁部分的材料的熱膨脹系數(shù)一致的熱膨脹系數(shù)，并且特別是與后者相差小于1ppm/K。這顯然能夠通過(guò)具有與腔室部分和/或后壁部分相同的材料的填充體來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，在后壁部分和/或腔室部分由剛玉制成的情況下，使用由可伐(Kovar)制成的填充體，是更加成本有效的。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，在第一測(cè)量腔室和第二測(cè)量腔室加載有相同靜態(tài)壓力p_stat的情況下，解耦腔室的體積行程ΔV_E＝V_E(p_stat)-V_E(p₀)至少與經(jīng)由平衡管道與解耦腔室連通的測(cè)量腔室的體積行程ΔV_M＝V_M(p_stat)–V_M(p₀)一樣大，其中p₀是平衡壓力，在該平衡壓力的情況下，相同壓力盛行于差壓測(cè)量單元的內(nèi)部和外部。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，解耦腔室的體積行程ΔV_E是經(jīng)由平衡管道與解耦腔室連通的測(cè)量腔室的體積行程ΔV_M的至少兩倍，并且特別地不小于四倍。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，腔室部分中的至少一個(gè)具有膜床，該膜床朝向測(cè)量膜定向，在單側(cè)過(guò)載壓力的情況下，該膜床支撐測(cè)量膜。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，膜床具有在單側(cè)極限壓力下近似測(cè)量膜的彎曲線的輪廓，使得當(dāng)達(dá)到該極限壓力時(shí)，測(cè)量膜由膜床支撐。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，腔室部分和后壁部分借助于周向相對(duì)體接合部以壓力密封方式彼此連接，其中，當(dāng)壓力施加到差壓測(cè)量單元時(shí)，相對(duì)體接合部中的最大應(yīng)力小于后壁部分中的最大應(yīng)力。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，后壁部分中的最大應(yīng)力與減壓槽相鄰，其中減壓槽具有不小于0.1mm、并且特別地不小于0.2mm的深度，并且其中后壁部分中的最大應(yīng)力的位置與接合部間隔開(kāi)至少一半減壓槽的深度，優(yōu)選地間隔開(kāi)至少減壓槽的深度。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，測(cè)量膜沿周向膜接合部相應(yīng)地連接到相對(duì)體，其中當(dāng)相同靜態(tài)壓力p_stat施加到第一測(cè)量腔室和第二測(cè)量腔室時(shí)，膜接合部中的最大應(yīng)力小于相對(duì)體接合部中的最大應(yīng)力。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，膜床在其外邊緣處具有延伸直到膜接合部的環(huán)形周向膜床槽。在一方面，膜床槽用于減少膜接合部中的切口應(yīng)力，并且在另一方面，在使用活性硬焊料制備膜接合部的情況下，膜床槽能夠防止活性硬焊料進(jìn)入膜床。自然地，這種膜床槽優(yōu)選地分別設(shè)置在兩個(gè)膜床中，并且膜床槽將設(shè)計(jì)成是對(duì)稱的。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，測(cè)量膜和/或腔室部分和/或后壁部分以陶瓷材料、特別是剛玉為特征。即使剛玉的這個(gè)普遍使用當(dāng)前是優(yōu)選的，但是諸如陶瓷材料、金屬和半導(dǎo)體的其它材料以及諸如金屬和陶瓷材料的材料組合也包括在本發(fā)明中。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，接合部包括活性硬焊料，例如含Zr-Ni-Ti的活性硬焊料。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，差壓測(cè)量單元具有至少一個(gè)附加電轉(zhuǎn)換器，所述至少一個(gè)附加電轉(zhuǎn)換器用于至少基于后壁部分的取決于壓力的變形來(lái)確定施加到差壓測(cè)量單元的靜態(tài)壓力。

在本發(fā)明的進(jìn)一步演變中，附加電轉(zhuǎn)換器包括電容性轉(zhuǎn)換器，該電容性轉(zhuǎn)換器包括：第一電極，該第一電極在朝向解耦腔室定向的后壁部分的端表面上；以及第二電極，該第二電極在朝向解耦腔室定向的腔室部分的端表面上。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在基于在附圖中所示的差壓測(cè)量單元的示例性實(shí)施例來(lái)解釋本發(fā)明，附圖示出：

