DE102013114062A1 - pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Es ist ein robuster optischer Drucksensor, mit einem Grundkörper (1), einer mit dem Grundkörper (1) unter Bildung einer Messkammer (3) verbundenen Messmembran (5), deren dem Grundkörper (1) zugewandte Innenseite eine Reflexionsfläche aufweist, die darauf auftreffendes Licht reflektiert, einem optischen Wandler (11), der eine von einer druckabhängigen Durchbiegung der Messemembran (5) abhängige Membranposition (M) messtechnisch erfasst, und einer an den Wandler (11) angeschlossenen Messelektronik (13), die anhand der Membranposition (M) einen auf die Messmembran (5) einwirkenden zu messenden Druck (p) bestimmt, beschrieben, bei dem der optische Wandler (11) ein Wandler eines konfokal-chromatischen Entfernungsmessers ist, der Wandler (11) eine über eine polychromatische Lichtquelle (15) gespeiste Abbildungsoptik (17) mit wellenlängen-abhängiger Brennweite aufweist, und die Abbildungsoptik (17) eine optische Achse (L) aufweist, die durch eine durch den Grundkörper (1) hindurch führende, in der Messkammer (3) mündende Bohrung (19) hindurch verläuft, und auf die Messmembran (5), insb. eine Mitte der Messmembran (5), ausgerichtet ist.It is a robust optical pressure sensor, comprising a base body (1), a measuring diaphragm (5) connected to the base body (1) to form a measuring chamber (3), whose inner side facing the base body (1) has a reflection surface, the light impinging thereon reflected, an optical transducer (11), which detects a dependent of a pressure-dependent deflection of the measuring diaphragm (5) membrane position (M), and a connected to the transducer (11) measuring electronics (13) based on the membrane position (M) a determined on the measuring diaphragm (5) to be measured pressure (p), described in which the optical transducer (11) is a converter of a confocal chromatic rangefinder, the converter (11) via a polychromatic light source (15) fed imaging optics ( 17) with wavelength-dependent focal length, and the imaging optics (17) has an optical axis (L) passing through a through the base body (1) f leading, in the measuring chamber (3) opens out bore (19) passes, and on the measuring diaphragm (5), esp. A center of the measuring diaphragm (5), is aligned.
Description
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, mit einem Grundkörper, einer mit dem Grundkörper unter Bildung einer Messkammer verbundenen Messmembran, deren dem Grundkörper zugewandte Innenseite eine Reflexionsfläche aufweist, die darauf auftreffendes Licht reflektiert, einem optischen Wandler, der eine von einer druckabhängigen Durchbiegung der Messmembran abhängige Membranposition messtechnisch erfasst, und einer an den Wandler angeschlossenen Messelektronik, die anhand der Membranposition einen auf die Messmembran einwirkenden zu messenden Druck bestimmt.The invention relates to a pressure sensor comprising a base body, a measuring diaphragm connected to the base body to form a measuring chamber, the inside of which facing the base body has a reflection surface which reflects light incident thereon, an optical transducer having a diaphragm position dependent on a pressure-dependent deflection of the measuring diaphragm detected by measuring technology, and a measuring electronics connected to the transducer, which determines, based on the diaphragm position, a pressure to be measured on the measuring diaphragm.
Drucksensoren werden in der Druckmesstechnik zur Messung von Drücken eingesetzt. Die gemessenen Drücke werden in der Industrie beispielsweise zur Steuerung oder Regelung von Prozessen eingesetzt.Pressure sensors are used in pressure measurement to measure pressures. The measured pressures are used in industry, for example, for controlling or regulating processes.
In der
- – einem Grundkörper,
- – einer mit dem Grundkörper unter Bildung einer Messkammer verbundenen Messmembran, deren dem Grundkörper zugewandte Innenseite eine Reflexionsfläche aufweist, die darauf auftreffendes Licht reflektiert,
- – einem optischen Wandler, der eine von einer druckabhängigen Durchbiegung der Messemembran abhängige Membranposition messtechnisch erfasst, und
- – einer an den Wandler angeschlossenen Messelektronik, die anhand der Membranposition einen auf die Messmembran einwirkenden zu messenden Druck bestimmt.
