DE69023930T2

DE69023930T2 - Messwertgeber mit ausgedehnter messfähigkeit und anteilig nutzbare mittel zum überlastungsschutz.

Info

Publication number: DE69023930T2
Application number: DE69023930T
Authority: DE
Inventors: Stanley Rud
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2010-06-15
Also published as: EP0572375A4; JP2898751B2; EP0572375A1; AU5850890A; JPH04506257A; AU637379B2; WO1990015975A1; DE69023930D1; US4949581A; EP0572375B1; CA2056391A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Meßwertgeber, der einen Drucksensor zur Erfassung von Druck und eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck zur Begrenzung des auf den Drucksensor aufgebrachten Drucks, wenn der aufgebrachte Druck eine vorher ausgewählte Grenze übersteigt, aufweist.
Druck-Meßwertgeber sind nun so konstruiert, daß sie einen Prozeßfluid-Druck innerhalb eines ausgewählten Druckbereichs messen. Einige Meßwertgeber, wie sie z.B. in der GB-A-2 165 055 offenbart sind, weisen Vorrichtungen zum Schutz gegen Überdruck auf, um eine Beschädigung von Drucksensoren durch Drücke zu verhindern, die eine vorher ausgewählte Druckgrenze übersteigen. Der aufgebrachte Druck wird zu einer Isolieranordnung geleitet, bei der zur Übertragung des aufgebrachten Drucks auf die Drucksensoren ein inkompressibles Fluid verwendet wird. Nachdem der aufgebrachte Druck eine vorher ausgewählte Grenze erreicht hat, hindert eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck das Isolierfluid an einer weiteren Druckübertragung auf den Sensor. Aufgrund der Einschränkungen typischer Drucksensoren bestehen jedoch noch verschiedene Meßprobleme.
Eine Einschränkung ist diejenige, daß ein typischer Drucksensor Druck innerhalb eines Druckbereichs mißt, der für viele Anwendungsbereiche enger als der gewünschte Meßbereich ist. Während der Druck-Meßbereich (DMB) eines Drucksensors ein ausgewählter Konstruktionsparameter ist, ist er nicht willkürlich breit, und übermäßiger Druck bewirkt Ungenauigkeit oder eine Beschädigung des Sensors. Diesem Problem der Leistungsfähigkeit des Meßwertgeber-Bereichs wird im allgemeinen durch Verwendung mehrerer Meßwertgeber mit überlappenden Bereichen begegnet, wobei jeder Meßwertgeber Sensoren aufweist, die unterschiedliche Druckbereiche messen. Bei einigen Meßwertgebern werden mehrere Drucksensoren zum Ausgleich von Fehlern bei der Druckinessung verwendet, ohne das Problem der Leistungsfähigkeiten eines Meßwertgeber-Bereichs anzugehen. Eine übliche Verwirklichung mehrerer Drucksensoren ist der Leitungsdruck- Ausgleich, bei dem der gemessene Druck durch die durch einen anderen Drucksensor im Meßwertgeber erfaßte Leitungsdruckmessung kompensiert wird.
Die US-A-4 445 383 offenbart eine einzelne Platte, die eine Vielzahl von verschiedenen Drucksensoren mit unterschiedlichen Bereichen trägt, wodurch eine Anzahl von Druckwandlern, die eine Anzahl von Bereichen liefert, als eine Einheit geschaffen wird. Für jeden Membran-Drucksensor wird die Auswahl der Abmessungen zuerst nach der Stärke der Vorrichtung getroffen, indem ein Durchmesser festgesetzt wird, der klein genug ist, um den Druck, der gemessen wird, zu enthalten.
Die US-A-4 818 994 offenbart einen Meßwertgeber, der mehr als einen Drucksensor aufweist, wobei jeder Drucksensor einen unterschiedlichen Skalenendwert-Druckbereich aufweist. Die Drucksensoren sind vorzugsweise Festkörper-Drucksensoren mit integrierten Überdruckanschlagen in jedem Drucksensor, so daß ein einzelner Drucksensor nicht durch Drücke jenseits seines Skalenendwerts beschädigt wird.
Die Verwendung mehrerer Meßwertgeber ist in einigen Anwendungsbereichen aufgrund des Verlusts an Prozeßzeit, der beim Auswechseln von Meßwertgebern auftritt, und der Notwendigkeit, jederzeit mehrere Meßwertgeber zur Verfügung zu haben, kompliziert und unbequem. Obgleich die Bereichseinschränkung des Drucksensors irgendeine Lösung erzwingt, besteht noch immer eine Notwendigkeit, die Meßfähigkeit des Meßwertgebers zu erweitern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Meßwertgeber mit einem ersten Drucksensor, der eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck mit mindestens einem zusätzlichen Drucksensor, der zur Erweiterung der Meßfähigkeit des Meßwertgebers dient, gemeinsam nutzt.