圖1：通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的差壓測(cè)量單元的示例性實(shí)施例的示意性縱向視圖；并且

圖2：通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的差壓測(cè)量單元的第二示例性實(shí)施例的縱向視圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中所示的差壓測(cè)量單元100包括測(cè)量膜110，測(cè)量膜110布置在基本上-至少部分-第一柱形相對(duì)體140和第二柱形相對(duì)體170之間，并且以壓力密封方式與兩個(gè)相對(duì)體接合，同時(shí)分別地沿周向膜接合部148、178形成第一測(cè)量腔室160和第二測(cè)量腔室190。測(cè)量膜和相對(duì)體以特別是剛玉作為材料為特征，其中膜接合部包括活性硬焊料，特別是鋯-鎳-鈦合金。

差壓測(cè)量單元能夠例如具有15-50mm的直徑，其中在20和30mm之間的、例如約22-26mm的直徑，當(dāng)前被認(rèn)為是有利的。在圖中所示的差壓測(cè)量單元100的示例性實(shí)施例具有25mm的外徑。然而，在附圖中的比例決不是按比例考慮的；例如，鄰接測(cè)量膜110的測(cè)量腔室160、190具有例如不多于20μm、特別地不多于15μm、并且優(yōu)選不多于10μm的深度，而差壓測(cè)量單元的軸向尺寸能夠例如是5-20mm。

第一測(cè)量腔室160形成在測(cè)量膜110與第一相對(duì)體140之間，介質(zhì)的第一壓力經(jīng)由第一壓力管道164施加到該測(cè)量腔室。相應(yīng)地，第二測(cè)量腔室190形成在測(cè)量膜110與第二相對(duì)體之間，介質(zhì)的第二壓力經(jīng)由第二壓力管道194施加到該測(cè)量腔室。

差壓測(cè)量單元100還包括電容性轉(zhuǎn)換器，該電容性轉(zhuǎn)換器將測(cè)量膜的撓度(deflection)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述撓度取決于介質(zhì)的兩個(gè)壓力的差。為此目的，兩個(gè)相對(duì)體分別在膜側(cè)上的其端表面處具有至少一個(gè)測(cè)量電極，其中測(cè)量膜分別包括在兩側(cè)上的膜電極，該膜電極朝向測(cè)量電極定向。在電容性轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)單實(shí)施例中，待測(cè)量的壓力差由在相應(yīng)一個(gè)測(cè)量電極與相對(duì)的膜電極之間的電容的倒數(shù)值的差產(chǎn)生。電容倒數(shù)值的總和能夠用于確定由待測(cè)量的壓力差疊加的靜態(tài)壓力。為了提高測(cè)量精度，相對(duì)體的前側(cè)面能夠分別具有圓盤(pán)形中心電極和環(huán)繞中心電極的環(huán)形電極，特別是具有相同電容的環(huán)形電極。關(guān)于這種電容性轉(zhuǎn)換器的布線的細(xì)節(jié)是已知的并且例如在EP 1 883 797 B1中公開(kāi)。