- A basic body,
- A measuring diaphragm connected to the main body to form a measuring chamber, the inner side of which facing the main body has a reflecting surface which reflects incident light thereon,
- An optical transducer which metrologically detects a diaphragm position dependent on a pressure-dependent deflection of the measuring diaphragm, and
- - An electronics connected to the transducer, which determines based on the diaphragm position acting on the measuring diaphragm to be measured pressure.
Bei diesen Drucksensoren ist der optische Wandler ein interferometrischer Wandler, mit dem die Membranposition durch eine interferometrische Abstandsmessung bestimmt wird. Dabei wird ein Lichtstrahl in zwei Teilstrahle aufgespaltet, von denen einer an der Messmembran und einer an einem Referenzreflektor reflektiert wird. Zur messtechnischen Erfassung der Membranposition werden die reflektierten Teilstrahlen mittels eines Interferometers zur Interferenz gebracht, und anhand des resultierenden Interferenzsignals ein Abstand zwischen der Messmembran und dem Referenzreflektor bestimmt, der die druckabhängige Membranposition wiedergibt. Interferometrische Messsysteme sind jedoch vergleichsweise teuer.In these pressure sensors, the optical transducer is an interferometric transducer, with which the membrane position is determined by an interferometric distance measurement. In this case, a light beam is split into two partial beams, one of which is reflected at the measuring diaphragm and one at a reference reflector. For metrological detection of the membrane position, the reflected partial beams are brought to interference by means of an interferometer, and determined on the basis of the resulting interference signal, a distance between the measuring diaphragm and the reference reflector, which reflects the pressure-dependent membrane position. However, interferometric measuring systems are comparatively expensive.
Durch Interferometrie kann die Membranposition hochpräzise erfasst werden. Hierzu darf sich die Membranposition innerhalb des Druckmessbereichs jedoch nur innerhalb enger räumlicher Grenzen verändern. Die Drucksensoren, insb. Messmembran und Grundkörper, müssen hochpräzise gefertigt, und das Interferometer relativ zur Messmembran und zum Referenzreflektor hochpräzise positioniert werden. Die druckabhängige als Messeffekt dienende Veränderung der Membranposition liegt bei diesen Drucksensoren z.B. in der Größenordnung von 5 µm–10 µm.By interferometry, the membrane position can be detected with high precision. For this purpose, however, the diaphragm position within the pressure measuring range may only change within narrow spatial limits. The pressure sensors, in particular measuring membrane and base body, must be manufactured with high precision, and the interferometer must be positioned with high precision relative to the measuring diaphragm and the reference reflector. The pressure-dependent change of the membrane position serving as a measuring effect is present in these pressure sensors, e.g. in the order of 5 μm-10 μm.
Entsprechend sind diese Drucksensoren insgesamt sehr empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen, und können regelmäßig nur in Verbindung mit einem dem Drucksensor vorgeschalteten Druckmittler eingesetzt werden. Darüber hinaus führen bereits geringe thermische Ausdehnungen von Messmembran und Grundkörpern zu erheblichen Messfehlern, die kompensiert werden müssen.Accordingly, these pressure sensors are overall very sensitive to mechanical loads, and can be used regularly only in conjunction with a pressure sensor upstream of the diaphragm seal. In addition, even small thermal expansions of measuring diaphragm and basic bodies lead to considerable measuring errors, which must be compensated.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen robusten optischen Drucksensor anzugeben.It is an object of the invention to provide a robust optical pressure sensor.
Hierzu umfasst die Erfindung einen Drucksensor, mit
- – einem Grundkörper,
- – einer mit dem Grundkörper unter Bildung einer Messkammer verbundenen Messmembran, deren dem Grundkörper zugewandte Innenseite eine Reflexionsfläche aufweist, die darauf auftreffendes Licht reflektiert,
- – einem optischen Wandler, der eine von einer druckabhängigen Durchbiegung der Messemembran abhängige Membranposition messtechnisch erfasst, und
- – einer an den Wandler angeschlossenen Messelektronik, die anhand der Membranposition einen auf die Messmembran einwirkenden zu messenden Druck bestimmt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass
- – der optische Wandler ein Wandler eines konfokal-chromatischen Entfernungsmessers ist,
- – der Wandler eine über eine polychromatische Lichtquelle gespeiste Abbildungsoptik mit wellenlängen-abhängiger Brennweite aufweist, und
- – die Abbildungsoptik eine optische Achse aufweist, die durch eine durch den Grundkörper hindurch führende, in der Messkammer mündende Bohrung hindurch verläuft, und auf die Messmembran, insb. die Mitte der Messmembran, ausgerichtet ist.