Der Meßwertgeber erfaßt mindestens einen aufgebrachten Druck und weist einen ersten Drucksensor zur Erfassung von Druck auf. Die Erfindung kann mit einem Differenzdruck-Meßwertgeber, der eine Differenz zwischen zwei aufgebrachten Drücken erfaßt, einem Manometerdruck-Meßwertgeber, bei dem eine Druckdifferenz zwischen einem aufgebrachten Druck und einem gewöhnlich atmosphärischen Bezugsdruck gemessen wird, und mit absoluten Druck-Meßwertgebern, die eine Art von Manometer-Meßerwertgebern sind, bei denen der Bezugsdruck ein Vakuum ist, in die Praxis umgesetzt werden. In jeder Meßwertgeberart können verschiedene Drucksensorarten verwendet werden; einige Beispiele sind diejenigen, die auf druckinduzierten Kapazitäts-, Widerstands- und Eigenfrequenzänderungen beruhen. Ein erfindungsgemäß hergestellter Differenz-Meßwertgeber weist eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck auf, um die beiden Drücke isolierend zu einem Paar getrennter Volumina eines im wesentlichen inkompressiblen Isolierfluids und zu einem Paar von Druckeinlässen zu leiten. Die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck begrenzt einen weiteren Anstieg des durch das Isolierfluid auf den Sensor aufgebrachten Drucks, wenn der Differenzdruck eine vorher ausgewählte Grenze übersteigt, unterhalb derer keine Sensorbeschädigung auftritt. Der Meßwertgeber weist auch mindestens einen zusätzlichen Drucksensor auf, der ein Paar zusätzlicher Druckeinlässe aufweist, wobei jeder zusätzliche Einlaß für eines der beiden Volumina des Isolierfluids offen ist, so daß ein derartiger zusätzlicher Drucksensor die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck gemeinsam mit dem ersten Drucksensor nutzt und dem Meßwertgeber auch eine erweiterte Meßfähigkeit verleiht.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird diese erweiterte Meßfähigkeit durch Auswählen erster und zweiter Sensoren erreicht, die Druckmeßbereiche (DMB) aufweisen, von denen sich jeder im wesentlichen vom anderen unterscheidet. Ein Beispiel ist ein zweiter Drucksensor mit einem zweiten DMB, der den DMB eines ersten Drucksensors vollständig überlappt und sich über diesen hinaus erstreckt. Diese Art von Auswahlschema erweitert effektiv den Meßwertgeber-DMB durch die Verwendung zusätzlicher Drucksensoren, von denen jeder einen sukzessiv größeren DMB als der andere aufweist und den Meßwertgeber-DMB erweitert. Wenn ein Meßwertgeber dieser Art einen Druck erfaßt, der eine Strömung wiedergibt, wird bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten eine weitere Zunahme der Genauigkeit des Ausgangssignals verwirklicht. Alternativ können Drucksensoren mit im wesentlichen denselben DMBs verwendet werden, um eine Redundanz zu schaffen. Eine Redundanz gewährleistet, daß man kritische Messungen erhält und liefert bei Verwendung in einem Meßwertgeber mit Eigendiagnose auch eine Eigenkorrektur. Eine Elektronik im Meßwertgeber konditioniert die Ausgangssignale des Drucksensors so, daß sie das Meßwertgeber-Ausgangssignal erzeugen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise schematische, teilweise Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Differenzdruck-Meßwertgebers, der eine Mehrfach-Sensoranordnung aufweist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Mehrfach-Sensoranordnung, die in dem in Fig. 1 gezeigten Meßwertgeber verwendet wird;
Fig. 2A eine Draufsicht auf die Basis des in Fig. 2 gezeigten integrierten Sensorblocks etwa entlang der Line 2a;
Fig. 3A und 3B Diagramme, die Meßwertgeberfehler aufgetragen als eine Funktion des Drucks als Prozentsatz des DMB, wiedergeben;
Fig. 4A eine teilweise schematische, teilweise Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Differenzdruck-Meßwertgebers, der in einem Anwendungsbereich der Strömungsmessung verwendet wird;
Fig. 4B eine graphische Darstellung, die Druck als einen Prozentsatz eines Meßbereichs für den Meßwertgeber in Fig. 4A wiedergibt;
Fig. 4C eine graphische Darstellung, die Strömung als einen Prozentsatz eines Meßbereichs für den Meßwertgeber in Fig. 4A wiedergibt;
Fig. 5 eine teilweise schematische, teilweise Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Manometer- oder Absolutdruck-Meßwertgebers;
Fig. 6 eine Querschnittszeichnung einer Mehrfach-Sensoranordnung, die in dem in Fig. 5 gezeigten Meßwertgeber verwendet wird; und
Fig. 7 eine Querschnittszeichnung einer anderen Mehrfach-Sensoranordnung, die in dem Meßwertgeber gemäß Fig. 1 verwendet wird, und einen optischen und piezoelektrischen Membran-Drucksensor.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Fig. 1 mißt ein Differenzdruck-Meßwertgeber 10 eine Differenz zwischen zwei aufgebrachten Drücken P&sub1; und P&sub2;, die eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 12 mit Druck beaufschlagen. Die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 12 leitet die beiden aufgebrachten Drücke zu Drucksensoren in einer Mehrfach-Sensoranordnung 14 und schützt die Mehrfach-Sensoranordnung 14, wenn Differenzdrücke aufgebracht werden, die höher sind als eine vorher ausgewählte Grenze. Die Verwendung der gemeinsam genutzten Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 12 vermeidet die Notwendigkeit eines integrierten Überdruckschutzes in jedem Drucksensor in der Sensoranordnung 14. Eine Klemmvorrichtung 15 klemmt die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 12 und die Mehrfach-Sensoranordnung 14 zusammen. Das elektrische Ausgangssignal aus der Mehrfach-Sensoranordnung 14 wird zur Steuerungselektronik 16 geleitet, die das Sensor-Ausgangssignal auf bekannte Weise steuert und ein Ausgangssignal in eine Schleife 18 erzeugt, das den Differenzdruck wiedergibt, die Signale typischerweise gemäß einem 2-Draht-Stromschleifen-Kommunikationsstandard (z.B. 4-20 mA) erzeugt.