膜接合部148、178優(yōu)選地設(shè)計(jì)有所謂的“零間隙”，即在膜接合部的內(nèi)邊緣處的在相對(duì)體與測(cè)量膜之間的距離在理想情況下為零。因?yàn)檫@由于制造公差而只能以高成本實(shí)現(xiàn)，所以術(shù)語(yǔ)“零間隙”在這方面是指不多于5μm、特別地不多于2μm、并且優(yōu)選地不多于1μm的距離。相對(duì)體140、170分別在其朝向測(cè)量膜110定向的前側(cè)處具有輪廓158、188，該輪廓158、188在單側(cè)過(guò)載的情況下近似測(cè)量膜110的彎曲線，以形成膜床，在這種過(guò)載的情況下，測(cè)量膜抵靠該膜床以保護(hù)其免于進(jìn)一步變形。膜床的作用由零間隙支撐，因?yàn)闇y(cè)量膜能夠因此精確地支撐在邊緣區(qū)域中，在單側(cè)過(guò)載的情況下最高應(yīng)力出現(xiàn)在該邊緣區(qū)域中。然而，如果高靜態(tài)壓力施加到差壓測(cè)量單元的兩側(cè)，則膜接合部148、178和在相對(duì)體140、170的端表面處的輪廓158、188的所述形狀根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)將引起在差壓測(cè)量單元中的膜接合部的區(qū)域中的相當(dāng)大的切口(notch)應(yīng)力。為了避免這樣，根據(jù)本發(fā)明，相對(duì)體140、170分別具有腔室部分142、172和后壁部分144、174，腔室部分142、172和后壁部分144、174借助于相對(duì)體接合部146、176以壓力密封方式連接。腔室部分142、172分別朝向測(cè)量膜110定向，與測(cè)量膜110一起限定(delimit)測(cè)量腔室160、190，并且包括在膜側(cè)上的其端表面處的輪廓158、188，輪廓158、188形成膜床。腔室部分142、172進(jìn)一步分別具有在后側(cè)上的端表面，該端表面朝向形成在腔室部分142、172與后壁部分144、174之間的解耦腔室162、192定向。解耦腔室具有基本上圓盤(pán)形的平面圖并且與測(cè)量腔室160、190平行地延伸，其中解耦腔室162、192的直徑大于測(cè)量腔室160、190的直徑。由壓力管道164、194的一部分形成的平衡管道163、193分別在解耦腔室162、192與測(cè)量腔室160、190之間延伸。因此，與連接到解耦腔室的測(cè)量腔室中相同的壓力盛行于每個(gè)解耦腔室中。解耦腔室促使介質(zhì)的相應(yīng)壓力作用在腔室部分上，不僅從測(cè)量腔室160、190的方向作用在前側(cè)上，而且即從解耦腔室162、192的方向作用在后側(cè)上。以這種方式，腔室部分142、172的取決于壓力的彎曲顯著減小。因此，當(dāng)高靜態(tài)過(guò)載壓力均勻地施加到兩個(gè)測(cè)量腔室時(shí)，大部分地消除了膜接合部148、178上的切口應(yīng)力的問(wèn)題。達(dá)到相對(duì)體140、170的腔室部分142、172現(xiàn)在相對(duì)于靜態(tài)壓力大部分地不敏感的程度，待測(cè)量差壓相對(duì)于靜態(tài)壓力的橫向靈敏度也降低了。

然而，引入到差壓測(cè)量單元中的靜態(tài)壓力作用在相對(duì)體140、170的后壁部分144、174上，使得后者彈性變形。然而，這不成問(wèn)題，因?yàn)楹蟊诓糠?44、174具體地后壁部分的端表面150、180的位置不直接涉及電容性轉(zhuǎn)換器的傳遞函數(shù)。此外，相對(duì)體接合部146、176能夠比膜接合部148、178更容易地被保護(hù)以抗切口應(yīng)力。例如，減壓槽154、184適用于該目的，該減壓槽從減壓腔室162、192的側(cè)面環(huán)形周向地形成在相對(duì)體140、170的后壁部分144、174中。類似地，從減壓腔室162、192的側(cè)面形成在腔室部分142、172中的第二減壓槽156、186能夠有助于減小在相對(duì)體接合部146、176上的切口應(yīng)力。減壓槽優(yōu)選地直接鄰接相對(duì)體接合部146、176。