- A basic body,
- A measuring diaphragm connected to the main body to form a measuring chamber, the inner side of which facing the main body has a reflecting surface which reflects incident light thereon,
- An optical transducer which metrologically detects a diaphragm position dependent on a pressure-dependent deflection of the measuring diaphragm, and
- A measuring electronics connected to the transducer, which on the basis of the diaphragm position determine a pressure to be measured acting on the measuring diaphragm, which is characterized in that
- The optical converter is a converter of a confocal chromatic rangefinder,
- - The converter has a powered via a polychromatic light source imaging optics with wavelength-dependent focal length, and
- - The imaging optics has an optical axis which passes through a through the body through leading, opening into the measuring chamber bore, and on the measuring membrane, esp. The center of the measuring membrane is aligned.
Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
- – ein an die Abbildungsoptik angeschlossener Lichtleiter vorgesehen ist, über den im Drucksensor in Richtung der Abbildungsoptik zurück reflektierte Lichtanteile von mittels der Abbildungsoptik in Richtung der Messmembran abgebildetem Licht der Messelektronik zugeführt werden,
- – die Messelektronik ein Spektrometer umfasst, das ein Intensitätsspektrum der reflektierten Lichtanteile ableitet, das die Intensitäten der reflektierten Lichtanteile als Funktion von deren Wellenlängen wiedergibt,
- – die Messelektronik eine an das Spektrometer angeschlossene Auswertungseinheit umfasst,
- – die Auswertungseinheit eine Wellenlänge bestimmt, bei der das Intensitätsspektrum ein auf eine Reflektion an der Messmembran zurückzuführendes Maximum aufweist, und
- – die Auswertungseinheit dieser Wellenlänge anhand der wellenlängen-abhängigen Brennweite der Abbildungsoptik eine Membranposition, insb. eine Entfernung der Messmembran von der Abbildungsoptik, zuordnet.
- A light guide connected to the imaging optics is provided, via which light components reflected back in the direction of the imaging optics in the pressure sensor are supplied to the measuring electronics by means of the imaging optics in the direction of the measuring diaphragm;
- - The measuring electronics comprises a spectrometer, which derives an intensity spectrum of the reflected light components, the intensities of the reflects reflected light components as a function of their wavelengths,
- The measuring electronics comprise an evaluation unit connected to the spectrometer,
- The evaluation unit determines a wavelength at which the intensity spectrum has a maximum due to a reflection at the measuring diaphragm, and
- - The evaluation unit of this wavelength on the basis of the wavelength-dependent focal length of the imaging optics a membrane position, esp. A distance of the measuring diaphragm of the imaging optics assigned.
Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung
- – ist ein am Grundkörper befestigter Teilerspiegel vorgesehen, der entlang einer optischen Achse der Abbildungsoptik zwischen der Abbildungsoptik und der Messmembran angeordnet ist, und von der Messmembran beabstandet ist, und
- – der optische Wandler erfasst eine von einer Temperatur des Grundkörpers abhängige Spiegelposition des Teilerspiegels, insb. eine Entfernung des Teilerspiegels von der Abbildungsoptik, messtechnisch.
- A splitter mirror attached to the base body is provided, which is arranged along an optical axis of the imaging optics between the imaging optics and the measuring diaphragm, and is spaced from the measuring diaphragm, and
- - The optical transducer detects a dependent of a temperature of the body mirror position of the splitter mirror, esp. A distance of the splitter mirror of the imaging optics, metrologically.
Gemäß einer Ausgestaltung der ersten Weiterbildung ist der Teilerspiegel in einer Ausnehmung im Grundkörper gegenüber einer der Messmembran zugewandten die Ausnehmung umgebenden Stirnfläche des Grundkörpers zurück versetzt angeordnet.According to one embodiment of the first development of the splitter mirror is arranged offset back in a recess in the base body relative to a measuring membrane facing the recess surrounding end face of the body.