Die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 12 ist aus einem oberen Abschnitt 19a und einem unteren Abschnitt 19b ausgebildet, die entlang einer Schnittstelle 19c unter Verwendung von goldenen O-Ringen 27, 27 oder anderen geeigneten Dichtungen verbunden sind. Der untere Abschnitt 19b weist zur Anbringung zwei Gewindelöcher 25, 25 auf. Im oberen Abschnitt 19a beaufschlagt die Auslenkung einer Isoliermemoran 20 durch den aufgebrachten Druck P das Volumen eines im wesentlichen inkompressiblen Isolierfluids 24 mit Druck, indem der Druck über Durchtrittsausnehmungen 26, 28 und 30 auf die Mehrfach-Sensoranordnung 14 und über eine Durchtrittsausnehmung 32 auf einen Überdruck-Hohlraum 34 übertragen wird. Auf ähnliche Weise leitet eine Isoliermembran 22 aufgebrachten Druck durch ein Volumen eines im wesentlichen inkompressiblen Fluids 36 über Durchtrittsausnehmungen 38, 40 und 42 zu einem Überdruck-Hohlraum 44 und über eine Durchtrittsausnehmung 46 zur Mehrfach- Sensoranordnung 14. Die Größe und Dicke der Isoliermembranen 20 und 22 sind so ausgewählt, daß sie innerhalb des gewünschten DMB höchst nachgiebig sind. Goldene O-Ringe 29 und 47 oder andere geeignete Dichtungen dichten die Durchtrittsausnehmungen 30 und 46 zu den Einlässen der Mehrfach-Sensoranordnung 14 ab. Eine Druckdifferenz zwischen den beiden Volumina des Isolierfluids 24 und 36, die in den oberen Abschnitt 19a an zwei durch Kugel- und Schraubenkombinationen 53, 53 abgedichtete Öffnungen 52, 52 eingebracht werden, lenkt eine Überdruckmembran 45 aus, die das Paar Überdruck-Hohlräume 34 und 44 trennt. Die Volumina der beiden Isolierfluida 24 und 36 sind etwa ausgeglichen, um Meßwertgeberfehler aufgrund einer Fluid- Ausdehnungsverschiebung zu verringern, da einige Isolierfluida ihr Volumen über einen Temperaturbereich von -40 bis 125 Grad Zelsius um etwa 20 % ausdehnen. Die Fluidvolumina sind vorzugsweise so ausgewählt, daß die Isoliermembranen bei niedrigen Temperaturen nicht gegen die Isoliermembranabstützungen aufliegen, wenn die Differenz zwischen den aufgebrachten Drükken innerhalb einer vorher ausgewählten Druckgrenze liegt. Dementsprechend muß das Fluidvolumen so ausgewählt werden, daß seine Ausdehnung bei hoher Temperatur keinen übermässigen Druck auf die innere größere Seite der Isoliermembranen aufbringt, wodurch sie ausgedehnt und Meßfehler eingebracht werden. Wenn Differenzdrücke, die eine vorher ausgewählte Differenzdruckgrenze übersteigen, auf den Meßwertgeber 10 aufgebracht werden, wird genug Isolierfluid 24 oder 36 in die Überdruck-Hohlräume 34 und 44 hinein oder aus diesen herausgedrängt, um die Isoliermembranen 20 oder im wesentlichen vollständig gegen die Isoliermembranabstützungen 21 oder 23 abzustützen, wodurch eine Übertragung des aufgebrachten Drucks auf die Mehrfach-Sensoranordnung 14 verhindert wird. Wenn zum Beispiel der Druck P&sub1; den Druck P&sub2; um mehr als die vorher ausgewählte Differenzdruckgrenze übersteigt, verdrängt die Auslenkung der Isoliermembran 20 genug Isolierfluid 24 in den Überdruck-Hohlraum 34, damit die Isoliermembran 20 gegen die Isoliermeinbranabstützung 21 aufliegen kann. Nachdem die Isoliermembran 20 aufliegt, kann kein weiterer Anstieg des Drucks P&sub1; auf das Isolierfluid 24 übertragen werden, und das aus dem anderen Hohlraum 44 gedrängte Fluid lenkt die Isoliermembran 22 nach außen aus.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Mehrfach-Sensoranordnung 14 gemäß Fig. 1 ist in Fig. 2 gezeigt. Druckeinlässe 80 und 82 in einem Keramiksockel 84 leiten inkompressible Isolierfluids 24 und 36 zum integrierten Sensorblock 86, der aus einer zusammen abgedichteten Siliziumbasis 107 und einer Glaskappe 105 hergestellt ist. Der integrierte Sensorblock 86 weist einen Differenzdrucksensor 88, einen zusätzlichen Drucksensor 90 und einen Temperatursensor 92 auf. Der Temperatursensor 92 mißt die Temperatur nahe den Differenzdrucksensoren 88 und 90, und die Elektronik 16 verwendet sein Ausgangssignal, um temperaturinduzierte Drucksensorfehler auf eine bekannte Weise auszugleichen. Eine Keramikkappe 94 ist durch eine geeignete Vorrichtung, wie z.B. eine Glasschmelzdichtung 96, mit dem Keramiksockel 84 verbunden. Unter der Glasschmelzdichtung 96 ist eine Metall-Durchführung 100 angebracht, um elektrische Signale vom integrierten Sensorblock 86 zur Außenseite der abgedichteten Mehrfach-Sensoranordnung 14 zu leiten. Aufgebondete Drahtbündel 98 und 102 oder andere Verbindungsvorrichtungen leiten elektrische Signale vom integrierten Sensorblock 86 zur Metall-Durchführung 100 und von dort zur Elektronik 16. Die Elektronik 16 kombiniert die Ausgangssignale der Drucksensoren 88 und 90, um ein einzelnes verbessertes Ausgangssignal zu erzeugen, das den Differenzdruck wiedergibt. Bei einer ersten Ausgestaltung, wenn die Sensoren im wesentlichen denselben DMB aufweisen, kann das Ausgangssignal ein Durchschnitt der beiden erfaßten Drücke sein, vorausgesetzt, die beiden erfaßten Drücke weisen im wesentlichen denselben Wert auf. In diesem Fall kann der Meßwertgeber, wenn die beiden erfaßten Drücke ausgesprochen unterschiedliche Werte aufweisen, ein Ausgangssignal erzeugen, das eine Meßwertgeber- Fehlfunktion anzeigt, z.B. ein 25 mA Ausgangssignal, wenn bei dem Signalgebungsverfahren ein Stromschleifen-Kommunikationsstandard von 4-20 mA verwendet wird. Bei einer zweiten Ausgestaltung weisen die Drucksensoren sich voneinander unterscheidende DMBs auf und können in der Reihenfolge sukzessive breiter werdender DMBs angeordnet werden. Der Sensor mit dem engsten DMB ist der genaueste Drucksensor und der Sensor mit dem breitesten DMB ist der Sensor mit der geringsten Genauigkeit. Der DMB des Meßwertgebers ist derselbe wie der DMB des Sensors mit dem breitesten DMB. Der DMB eines Sensors mit einem breiteren DMB als ein anderer Sensor überlappt die obere Bereichsgrenze (OBG) des anderen Drucksensors vollständig und erstreckt sich über diese hinaus. Bei einem derartigen Meßwertgeber mit zwei Sensoren wählt die Elektronik das Ausgangssignal des genaueren Sensors, der den engeren DMB aufweist, für eine Umwandlung in ein Meßwertgeber-Ausgangssignal bei Drücken innerhalb des DMB des genauesten Sensors aus. Wenn der Meßwertgeber Drücke zwischen der OBG des genauesten Drucksensors und der Meßwertgeber-OBG mißt, wählt die Elektronik das Ausgangssignal des Drucksensors mit dem breitesten Bereich zur Umwandlung in das Meßwertgeber-Ausgangssignal aus. Auf diese Weise wählt die Elektronik bei einem bestimmten gemessenen Druck das Ausgangssignal des genauesten Drucksensor aus. Jede dieser Ausgestaltungen kann getrennt oder gleichzeitig verwendet werden.