此外，對(duì)于相對(duì)體接合部146、176比膜接合部148、178存在更多的設(shè)計(jì)自由。例如，相對(duì)體接合部可能更厚并且具有幾十微米的高度。相對(duì)體接合部146、176的徑向厚度類似于膜接合部的徑向厚度，例如為1-3μm。為了進(jìn)一步使相對(duì)體接合部146、176減壓，后壁部分144、174的邊緣區(qū)域152、182可能借助于以受控的方式減少材料而弱化，使得這些邊緣區(qū)域具有較高的柔性。在附圖中具體示出的形狀決不是按比例考慮，而是僅用于說(shuō)明原理。具體地說(shuō)，當(dāng)然必須注意，特別是在弱化的邊緣區(qū)域152、182中，在由于施加測(cè)試壓力而變形的情況下，在相對(duì)體的任何點(diǎn)處均沒(méi)有達(dá)到相對(duì)體的材料的斷裂應(yīng)力。這最終相當(dāng)于能夠通過(guò)用有限元計(jì)算來(lái)解決的優(yōu)化問(wèn)題。對(duì)于討論中的差壓測(cè)量單元，這意味著在例如50兆帕(500巴)或80兆帕(800巴)的靜態(tài)壓力下，出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力保持低于剛玉的斷裂應(yīng)力，例如如果使用高強(qiáng)度剛玉，則低于500兆帕，而如果使用較少純度的剛玉，則低于400或350兆帕。

為了檢測(cè)靜態(tài)壓力，能夠提供至少一個(gè)附加電容性轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器相應(yīng)地具有在腔室部分142、172的或后壁部分144、174的端表面上的電極，所述端表面限定減壓腔室162、192。

類似地，能夠提供電阻性轉(zhuǎn)換器以檢測(cè)靜態(tài)壓力，其中在這種情況下后壁部分具有取決于變形的電阻器元件。電阻器元件能夠例如包括應(yīng)變片條，其中在具有半導(dǎo)體材料的差壓測(cè)量單元的情況下，壓阻式電阻器元件將是優(yōu)選的。

這種附加轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)體140、170中，使得能夠?yàn)椴顗簻y(cè)量單元的兩側(cè)確定靜態(tài)壓力。在理想情況下，靜態(tài)壓力的兩個(gè)值的差異應(yīng)該與所測(cè)得的差壓測(cè)量一致，并且在關(guān)于精度的所有扣減(deduction)的情況下，提供至少對(duì)于所測(cè)得的差壓測(cè)量的似真性測(cè)試。此外，在單側(cè)過(guò)載的情況下，即當(dāng)測(cè)量膜110抵靠膜床并且因此不再可用于差壓測(cè)量時(shí)，至少當(dāng)前盛行的差壓的近似值能夠基于所計(jì)算的兩個(gè)靜態(tài)壓力之間的差來(lái)輸出。

電容性轉(zhuǎn)換器的布線對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，并且不需要在此詳細(xì)解釋。例如，在測(cè)量膜110的兩側(cè)上的電極能夠經(jīng)由膜接合部148、178接觸，并且特別是能夠連接至地。類似地，如果相應(yīng)靜態(tài)壓力的測(cè)量旨在借助于附加電容性轉(zhuǎn)換器，則在后壁部分144、174的端表面上的電極能夠相應(yīng)地經(jīng)由相對(duì)體接合部146、176接觸，所述端表面位于解耦腔室的側(cè)上。用于確定在測(cè)量腔室側(cè)上的腔室部分142、172的端表面上的差壓的測(cè)量電極分別經(jīng)由電饋通部接觸，特別地，該電饋通部被徑向引導(dǎo)穿過(guò)相應(yīng)的腔室部分。這同樣適用于在解耦腔室側(cè)上的腔室部分的表面上的電極，該電極分別設(shè)置用于檢測(cè)取決于靜態(tài)壓力的電容。這些電極也要經(jīng)由饋通部來(lái)接觸，特別地，該饋通部被徑向引導(dǎo)穿過(guò)腔室部分。特別地，電極能夠包括鉭、鉭氧化物，鈦氧化物或類似金屬及其氧化物，其中電極材料通過(guò)例如濺射來(lái)沉積。用于接觸電極的饋通部例如能夠包括鉭引腳，該鉭引腳以壓力密封方式焊接到腔室部分中。