Gemäß einer Weiterbildung der ersten Weiterbildung bestimmt die Messelektronik den zu messenden Druck anhand einer Differenz von Membranposition und Spiegelposition.According to one development of the first development, the measuring electronics determines the pressure to be measured based on a difference between diaphragm position and mirror position.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der ersten Weiterbildung bestimmt die Messelektronik anhand der Spiegelposition, einer bei einer Referenztemperatur vorliegenden Referenzposition des Teilerspiegels und einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Grundkörpers eine Temperatur des Grundkörpers.According to a further development of the first further development, the measuring electronics determines a temperature of the base body based on the mirror position, a reference position of the divider mirror present at a reference temperature and a thermal expansion coefficient of the material of the base body.
Gemäß einer Ausgestaltung der letztgenannten Weiterbildung bestimmt die Messelektronik anhand der Temperatur des Grundkörpers einen bezüglich eines temperaturabhängigen Messfehlers korrigierten zu messenden Druck.According to one embodiment of the last-mentioned further development, the measuring electronics determines, based on the temperature of the main body, a pressure to be measured corrected for a temperature-dependent measuring error.
Gemäß einer Weiterbildung der letztgenannten Ausgestaltung
- – ist ein an die Messelektronik angeschlossener Temperatursensor vorgesehen, der im Drucksensor nahe der Messmembran, insb. unter der Messmembran, angeordnet ist, und eine Temperatur in der Nähe der Messmembran misst, und
- – die Messelektronik bestimmt anhand der Temperatur des Grundkörpers und der Temperatur in der Nähe der Messmembran ein Temperaturgefälle innerhalb des Drucksensors, und berücksichtigt es bei der Korrektur des temperaturabhängigen Messfehlers.
- - a temperature sensor connected to the measuring electronics is provided, which is located in the pressure sensor close to the measuring diaphragm, in particular below the measuring diaphragm, and measures a temperature close to the measuring diaphragm, and
- - The measuring electronics determined based on the temperature of the body and the temperature in the vicinity of the measuring diaphragm, a temperature gradient within the pressure sensor, and takes into account when correcting the temperature-dependent measurement error.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Messmembran und der Grundkörper aus dem gleichen Material, insb. aus einem Metall, insb. aus Edelstahl, aus Titan, aus einer Nickel-Kupfer Legierung, insb. aus Monel, oder aus einer Nickel-Chrom-Molybdän Legierung, oder aus einer Keramik.According to one embodiment of the invention, the measuring membrane and the base body of the same material, esp. Of a metal, esp. Of stainless steel, titanium, of a nickel-copper alloy, esp. Of Monel, or of a nickel-chromium-molybdenum Alloy, or from a ceramic.
Gemäß einer Weiterbildung der ersten Weiterbildung besteht der Teilerspiegel aus einem mit einer teildurchlässigen Beschichtung beschichteten Glas, insb. einem gegenüber radioaktiver Strahlung resistenten Glas, insb. einem Quarzglas oder einem Borosilikatglas.According to a development of the first development, the splitter mirror consists of a glass coated with a partially permeable coating, in particular a glass which is resistant to radioactive radiation, in particular a quartz glass or a borosilicate glass.
Gemäß einer zweiten Weiterbildung der Erfindung
- – ist die Messmembran eine Bossmembran, die in einem zentralen der Abbildungsoptik gegenüberliegenden Bereich eine Versteifung aufweist,
- – ist die Versteifung außenseitlich von einem elastischen Bereich der Messmembran umgeben, und
- – bildet eine der Abbildungsoptik zugewandte, insb. planare, Stirnfläche der Versteifung die Reflexionsfläche.
- The measuring diaphragm is a boss diaphragm, which has a stiffening in a central region opposite the imaging optics,
- - The stiffening is surrounded on the outside by an elastic region of the measuring membrane, and
- - Forms facing the imaging optics, esp. Planar, end face of the stiffener forms the reflection surface.