Die Differenzdrucksensoren 88 und 90 sind kapazitive Drucksensoren, die aus einem spröden Material, wie z.B. Silizium, hergestellt sind. Bei dieser Ausführungsform wird Serienfertigung eingesetzt, bei der mehrere Sensoren gleichzeitig auf einem einzelnen Substrat aus sprödem Material hergestellt werden. Gewöhnlich werden mehrere Substrate zusammen in einer Gruppe verarbeitet, was typischerweise niedrigere Herstellungskosten mit sich bringt, als wenn jeder Sensor einzeln hergestellt werden würde. Ein Vorteil dieses Herstellungsverfahrens ist es, zu gewährleisten, daß Verarbeitungsabweichungen zwischen Substratgruppen sehr gering sind, was eine strenge Kontrolle der Sensormerkmale unterstützt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich die beiden Drucksensoren 88 und 90 auf der Siliziumbasis 107 nebeneinander befinden, so daß das Ausmaß an Verfahrensabweichung zwischen diesen seriengefertigten Sensoren geringer ist als die Verfahrensabweichungen für zwei andere Drucksensoren, die auf dem Substrat weit auseinanderliegen. Insbesondere sind photolithographische Abweichungen, die Abmessungen von Bauteilen beeinflussen, Abweichungen der Filmdicke, die Parameter, wie z.B. Metallplattenbeabstandung oder den spezifischen Widerstand von Leitern, beeinflussen, und Abweichungen der Dotierungseinheitlichkeit, die den Bauteil-Leitungswiderstand beeinflussen, alles Faktoren, die zur Gesamtabweichung bei der Sensorherstellung beitragen. Verfahrensabweichungen sind gewöhnlich nicht einheitlich über das Substrat und hängen von der Art der Verarbeitungsvorrichtung und -folge ab.
Die kapazitiven Erfassungsfunktionen des Drucksensors 88 und 90 werden von zwei Paar Metallelektroden 103a, 103b ausgeführt, die auf gegenüberliegenden Außenseiten von zwei Hohlräumen 104a, 104b angeordnet sind und in jedem der Differenzdrucksensoren 88 und 90 jeweils einen Kondensator bilden. Die Druckdifferenz zwischen dem Isolierfluid 24 und 36 lenkt die Membranen 108a, 108b aus, wodurch der Abstand in jedem Paar Metallelektroden 103a, 103b verändert und eine Kapazitätsveränderung bewirkt wird. Der zusätzliche Differenzdrucksensor 90 mißt einen engeren Differenzdruckbereich als der Differenzdrucksensor 88 und weist zweiseitige Überdruckanschläge 110a, 110b zum Schutz vor höheren Drücken auf, die durch den Differenzdrucksensor 88 gemesen werden. Fig. 2A ist eine Draufsicht auf die Siliziumbasis 107, die die Metallelektroden 103a, 103b und den Temperatursensor 92 zeigt.
In Fig. 3A ist ein typischer maximaler nicht korrigierbarer Fehler der Ausgangssignale der beiden Differenzdrucksensoren 88 und 90 als eine Funktion des DMB des Meßwertgebers 10 gezeigt. Die vertikale Achse 120 zeigt einen maximalen nicht korrigierbaren Sensorfehler als einen Prozentsatz der OBG des Meßwertgebers 10 und die horizontale Achse 122 zeigt aufgebrachten Druck als einen Prozentsatz des DMB des Meßwertgebers 10. Der maximale nicht korrigierbare Fehler des Differenzdrucksensors 88, der bei Linie 124 dargestellt ist, schneidet die vertikale Achse bei E. Der DMB dieses Sensors ist im wesentlichen derselbe wie der DMB des Meßwertgebers 10, der bei den 100% auf der Linie 128 wiedergegeben ist. Der maximale nicht korrigierbare Fehler des zusätzlichen Differenzdrucksensors 90, der bei der Linie 126 wiedergegeben ist, schneidet die vertikale Achse bei E/4 und sein DMB erstreckt sich zu 25% der CBG des Meßwertgebers 10, die bei 129 wiedergegeben ist. Der maximale nicht korrigierbare Fehler ist im wesentlichen druckunabhängig und proportional zur Sensor-OBG. Da der Drucksensor 88 einen DMB aufweist, der viermal größer ist als derjenige des Drucksensors 90, ist der maximale nicht korrigierbare Fehler ebenfalls viermal größer. Mit anderen Worten weist ein Sensor mit einem breiten Meßbereich mehr nicht korrigierbare Fehler auf als ein Sensor mit einem engeren Meßbereich. Der maximale nicht korrigierbare Fehler des Meßwertgebers 10 kombiniert die Fehlereigenschaften der beiden Sensoren und ist in Fig. 3B gezeigt.
In Fig. 3B ist der maximale nicht korrigierbare Fehler des Meßwertgebers 10, der an der Linie 130 wiedergegeben ist, auf der vertikalen Achse 132 als ein Prozentsatz der Meßwertgeber- OBG und auf der horizontalen Achse 134 aufgebrachter Druck als ein Prozentsatz des DMB des Meßwertgebers 10 dargestellt. Die zusätzliche Leistungsfähigkeit des Meßwertgebers ist aufgrund der vierfachen Abnahme der maximalen Fehler während etwa der ersten 25% des DMB des Meßwertgebers 10, die durch den zusätzlichen Differenzdrucksensor 90 beigetragen wird.
Es sei ein Beispiel betrachtet, bei dem auf den Meßwertgeber 10 Differenzdruck aufgebracht und von den unteren auf die oberen (100%) Meßwertgeber-Bereichsgrenzen erhöht wird, was einem Entlanglaufen an der horizontalen Achse aus Fig. 3B von links nach rechts entspricht. Die Elektronik 16 konditioniert das Ausgangssignal jedes Sensorausgangs, um korrigierbare Fehler, wie z.B. Differenzdruck-Nichtlinearität, Leitungsdruck-Nichtlinearität und temperaturbezogene Nichtlinearitäten, im wesentlichen zu entfernen, wodurch nicht korrigierbare Fehler, wie z.B. Rauschen und sowohl Druck- als auch Temperaturhysterese, übrigbleiben. Das konditionierte Ausgangssi:gnal vom zusätzlichen Differenzdrucksensor 90 wird ausgewählt und in das Ausgangssignal des Meßwertgebers 10 umgewandelt, bis das Ende der OBG dieses Sensors erreicht ist, was der 25%-Marke auf der horizontalen Achse entspricht. An dieser Stelle wählt die Elektronik 16 das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors 88 aus und wandelt es in das Ausgangssignal des Meßwertgebers 10 um. Bei dieser Anordnung von Drucksensoren wählt die Elektronik das Ausgangssignal des genauesten Sensors bei einem bestimmten Druck aus. Bei einem bestimmten Punkt nach den anfänglichen 25% des DMB des Meßwertgebers 10 wird die Überdruckgrenze des zusätzlichen Differenzdrucksensors 90 überschritten, und einer der Überdruckschutz-Anschläge 110a oder 110b des Sensors wird aktiviert, um eine weitere Auslenkung der Membran 108b zu verhindern. Dies unterscheidet sich vom Überdruckschutz für den Meßwertgeber, der alle Sensoren im Meßwertgeber schützt, indem eine Isoliermembran gegen eine Isoliermembranabstützung angelegt wird
Zusammenfassend gibt es im Meßwertgeber 10 eine zusätzliche Leistungsfähigkeit, da der maximale nicht korrigierbare Fehler während der ersten 25% des DMB des Meßwertgebers 10 viermal geringer ist als der maximale nicht korrigierbare Fehler während des restlichen Bereichs des Meßwertgebers 10. Dies ist wichtig für Druckmessungen nahe der unteren Bereichsgrenze des Meßwertgebers, da ein Fehler als ein Prozentsatz der Messung größer wird, wenn sich der Druck der unteren Bereichsgrenze nähert. Durch Fig. 38 ist die erweiterte Meßfähigkeit alternativ durch Berücksichtigung der Tatsache ausgedrückt, daß das Vorhandensein des Differenzdrucksensors 88 den Meßwertgeber- DMB erweitert, wenn auch auf Kosten höherer Fehlerpegel.