在圖2中所示的差壓測(cè)量單元200具有與圖1的差壓測(cè)量單元100基本相同的設(shè)計(jì)，使得關(guān)于圖1的解釋相應(yīng)地適用于圖2的示例性實(shí)施例。圖2示出了彼此成特定比例的差壓測(cè)量單元200的部件，使得一些結(jié)構(gòu)能夠不再詳細(xì)看見(jiàn)。差壓測(cè)量單元200包括測(cè)量膜210，測(cè)量膜210布置在基本上-至少分段-第一柱形相對(duì)體240和第二柱形相對(duì)體270之間，并且以壓力密封方式與兩個(gè)相對(duì)體接合，同時(shí)分別地沿周向膜接合部248、278形成第一測(cè)量腔室260和第二測(cè)量腔室290。測(cè)量膜和相對(duì)體以尤其是剛玉作為材料為特征，其中膜接合部包括活性硬焊料，尤其是鋯-鎳-鈦合金。

差壓測(cè)量單元200例如具有約25mm的直徑鄰接測(cè)量膜210的測(cè)量腔室260、290具有例如不多于15μm、并且優(yōu)選不多于10μm的深度，而差壓測(cè)量單元的軸向尺寸能夠例如是約25mm。

第一測(cè)量腔室260形成在測(cè)量膜210與第一相對(duì)體240之間，介質(zhì)的第一壓力經(jīng)由第一壓力管道264施加到該測(cè)量腔室。相應(yīng)地，第二測(cè)量腔室290形成在測(cè)量膜210與第二相對(duì)體270之間，介質(zhì)的第二壓力經(jīng)由第二壓力管道294施加到該測(cè)量腔室。

差壓測(cè)量單元200還包括電容性轉(zhuǎn)換器，該電容性轉(zhuǎn)換器將測(cè)量膜的撓度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述撓度取決于介質(zhì)的兩個(gè)壓力的差。為此目的，兩個(gè)相對(duì)體分別在膜側(cè)上的其端表面處具有至少一個(gè)測(cè)量電極，其中測(cè)量膜相應(yīng)地包括在兩側(cè)上的膜電極，該膜電極朝向測(cè)量電極定向。關(guān)于電容性轉(zhuǎn)換器的連同圖1解釋的細(xì)節(jié)因此適用于本示例性實(shí)施例。

同樣在本示例性實(shí)施例中，相對(duì)體240、270分別在其朝向測(cè)量膜210定向的前側(cè)處具有輪廓258、288，該輪廓258、288在單側(cè)過(guò)載的情況下近似測(cè)量膜210的彎曲線，以形成膜床，在這種過(guò)載的情況下，測(cè)量膜抵靠該膜床以保護(hù)其免于進(jìn)一步變形。膜床的作用由零間隙支撐，因?yàn)闇y(cè)量膜能夠因此精確地支撐在邊緣區(qū)域中，在單側(cè)過(guò)載的情況下最高應(yīng)力出現(xiàn)在該邊緣區(qū)域中。然而，在這種情況下，零間隙被設(shè)計(jì)成與在第一示例性實(shí)施例中不同，因?yàn)槟ご卜謩e在其外邊緣處具有環(huán)形周向膜床槽249、279，以進(jìn)一步使接合部248、278減壓。

在這種情況下，跟隨測(cè)量膜210的彎曲線的曲線并且延伸超過(guò)膜床槽249、279的膜床的輪廓的徑向外推(extrapolation)在膜接合部248、278的內(nèi)徑處具有如對(duì)第一示例性實(shí)施例所描述的距測(cè)量膜的近似零間隙距離。即，接合部在其內(nèi)徑處的厚度不多于5μm，特別地不多于2μm，并且優(yōu)選地不多于1μm。膜床槽249、279具有例如不多于0.5mm，并且特別地不多于0.3mm的寬度和/或深度。