Gemäß einer Weiterbildung der zweiten Weiterbildung weist der Grundkörper eine der Versteifung gegenüberliegend angeordnete Stützfläche, insb. eine Stirnfläche einer in die Messkammer hinein ragenden sockelförmigen Erhebung, auf, auf der die Versteifung im Falle einer Überlast zur Auflage kommt.According to a development of the second development, the main body has a supporting surface arranged opposite the stiffening, in particular an end face of a pedestal-shaped elevation protruding into the measuring chamber, on which the stiffening comes to rest in the event of an overload.
Gemäß einer dritten Weiterbildung der Erfindung
- – weist der Grundkörper mindestens einen in die Messkammer hinein ragenden Membranabstützring auf, und
- – weist eine der Messmembran zugewandte Stirnfläche des Membranabstützrings eine Formgebung auf, die einer Durchbiegungskontur der Messmembran nachgebildet ist, die die Messmembran bei einem bestimmten darauf einwirkenden Druck aufweist, wobei
- – der bestimmte Druck ein im Falle einer Überlast auf die Messmembran einwirkender Druck ist, oder
- – der bestimmte Druck gleich einer Messbereichsgrenze zwischen zwei verschiedenen aneinander angrenzenden Druckmessbereichen ist, in denen der Drucksensor einsetzbar ist, und
- – kommt die Messmembran auf dem Membranabstützring zur Auflage, wenn sie mit dem zugehörigen bestimmten Druck beaufschlagt ist.
- The base body has at least one membrane supporting ring projecting into the measuring chamber, and
- An end face of the membrane support ring facing the measuring membrane has a shape which is modeled on a deflection contour of the measuring membrane which has the measuring membrane at a certain pressure acting thereon, wherein
- - the specific pressure is a pressure acting on the measuring diaphragm in case of overload, or
- - The specific pressure equal to a measuring range limit between two different together is adjacent pressure measuring ranges, in which the pressure sensor can be used, and
- - The measuring membrane comes to rest on the membrane support ring when it is subjected to the associated specific pressure.
Gemäß einer vierten Weiterbildung der Erfindung
- – bilden Messmembran und Grundkörper eine Einheit, insb. eine austauschbare Einheit, und
- – ist die Abbildungsoptik mittels einer Befestigungsvorrichtung lösbar am Grundkörper befestigt.
- - Messmembran and body form a unit, esp. A replaceable unit, and
- - The imaging optics is secured by means of a fastening device releasably attached to the base body.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Kalibration eines erfindungsgemäßen Drucksensors, bei dem
- – anhand eines Kalibrationsverfahrens Kalibrationsdaten, insb. mindestens eine Kennlinie des Drucksensors und/oder Koeffizienten eines Korrekturpolynoms, ermittelt werden,
- – die Kalibrationsdaten unter einer der Einheit von Messmembran und Grundkörper zugeordneten Kennung, insb. einer Seriennummer, zwischengespeichert werden, und
- – die zwischengespeicherten Kalibrationsdaten anhand der Kennung abgerufen, insb. über das Internet abgerufen, und in die Messelektronik des zugehörigen Drucksensors übertragen werden.
- Calibration data, in particular at least one characteristic of the pressure sensor and / or coefficients of a correction polynomial, are determined on the basis of a calibration method,
- - the calibration data are temporarily stored under an identifier associated with the unit of measuring membrane and base body, in particular a serial number, and
- - the cached calibration data retrieved on the basis of the identifier, especially retrieved via the Internet, and transmitted to the measuring electronics of the associated pressure sensor.