Ein alternatives Verfahren zur Erweiterung der Meßfähigkeit des Meßwertgebers 10 ist es, im Meßwertgeber 10 mindestens zwei Drucksensoren mit im wesentlichen demselben DMB aufzunehmen. Der Meßbereich des Meßwertgebers 10 wird nicht beeinflußt und das Genauigkeitsniveau ist durch den DMB hindurch konstant. Diese Redundanz erweitert jedoch die Meßfähigkeit des Meßwertgebers 10, indem sie eine zusätzliche Sicherheit für kritische Messungen und Eigenschaften der Meßwertgeber-Eigenkorrektur schafft. In Fig. 3B ist eine vorher ausgewählte Druckgrenze des Meßwertgebers 10 bei 140 als 150% des Meßwertgeber-DMB gezeigt und ist so ausgewählt, daß jegliche Beschädigung der Anordnung bei aufgebrachten Differenzdrücken auftritt, die höher als die Grenze sind. In Fig. 3B nimmt der maximale nicht korrigierbare Fehler bei Drücken, die die Meßwertgeber-Überdruckgrenze überschreiten, ständig zu, was durch den Linienabschnitt 142 dargestellt ist. Der Meßwertgeber 10 arbeitet vor und nach den Aufbringungen von Drücken, die die vorher ausgewählte Grenze überschreiten, gemäß einem bekannten Satz von Spezifikationen. Die Spezifikationen werden durch den Hersteller oder den Verkäufer geliefert und enthalten gewöhnlich Spezifikationen, die gemäß der Scientific Apparatus Makers Association (SAMA) Process, Measurement and Control (PMC) 20.1-1973, einem Dokument für die Terminologie der Steuerung bei der Verfahrensmessung, definiert und nach Verfahren getestet sind, die in dem Dokument Generic Test Methods SAMA PMC 31.1-1980 definiert sind. Die Kriterien für die Auswahl derartiger Grenzen sowie die Verfahren zur Erweiterung der Meßfähigkeit eines Meßwertgebers gelten genausogut für andere wie z.B. Manometerdruck- oder Absolut-Meßwertgeberarten.
Fig. 4A zeigt einen Meßwertgeber, der durch einen Funktionsblock 400 dargestellt ist, der aufgebrachten Druck P&sub1; und P&sub2; durch Bohrungen 403, 403 mißt, die sich stromaufwärts und stromabwärts einer Strömungsbegrenzung 401 in einem Rohr 402 befinden. Die durch einen Pfeil f dargestellte Strömung im Rohr 402 ist im wesentlichen proportional zur Quadratwurzel der Differenz zwischen P&sub1; und P&sub2;. Die beiden Drücke lenken Membranen aus, die durch Funktionsblöcke 404, 404 dargestellt sind, die zwei getrennte Volumina von im wesentlichen inkompressiblem Isolierfluid 406, 406 dazu bringen, mit Druck beaufschlagt zu werden und den aufgebrachten Druck auf Drucksensoren im Meßwertgeber 400 zu übertragen. Ein erster Drucksensor 410 weist ein Paar Druckeinlässe 412, 412 auf, die für das Paar getrennter Volumina des Isolierfluids 406, 406 offen sind, und erzeugt ein Ausgangssignal, das den aufgebrachten Differenzdruck wiedergibt und das an der Linie 414 dargestellt ist Es ist ein zusätzlicher Drucksensor 416 vorhanden, der ein Paar Druckeinlässe 418, 418 aufweist, die für die Volumina des Isolierfluids offen sind, und der so konstruiert ist, daß er einen DMB von einer Hälfte des ersten Drucksensors 410 und ein Ausgangssignal aufweist, das den aufgebrachten Differenzdruck wiedergibt und das an der Linie 420 dargestellt ist. Der verbleibende zusätzliche Drucksensor 422 weist ebenfalls ein Paar Druckeinlässe 424, 424, die für die Volumina des Isolierfluids 406, 406 offen sind, einen DMB mit 25% desjenigen des zusätzlichen Drucksensors 416 und ein Ausgangssignal 426 auf, das den aufgebrachten Differenzdruck wiedergibt. Wie oben diskutiert, weist der Drucksensor mit dem engsten DMB oder gleichbedeutend der zusätzliche Drucksensor 422 den geringsten maximalen nicht korrigierbaren Fehler auf. Die Elektronik 428 wählt das genaueste der Drucksensor-Ausgangssignale 426, 420 und 414 aus, wandelt sie in ein Ausgangssignal 430 um, das entweder die Strömung im Rohr 402 oder den aufgebrachten Differenzdruck über die Öffnung 401 wiedergibt.
Der Druck-Meßwertgeber 400 mißt bei der Prozeßsteuerung die Strömung. Für denselben Meßwertgeber ist der Prozentsatz des Strömungsmeßbereichs, der durch die erhöhte Genauigkeit von zusätzlichen Drucksensoren beeinflußt wird, größer als der Prozentsatz des Druckmeßbereichs, der durch dieselben zusätzlichen Drucksensoren in einem Anwendungsbereich der Druckmessung beeinflußt wird. Die Differenz ist dem nicht-linearen Verhältnis zwischen Strömung und Druck zuzuschreiben. Die Fig. 4B und 4C zeigen den Prozentsatz des Meßbereichs, der durch die zusätzlichen Drucksensoren 416, 422 bei Druck- bzw. Strömungsmessungen beeinflußt wird.