膜接合部248、278和在相對(duì)體240、270的端表面處的輪廓258、288的這種形狀也將在高靜態(tài)壓力的情況下暴露于在膜接合部的區(qū)域中的顯著切口應(yīng)力而沒(méi)有額外保護(hù)措施。為了避免這樣，在本示例性實(shí)施例中，相對(duì)體240、270也分別具有腔室部分242、272和后壁部分244、274，腔室部分242、272和后壁部分244、274借助于相對(duì)體接合部246、276以壓力密封方式連接。腔室部分242、272分別朝向測(cè)量膜210定向，與測(cè)量膜210一起限定測(cè)量腔室260、290，并且包括在膜側(cè)上的其端表面上的輪廓258、288，輪廓258、288形成膜床。腔室部分242、272進(jìn)一步分別具有在后側(cè)上的端表面，該端表面朝向形成在腔室部分242、272與后壁部分244、274之間的解耦腔室262、292定向。解耦腔室具有幾十微米的軸向高度。解耦腔室具有基本上圓盤(pán)形的平面圖并且與測(cè)量腔室260、290平行地延伸，其中解耦腔室262、292的直徑大于測(cè)量腔室260、290的直徑由壓力管道264、294的一部分形成的平衡管道263、293分別在解耦腔室262、292與測(cè)量腔室260、290之間延伸。因此，與連接到解耦腔室的測(cè)量腔室中相同的壓力盛行于每個(gè)解耦腔室中。解耦腔室促使介質(zhì)的相應(yīng)壓力作用在腔室部分上，不僅從測(cè)量腔室260、290的方向作用在前側(cè)上，而且即從解耦腔室262、292的方向作用在后側(cè)上。以這種方式，腔室部分242、272的取決于壓力的彎曲顯著減小。因此，當(dāng)高靜態(tài)過(guò)載壓力均勻地施加到兩個(gè)測(cè)量腔室時(shí)，大部分地消除了膜接合部248、278上的切口應(yīng)力的問(wèn)題。達(dá)到相對(duì)體240、270的腔室部分242、272現(xiàn)在相對(duì)于靜態(tài)壓力大部分地不敏感的程度，待測(cè)量差壓相對(duì)于靜態(tài)壓力的橫向靈敏度也降低了。

如在第一示例性實(shí)施例中，相對(duì)體接頭246、276也通過(guò)第一減壓槽254、284以及第二減壓槽256、286被保護(hù)以抗破壞性切口應(yīng)力，第一減壓槽254、284從減壓腔室262、292的側(cè)面環(huán)形周向地形成在相對(duì)體240、270的后壁部分244、274中，第二減壓槽256、286從減壓腔室262、292的側(cè)面形成在腔室部分242、272中。減壓槽256、286具有例如約1.5mm的寬度和/或深度，并且優(yōu)選地直接鄰接相對(duì)體接合部246、276。

在兩個(gè)相對(duì)體240、270中，例如包括可伐(Kovar)的填充體松散地放置到形成在第一減壓槽254、284與第二減壓槽256、286之間的環(huán)形管道中，以最小化在測(cè)量操作期間待用傳遞流體填充的差壓測(cè)量單元中的自由體積。

此外，對(duì)于相對(duì)體接合部246、276比膜接合部248、278存在更多的設(shè)計(jì)自由。例如，相對(duì)體接合部能夠更厚并且具有幾十微米的高度。相對(duì)體接合部246、276的徑向厚度類似于膜接合部的徑向厚度，例如為1-3μm。為了進(jìn)一步使相對(duì)體接合部246、276減壓，后壁部分244、274的邊緣區(qū)域252、282是圓化的，以便減少材料。

類似地，壓力管道264、294在后側(cè)上的開(kāi)口具有圓錐形倒角，以在施加靜態(tài)壓力時(shí)減小應(yīng)力峰值。

為了檢測(cè)靜態(tài)壓力，至少一個(gè)相對(duì)體還能夠具有附加電容性或電阻性轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，兩個(gè)相對(duì)體240、270包括這樣的轉(zhuǎn)換器，使得能夠?yàn)椴顗簻y(cè)量單元的兩側(cè)確定靜態(tài)壓力。關(guān)于與第一示例性實(shí)施例有關(guān)的轉(zhuǎn)換器的細(xì)節(jié)的說(shuō)明因此適用于此。