Der erfindungsgemäße Drucksensor bietet aufgrund des konfokal chromatischen Wandlers den Vorteil, dass über die wellenlängenabhängigen Brennweiten der Abbildungsoptik ein vergleichsweise großer Abstandsbereich vor der Abbildungsoptik abdeckt werden kann. Damit können Messmembranen eingesetzt werden, deren Mitte über den Druckmessbereich des Drucksensors hinweg z.B. um mehrere Zehntelmillimeter ausgelenkt wird. Bezogen auf diese im Vergleich zu bei interferometrischen Drucksensoren realisierbaren maximalen Membranauslenkungen sehr große maximale Membranauslenkung spielen Fertigungstoleranzen bei der Herstellung von Messmembran und Grundkörper im Hinblick auf die Messgenauigkeit des Drucksensors eine deutlich geringere Rolle. Eine hochpräzise und damit kostenintensive Fertigung ist damit nicht erforderlich. Das gilt auch für die Präzision der Positionierung der Abbildungsoptik relativ zum Grundkörper. Hierdurch ist es möglich, Messmembran und Grundkörper als austauschbare Einheit auszubilden, an der die Abbildungsoptik lösbar befestigt ist.Due to the confocal chromatic transducer, the pressure sensor according to the invention offers the advantage that over the wavelength-dependent focal lengths of the imaging optics, a comparatively large distance range can be covered in front of the imaging optics. Thus, measuring diaphragms can be used, the center of which extends across the pressure measuring range of the pressure sensor, e.g. is deflected by several tenths of a millimeter. Based on this very large maximum diaphragm deflection, which can be achieved in comparison with interferometric pressure sensors which can be realized in the maximum diaphragm deflections, manufacturing tolerances play a significantly smaller role in the production of measuring diaphragm and base body with regard to the measuring accuracy of the pressure sensor. A high-precision and therefore cost-intensive production is not required. This also applies to the precision of the positioning of the imaging optics relative to the main body. This makes it possible to form the measuring diaphragm and base body as a replaceable unit, to which the imaging optics is releasably attached.
Der erfindungsgemäße Drucksensor bietet darüber hinaus den Vorteil, dass im Vergleich zu Messmembranen von interferometrischen Drucksensoren sehr viel größere und dickere Messmembranen eingesetzt werden können. Diese sind mechanisch wesentlich robuster, und können ohne weiteres unmittelbar dem Medium ausgesetzt werden, dessen Druck gemessen werden soll. Eine Aufwand, Kosten, und gegebenenfalls temperaturabhängige Messfehler verursachende Vorschaltung eines Druckmittlers ist nicht erforderlich. Da der Drucksensor ohne Druck übertragende Flüssigkeiten eingesetzt werden kann, kann er auch bei vergleichsweise hohen Temperaturen eingesetzt werden. Darüber hinaus können diese Messmembranen über den Druckmessbereich vergleichsweise große Veränderungen der Messmembranposition aufweisen. Hierdurch vergrößert sich der Messeffekt, was wiederum eine Verbesserung der erzielbaren Messgenauigkeit bewirkt. Darüber hinaus sind robustere Messmembranen, insb. in Verbindung mit den im Grundkörper vorgesehenen Stützflächen zur Abstützung der Messmembran im Überlastfall, auch für Hochdruckanwendungen geeignet.The pressure sensor according to the invention also has the advantage that much larger and thicker measuring membranes can be used in comparison to measuring membranes of interferometric pressure sensors. These are mechanically much more robust, and can be readily exposed directly to the medium whose pressure is to be measured. A cost, cost, and possibly temperature-dependent measurement error causing upstream connection of a pressure transmitter is not required. Since the pressure sensor can be used without pressure-transmitting liquids, it can also be used at comparatively high temperatures. In addition, these measuring membranes can have comparatively large changes in the measuring membrane position over the pressure measuring range. This increases the measurement effect, which in turn causes an improvement in the achievable measurement accuracy. In addition, more robust measuring membranes, especially in conjunction with the support surfaces provided in the base body for supporting the measuring diaphragm in the event of overload, are also suitable for high-pressure applications.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen in Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The invention and its advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which is shown in exemplary embodiment. Identical elements are provided in the figures with the same reference numerals.