Die Fig. 4B zeigt einen Differenzdruck als einen Prozentsatz des DMB des Meßwertgebers 400, der sich von Null bis zur OBG des aufgebrachten Drucks erstreckt. Das Ausgangssignal des zusätzlichen Drucksensors 422, das an der Linie 426 dargestellt ist, wird in dem bei 430 gezeigten Bereich zwischen Null aufgebrachtem Druck und 0,125 OBG zur Umwandlung in das Ausgangssignal des Meßwertgebers 400 ausgewählt. Das Ausgangssignal des zusätzlichen Drucksensors 416, das an der Linie 420 dargestellt ist, wird in dem bei 432 gezeigten Bereich zwischen 0,125 OBG und 0,50 OBG zur Umwandlung in das Ausgangssignal des Meßwertgebers 400 ausgewählt. Schließlich wird das Ausgangssignal des ersten Drucksensors 410, das durch die Linie 414 dargestellt ist, für einen bei 434 gezeigten Bereich des Meßwertgeber-Meßbereichs zur Umwandlung in das Ausgangssignal des Meßwertgebers 400 ausgewählt. Die zusätzlichen Drucksensoren liefern durch 50% des Druck-Meßbereichs hindurch eine erhöhte Genauigkeit.
Fig. 4C zeigt eine Strömung als einen Prozentsatz eines Strömungs-Meßbereichs des Meßwertgebers 400. Hierbei wird die Proportionalität der Strömung zur Quadratwurzel des Drucks verwendet, die man durch
f = k (P)½
erhält, wobei f die Strömung, k eine Proportionalitätskonstante und P die Differenz zwischen P&sub1; und P&sub2; ist. Der Bereich des zusätzlichen Drucksensors 422, der bei 430 gezeigt ist, wird auf den bei 436 gezeigten Bereich zwischen Null und 0,35k(OBG)½ erweitert. Auf ähnliche Weise wird der Bereich des zusätzlichen Drucksensors 416, der bei 432 gezeigt ist, auf den bei 438 gezeigten Bereich zwischen 0,35k(OBG) und 0,71k(OBG)½ erweitert. Schließlich wird der Bereich des verbleibenden ersten Drucksensors 410, der bei 434 gezeigt ist, zu dem bei 440 gezeigten Strömungs-Meßbereich zwischen 0,71k(OBG)½ und k(OBG)½. Eine erhöhte Genauigkeit wird durch 71% des Strömungs-Meßbereichs hindurch erreicht, im Gegensatz zu 50% des Druck-Meßbereichs gemäß Fig. 4B.
Zusammenfassend zeigt der verbesserte Meßwertgeber als ein Prozentsatz des Meßbereichs in einem Anwendungsbereich der Strömungsmessung einen höheren Prozentsatz an Genauigkeit als in einem Anwendungsbereich der Druckmessung.
In Fig. 5 ist ein Manometerdruck-Meßwertgeber 130 gezeigt, der eine Differenz zwischen einem aufgebrachten Druck P&sub1; und einem Manometer-Bezugsdruck, PREF, mißt. Der Druck P&sub1; wirkt auf die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 132, die den aufgebrachten Druck zu Drucksensoren in einer Mehrfach-Sensoranordnung 134 leitet. Eine Klemmvorrichtung 136 oder eine andere geeignete Vorrichtung befestigt die Mehrfach-Sensoranordnung 134 an der Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 132. Bei 133 gezeigte Ausgänge verbinden die Mehrfach-Sensoranordnung 134 elektrisch mit der Elektronik 138. Die Elektronik 138 verarbeitet das Ausgangssignal auf bekannte Weise und erzeugt ein Ausgangssignal in eine Schleife 140, das den aufgebrachten Manometerdruck wiedergibt, die Signale typischerweise gemäß einem 2-Draht-Kommunikationsstandard mit 4-20 mA erzeugt.
Die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 132 ist in einen unteren Abschnitt 168 und einen oberen Abschnitt 170 aus Edelstahl oder einem anderen Material ausgebildet, das ein einstückiges Gefüge schafft, und entlang einer Schnittstelle 172 verbunden. Der obere Abschnitt 170 ist unter Verwendung von goldenen O-Ringen 182, 183, 183 oder einer anderen geeigneten Dichtung mit dem unteren Abschnitt 168 abgedichtet. Ein Volumen eines im wesentlichen inkompressiblen Isolierfluid tritt an der Gußstücköffnung 174, die durch eine Kugel- und Schraubenkombination 178 oder eine andere geeignete Dichtung abgedichtet ist, in die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 132 ein. Der untere Abschnitt 168 weist zur Anbringung zwei Gewindelöcher 180, 180 auf. Aufgebrachter Druck P&sub1; lenkt die Isoliermembran 142 der Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 132 aus. Eine derartige Auslenkung beaufschlagt das Isolierfluid 144, das die Durchtrittsausnehmungen 146, 148, und 150, die den Druck zur Mehrfach-Sensoranordnung 134 leiten, und auch die Durchtrittsausnehmung 152 füllt, die den Druck zu einem Überdruck-Hohlraum 154 leitet, mit Druck. Eine goldene O-Ring- Dichtung 156 oder eine andere geeignete Vorrichtung dichtet die Durchtrittsausnehmung 150 zur Mehrfach-Sensoranordnung 134 hin ab. Eine Durchtrittsausnehmung 158 leitet den Manometer- Bezugsdruck, PREF, zu einem Überdruck-Hohlraum 160. Der Bezugsdruck wird manchmal von Manometerdruck auf im wesentlichen Vakuumdruck verändert, und eine absolute Druckmessung wird vorgenommen. Die absolute Druckmessung erfordert keine zusätzliche Vorrichtung und ist eine typische Abänderung, die durch Fachleute an einem Manometerdruck-Meßwertgeber vorgenommen wird. Die Druckdifferenz zwischen dem Volumen des Isolierfluids 144 und dem Bezugs-Manometerdruck, RREF, lenkt eine Überdruckmembran 164 aus, die die beiden Überdruck-Hohlräume 154 und 160 trennt. Wenn die Differenz zwischen P und dem Manometer-Bezugsdruck, PREF, eine vorher ausgewählte Manometerdruckgrenze überschreitet, verhindert die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck 132 eine Übertragung des aufgebrachten Drucks auf die Mehrfach-Sensoranordnung 134, indem genug Isolierfluid 144 in den Überdruck-Hohlraum 154 verdrängt wird, um die Isoliermembran 142 im wesentlichen vollständig gegen die Isoliermembranabstützung 166 abzustützen. Dementsprechend muß der Überdruck-Hohlraum 154, der normalerweise hinter der Isoliermembran 142 liegt, das Volumen des Isolierfluids 144 aufnehmen, wenn ein Überdruckszustand eintritt.
In Fig. 6 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der Mehrfach-Sensoranordnung 134 gezeigt. Ein Druckeinlaß 200 in einem Keramiksockel 202 schafft einen Durchgang für das druckbeaufschlagte Isolierfluid 144 von der Durchtrittsausnehmung 150 in einen integrierten Sensorblock 204, der einen Manometerdruck- Sensor 206 und einen zusätzlichen Manometerdruck-Sensor 208 aufweist. Eine Keramikkappe 210 ist durch eine geeignete Vorrichtung, wie z.B. eine Glasschmelzdichtung 212, mit dem Keramiksockel 202 verbunden. Eine Metall-Durchführung 214 ist unter der Glasschmelzdichtung 212 angeordnet, um elektrische Signale vom integrierten Sensorblock 204 zur Außenseite der Mehrfach-Sensoranordnung 134 zu leiten. Aufgebondete Drahtbündel 216 und 218 oder andere ähnliche Leitvorrichtungen leiten die elektrischen Signale vom integrierten Sensorblock 204 zur Metall-Durchführung 214 und von dort zur Elektronik 238.
Der integrierte Sensorblock 204 weist Manometerdruck-Sensoren 206 und 208 auf, die Druck mit Hilfe von piezoresistiven Dehnungsmessern 222a, 222b erfassen, die durch Diffusion, Einpflanzung oder eine andere bekannte Weise der Einbringung eines Dotierstoffs auf Erfassungsmembranen 221a, 221b für die Manometerdruck-Sensoren 206 bzw. 208 ausgebildet sind. Andere Druckerfassungsmechanismen, wie z.B. Veränderungen der Kapazität, der Schwingfrequenz oder der Polarisation von Licht, können verwendet werden, und es sind verschiedene Versionen aller vier Mechanismen sind bekannt. Eine Durchtrittsausnehmung 226 in der Keramikkappe 202 führt den Manometer-Bezugsdruck, PREF den Manometerdruck-Sensoren 206 und 208 zu, wobei die Differenz zwischen dem Manometer-Bezugsdruck und dein Druck des Isolierfluids 144 die Erfassungsmembranen 221a, 221b auslenken und belasten.
Der Manometerdruck-Sensor 206 mißt einen breiteren Meßbereich von Drücken als der zusätzliche Manometerdruck-Sensor 208, was einen in einer Richtung wirkenden Druckanschlag 224 notwendig macht, um letzteren Drucksensor vor durch den ersteren gemessenen Drücken zu schützen, auch wenn die maximale Auslenkung der meisten piezoresistiven Dehnungsmesser in einer Größenordnung von einem bis fünf µm liegt. Ein permanentes Schlechterwerden der Sensorleistung tritt typischerweise nach der Aufbringung von Drücken auf, die den höchsten spezifizierten Druck, den der Sensor mißt, um das fünfache übersteigen. Diese Richtline gilt für die in dieser Anmeldung diskutierten Sensorarten, und vorher ausgewählte Druckgrenzen werden dementsprechend so festgesetzt, daß die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck die Sensoren vor diesen Drücken schützt. Der in einer Richtung wirkende Überdruckanschlag 224 ist ein Siliziumvorsprung, der gegen eine innere Oberfläche einer Vertiefung 227 anliegt, die in einer oberen Glasabstützung 225 ausgebildet ist. Wie bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform des Differenz-Meßwertgebers erweitert dieser zusätzliche Manometerdruck-Sensor 208 die Meßfähigkeit des Manometerdruck-Meßwertgebers 130 durch Erhöhung der Meßwertgebergenauigkeit durch die unteren Bereiche des Meßwertgeber-Meßbereichs hindurch.
In Fig. 7 ist eine andere Mehrfach-Sensoranordnung 134 für den in Fig. 5 erklärten Manometerdruck-Meßwertgeber 130 gezeigt. Ein Druckeinlaß 300 in einem Keramiksockel 302 sorgt für ein Durchströmen des Isolierfluids 144 in einen integrierten Sensorblock 304, der einen Manometerdruck-Sensor 306 und einen zusätzlichen Manometerdruck-Sensor 308 aufweist. Eine Keramikkappe 310 ist durch eine geeignete Vorrichtung, wie z.B. eine Glasschmelzdichtung 312, mit dem Keramiksockel 302 verbunden. Eine Durchtrittsausnehmung 313 ermöglicht es dem Manometer-Bezugsdruck, PREF, in die beiden Manometerdruck-Sensoren 306 und 308 einzutreten. Eine Metall-Durchführung 314 ist unter der Glasschmelzdichtung 312 angeordnet, um elektrische Signale vom integrierten Sensorblock 304 zur Außenseite der abgedichteten Mehrfach-Sensoranordnung 134 zu leiten. Aufgebondete Drahtbündel 316 und 318 oder ähnliche leitfähige Vorrichtungen leiten die elektrischen Signale vom integrierten Sensorblock zur Metall-Durchführung 314 und von dort zur Elektronik 138.
Der integrierte Sensorblock 304 weist einen oberen Abschnitt 351 und einen unteren Abschnitt 357 auf. Zwei Durchtrittsausnehmungen 353, 352 leiten den Manometer-Bezugsdruck, PREF, zum Manometerdruck-Sensor 306 bzw. zum zusätzlichen Manometerdruck-Sensor 308. Der Manometerdruck-Sensor 306 ist ein optischer Drucksensor und weist eine Lichtquelle 354, ein Elastomer-Kristall 355, das Licht als eine Funktion des auf das Kristall aufgebrachten Drucks polarisiert, und einen Lichtempfänger 356 auf, die alle durch Glasschmelzdichtungen 358, 358, 358 am unteren Abschnitt 357 befestigt sind. Der zusätzliche Manometerdruck-Sensor 308 weist ein piezoelektrisches Kristall 359 auf, das eine Vertiefung 360 im unteren Abschnitt 357 des integrierten Sensorblocks 304 überbrückt. Eine entsprechende Ausnehmung 361 im oberen Abschnitt 351 paßt über das piezoelektrische Kristall 359, und Glasschmelzdichtungen 362, 362 sichern das Kristall am oberen Abschnitt. Eine andere Glasschmelzdichtung 363 dichtet sowohl das piezoelektrische Kristall 359 zum unteren Abschnitt 357 als auch den oberen Abschnitt 351 zum unteren Abschnitt 357 ab. Zwei elektrische Signale mit entgegengesetzter Phase, die eine geeignete Frequenz aufweisen, werden zu zwei metallisierten Flächen 364a, 364b auf einer Seite des Kristalls geleitet. Das Kristall bzw. der Quarz schwingt als eine Funktion von aufgebrachter Frequenz und Druck, und die metallisierte Fläche 365 auf der anderen Seite des Kristalls leitet dieses Signal über aufgebondete Drahtbündel zur Außenseite der abgedichteten Mehrfach-Sensoranordnung 134.