Dabei ist ein äußerer Rand der Messmembran
Messmembran
Der Drucksensor dient dazu, einen von außen auf die Messmembran
Der Drucksensor weist einen optischen Wandler
Erfindungsgemäß ist der optische Wandler
Im Grundkörper
Die Abbildungsoptik
Die Befestigungsvorrichtung
Die polychromatische Lichtquelle
Das über die Lichtquelle
Im Drucksensor in Richtung der Abbildungsoptik
Die Messelektronik
An das Spektrometer
Die Messmembranposition M ist ein Maß für die druck-bedingte Durchbiegung der Messmembran
Die gemessene Membranposition M ist jedoch nicht nur abhängig von der druckbedingten Durchbiegung der Messmembran
Dieser temperaturabhängige Messfehler ist jedoch geringer als bei interferometrischen Drucksensoren, da die Messmembranen
Um mit dem Drucksensor in einem möglichst großen Temperaturbereich Druckmessungen mit möglichst hoher Messgenauigkeit ausführen zu können, wird der Drucksensor vorzugsweise mit einem am Grundkörper
Der Einsatz des Teilerspiegels
Da der Teilerspiegel
Das Intensitätsprofil I(λ) weist dementsprechend ein erstes auf die Reflektion am Teilerspiegel
Der Abstand zwischen Teilerspiegel
Auch hier wird wieder in einem Kalbrationsverfahren eine Kennlinie aufgezeichnet, die die Abhängigkeit der gemessenen Differenzen von Membranposition M und Spiegelposition S vom auf die Messmembran
Die Kalibrationsdaten der Einheiten, insb. die damit aufgenommen Kennlinien können unter Zuordnung zu einer Kennung der Einheit, z.B. deren Seriennummer, zwischengespeichert und nachfolgend in einen entsprechenden Speicher der in Verbindung mit der jeweiligen Einheit verwendeten Messelektronik
Kennt man eine Referenzposition SR, die der Teilerspiegel
Referenzposition SR und Referenztemperatur TR können werkseitig bestimmt und in der Messelektronik
Alternativ kann vor der ersten Inbetriebnahme, sowie vorzugsweise nach jeder Veränderung der Positionierung der Abbildungsoptik
Nachfolgend kann im laufenden Messbetrieb anhand der Spiegelposition S die Temperatur TG des Grundkörpers
Entsprechende Korrekturfaktoren oder Koeffizienten eines Korrekturpolynoms werden hierzu vorab in einem entsprechenden Kalibrationsverfahren ermittelt, und in einem Speicher der Messelektronik
Es gibt Anwendungen für Drucksensoren, in denen der Drucksensor sehr schnellen Temperaturänderungen ausgesetzt ist. In diesen Anwendungen kann es passieren, dass unterschiedliche Bereiche von Grundkörper
Zur Korrektur des in diesen Anwendungsfällen auftretenden von der Temperatur und dem Temperaturgefälle ∆TMG abhängigen Messfehlers ist im Drucksensor vorzugsweise ein an die Messelektronik
Die Messelektronik
Die Messmembran
Hier bildet die der Abbildungsoptik
Eine Bossmembran bietet den Vorteil, dass die druckabhängige Druckbiegung der Messmembran
Darüber hinaus kann der Grundkörper
Die Membranabstützringe
Alternativ kann anhand der Membranabstützringe
Zum Schutz des Teilerspiegels
Der Teilerspiegel
Für Drucksensoren, die an Einsatzorten eingesetzt werden sollen, an denen Sterilität erforderlich ist, wird vorzugsweise ein Teilerspiegel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Grundkörper body
- 33
- Messkammer measuring chamber
- 55
- Messmembran measuring membrane
- 77
- Fügung coincidence
- 99
- Referenzdruckzufuhr Reference pressure supply
- 1111
- optischer Wandler optical converter
- 1313
- Messelektronik measuring electronics
- 1515
- polychromatische Lichtquelle polychromatic light source
- 1717
- Abbildungsoptik imaging optics
- 1919
- Bohrung drilling
- 2121
- Befestigungsvorrichtung fastening device
- 2323
- Lichtleiter optical fiber
- 2525
- Koppler coupler
- 2727
- Lichtleiter optical fiber
- 2929
- Spektrometer spectrometer
- 3030
- Auswertungseinheit evaluation unit
- 3131
- Teilerspiegel splitter mirror
- 3333
- Temperatursensor temperature sensor
- 3535
- Träger carrier
- 3737
- Versteifung stiffening
- 3939
- elastischer Bereich elastic range
- 4141
- Entkopplungsnut decoupling
- 4343
- Stützfläche support surface
- 4545
- sockelförmige Erhebung pedestal elevation
- 4747
- Membranabstützring Membranabstützring
- 4949
- Stirnfläche face
- 5151
- Ausnehmung recess
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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