Der DMB des zusätzlichen Manometerdruck-Sensors 308 ist viermal kleiner als der DMB des Manometerdruck-Sensors 306. Da maximale nicht korrigierbare Fehler im wesentlichen druckunabhängig und zur OBG des Sensors proportional sind, weist der breitere DMB des Manometerdruck-Sensors 306 mehr Fehler auf als der engere DMB des zusätzlichen Manometerdruck-Sensors 308. Eine graphische Darstellung des maximalen nicht korngierbaren Fehlers des Meßwertgebers 130 gegenüber dem DMB des Meßwertgebers 130 ist ähnlich der in Fig. 3A und 3B gezeigten graphischen Darstellung, da der zusätzliche Manometerdruck- Sensor 308 die Meßfähigkeit des Meßwertgebers 130 durch Erhöhung der Genauigkeit bei Messungen von niedrigen Drücken erweitert. Die erweitere Meßfähigkeit wird alternativ durch die Feststellung ausgedrückt, daß das Vorhandensein des Manometerdruck-Sensors 306 den DMB des Meßwertgebers 130 erweitert, wenn auch auf Kosten höherer Fehlerpegel.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennen Fachleute, daß Form und Details verändert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Meßwertgeber (10) zur Erfassung von mindestens einem aufgebrachten Druck und Erzeugung eines Ausgangssignals, das den aufgebrachten Druck wiedergibt, der folgendes aufweist: einen ersten Drucksensor (88, 206, 306, 410), der mindestens einen Einlaß (80, 82, 200, 300, 403) aufweist; eine Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck (12, 132, 404), um den aufgebrachten Druck zum Drucksensoreinlaß (82, 200, 300, 400) zu leiten, der eine Vorrichtung für die Aufnahme eines Volumens eines im wesentlichen inkommpressiblen Isolierfluids aufweist, das zum Druckeinlaß führt, wobei der aufgebrachte Druck ein bewegliches Element (20, 22) dazu veranlaßt, auf das Isolierfluid zu wirken, wenn sich der aufgebrachte Druck verändert; wobei die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck (12) einen weiteren Anstieg des am Sensoreinlaß (80, 82) wirkenden Fluiddrucks begrenzt, wenn der aufgebrachte Druck eine vorher ausgewählte Grenze übersteigt; wobei der Meßwertgeber gekennzeichnet ist durch mindestens einen zusätzlichen Drucksensor (90, 208, 308, 416, 418), der einen für das Volumen des Isolierfluids offenen Druckeinlaß (80, 92, 200, 300, 418, 422) aufweist, so daß die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck (12) sowohl von dem ersten als auch von zusätzlichen Drucksensoren (88, 90, 206, 208, 416, 422) gemeinsam genutzt wird.

2. Meßwertgeber nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber zwei aufgebrachte Drücke erfaßt und ein Ausgangssignal erzeugt, das die beiden aufgebrachten Drücke wiedergibt, wobei der erste Drucksensor folgendes aufweist: einen ersten Differenzdrucksensor (88, 410), der ein Paar Druckeinlässe (80, 82, 412) aufweist; und die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck (12, 404), die die beiden aufgebrachten Drücke isolierend zu einem entsprechenden Paar getrennter Volumina (34, 44, 406, 406) eines im wesentlichen inkompressiblen Isolierfluids leitet, auf das je ein separates bewegliches Element wirkt, und das entsprechend zu dem Paar von Druckeinlässen (80, 82, 412, 418, 424) geleitet wird, wobei die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck (12, 404) einen Anstieg des Isolierfluid-Drucks eines Isolierfluid-Volumens begrenzt, wenn der aufgebrachte Differenzdruck eine vorher ausgewählte Grenze übersteigt, wobei der zusätzliche Drucksensor (90, 416, 422) einen zusätzlichen Differenzdrucksensor (90, 416, 422) aufweist, der ein Paar Druckeinlässe (80, 82, 418, 424) aufweist, wobei jeder Einlaß für eines der Paare der Volumina (34, 44) des Isolierfluids offen ist, so daß die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck (12, 404) von den zusätzlichen Differenzdrucksensoren (90, 416, 422) gemeinsam genutzt wird, wobei derartige zusätzliche Differenzdrucksensoren (90, 416, 422) die Meßfähigkeit des Meßwertgebers erweitern.

3. Meßwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Drucksensoren (88, 90) Druck-Meßbereiche aufweisen, die im wesentlichen voneinander unterschiedlich sind.

4. Meßwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Drucksensoren (88, 90) Druck-Meßbereiche, die im wesentlichen gleich sind, und elektronische Vorrichtungen zum Kombinieren der Ausgangssignale der ersten und zusätzlichen Drucksensoren zur Erzeugung eines Meßwertgeber-Ausgangssignals aufweisen.

5. Meßwertgeber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorher ausgewählte Druckgrenze aus der Gruppe von Drücken ausgewählt wird, die größer, aber weniger als fünf mal größer, als ein maximaler durch die Drucksensoren gemessener Druck ist.

6. Meßwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Drucksensoren (88, 90) teilweise oder vollständig aus sprödem Material (86) ausgebildet ist.

7. Meßwertgeber nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Drucksensoren (88, 90, 206, 306) teilweise oder vollständig durch ein einziges Stück spröden Materials ausgebildet sind.

8. Meßwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (92) eine Temperatur in dem Meßwertgeber mißt, um Temperaturfehler in einem oder mehreren Drucksensoren (88, 90) auszugleichen.

9. Meßwertgeber (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Schutz gegen Überdruck (12) eine Kammer (34, 44) aufweist, die, wenn sich der aufgebrachte Druck ändert, ihr Volumen ändert, damit das bewegliche Element (20, 22) einen Anschlag berühren kann.

10. Meßwertgeber nach Anspruch 91 weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer durch eine Überdruckmembran (45) in ein Paar Hohlräume (34, 44) aufgeteilt ist, von denen jeder durch eines der getrennten Volumina des Isolierfluids gefüllt ist, wobei die Druckdifferenz zwischen den beiden Hohlräumen (34, 44) die Überdruckmembran (45) auslenkt.

11. Meßwertgeber (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Drucksensor (90, 208) Drücke in einem engeren Bereich erfaßt als der erste Drucksensor (88, 204) und eine Vorrichtung (110a, 110b, 224) aufweist, um eine Beschädigung des zuätzlichen Drucksensors (90, 208) zu verhindern, wenn ein Druck am Einlaß den Bereich des zusätzlichen Drucksensors (90) übersteigt, aber innerhalb des Bereichs des ersten Drucksensors liegt.

12. Meßwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine elektronische Vorrichtung (16, 138, 428) zum Kombinieren von Ausgangssignalen der ersten und zusätzlichen Sensoren zur Erzeugung eines Meßwertgeber-Ausgangssignals.