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傳感器元件和用其產(chǎn)生的測量系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:41954430發(fā)布日期:2025-05-16 14:19閱讀:7來源:國知局
傳感器元件和用其產(chǎn)生的測量系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及(電容性)傳感器元件,特別是用于(電容性)檢測在流動流體中形成的卡門渦街中的壓力波動的傳感器元件,和/或被設(shè)計成由流動流體接觸的傳感器元件。


背景技術(shù):

1、在過程測量和自動化技術(shù)中,被設(shè)計為渦流流量計的測量系統(tǒng)通常用于測量在管道中流動的流體測量介質(zhì)或(測量)流體的流速,特別是快速流動和/或熱氣體(>100°c)和/或高雷諾數(shù)的流體流量(re>10,000),或?qū)?yīng)于相應(yīng)流速(u)的體積流率或質(zhì)量流率。這樣的測量系統(tǒng)的示例尤其從us-a4716770、us-a6003384、us-b6910387、us-b6938496、us-b9719819、us-b10845222或us-b10948321是已知的,并且還尤其由申請人提供——例如,以商品名“prowirl?d?200”、“prowirl?f?200”、“prowirl?o?200”、“prowirl?r?200”(http://ptothelideficthese.www.de.endress.comenthelideficthese?filter.text=prowirl)。

2、上述測量系統(tǒng)中的每個具有阻力元件,該阻力元件突出到相應(yīng)管道(即,例如,被設(shè)計為熱供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)或渦輪回路的系統(tǒng)部件)的管腔中,或者突出到在所述管道的過程中使用的測量管的管腔中,阻力元件流體抵靠該管腔流動以產(chǎn)生渦流,該渦流對齊以在直接在阻力元件下游流動的流體流的部分體積內(nèi)形成所謂的卡門渦街。眾所周知,渦流在阻力元件處以取決于流速的分離速率(1/)產(chǎn)生。

3、此外,測量系統(tǒng)具有集成到電阻元件中或與其連接或在其下游的傳感器,即,在流量中的卡門渦街的區(qū)域中,因此在突出(渦流)傳感器的管腔中,該傳感器用于檢測在流動流體中形成的卡門渦街中的壓力波動并且將它們轉(zhuǎn)換成表示壓力波動的傳感器信號,即,例如在此提供對應(yīng)于流體內(nèi)主要壓力的電信號或電容電信號,由于相反的渦流,該電信號或電容電信號經(jīng)受電阻元件下游的周期性波動,或者具有對應(yīng)于渦流的分離速率的信號頻率(~)。

4、為此目的,傳感器具有借助于由金屬(測量膜)制成的大致膜狀、大致盤狀的薄變形主體形成的(機(jī)械的)傳感器組件和從變形主體(通常為桿狀、板狀、楔形或槳狀)的大致平坦表面延伸的傳感器引腳,該傳感器被設(shè)計成測量卡門渦街中的壓力波動,即,將其轉(zhuǎn)換成與壓力波動相對應(yīng)的變形主體的運動。特別是,變形主體和傳感器引腳被設(shè)計為由作用在傳感器引腳上的(交替)力激發(fā),該(交替)力取決于壓力波動,以迫使在共同靜態(tài)靜止位置周圍的振動,使得傳感器引腳執(zhí)行使變形主體彈性變形的擺錘運動。

5、變形主體具有外邊緣區(qū)段,通常為圓形-環(huán)形-狀,該外邊緣區(qū)段被構(gòu)造成氣密地密封,例如,一體地結(jié)合到承窩(socket),該承窩用于將變形主體保持在管的壁上,使得變形主體覆蓋并氣密地密封設(shè)置在管的壁中的開口,并且變形主體的支撐傳感器引腳的表面面向測量管或管道的流體承載管腔,并且因此傳感器引腳突出到所述管腔中。此外,變形主體被成形為使得至少一個(變形主體)厚度(其被測量為由外邊緣區(qū)段界定的內(nèi)(變形主體)區(qū)段的最小厚度)遠(yuǎn)小于(變形主體)直徑(其被測量為由外邊緣區(qū)段界定的表面的最大直徑)。為了實現(xiàn)最高可能的測量靈敏度,即,傳感器對將被檢測的壓力波動的最高可能的靈敏度,并且同時,盡可能高的機(jī)械自然或諧振頻率,對于由壓力波動(除了諧振之外)激發(fā)的傳感器組件的(彎曲)振動模式,該機(jī)械自然或諧振頻率高于將被測量的最高分離速率,建立的測量系統(tǒng)的這種變形主體通常具有大約20:1的量級的直徑與厚度比。為了使這樣的傳感器或由它們形成的測量系統(tǒng)(盡管測量原理所需的相應(yīng)變形主體的相對高的直徑與厚度之比)也適用于具有大于10巴的高操作壓力和/或具有大于100°c的高操作溫度的應(yīng)用,諸如具有至少暫時超過200°c的(測量介質(zhì))溫度和至少暫時大于100巴的(測量介質(zhì))壓力的熱蒸汽應(yīng)用,或服從相關(guān)壓力設(shè)備指令(諸如指令97/23/ec、14?prodsv、asue?u-stamp或2014/68/eu)的其他應(yīng)用,us-b9719819中所示的測量系統(tǒng)還具有凸緣狀支撐設(shè)備,該凸緣狀支撐設(shè)備具有徑向邊緣區(qū)和圓柱形軸向區(qū),使得當(dāng)施加預(yù)定(增加的)壓力時,變形主體被支撐在支撐設(shè)備上,或者us-b10845222中所示的測量系統(tǒng)還包括過載保護(hù)設(shè)備,該過載保護(hù)設(shè)備用于利用在距傳感器引腳的橫向距離處引導(dǎo)的支撐支架和由支撐支架保持的傳感器引腳的兩個止動件來保護(hù)變形主體免受塑性或不可逆變形。此外,us-b10948321示出了測量系統(tǒng)(適用于高溫或高壓),其中變形主體被成形以便以使得其先前指定的承載傳感器引腳的表面的至少一個區(qū)域(其與傳感器引腳相鄰)是凸形的方式來實現(xiàn)高壓縮強(qiáng)度。如所示,尤其是在us-a6003384中,前述類型的傳感器組件還可以具有通常桿狀、平面或套筒狀的補(bǔ)償元件,該補(bǔ)償元件從變形主體的背離支撐傳感器引腳的表面的表面延伸,并且特別是用于補(bǔ)償由傳感器組件的運動(例如,由于管道的振動)引起的力或力矩,或者避免由其引起的傳感器引腳的不期望的運動。

6、為了生成傳感器信號的目的,前述測量系統(tǒng)的相應(yīng)傳感器還包括對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器元件,該轉(zhuǎn)換器元件直接定位在變形主體的背離承載傳感器引腳的表面的前述表面上和/或在其附近。轉(zhuǎn)換器元件借助于具有可變(測量)電容的(測量)電容器形成,該(測量)電容器機(jī)械地耦合到相應(yīng)的變形主體并且被設(shè)計成檢測變形主體或補(bǔ)償主體(如果存在的話)的運動,例如,經(jīng)由測量電容的對應(yīng)變化,并且調(diào)制電載波信號。

7、在背離流體承載管腔的一側(cè)上,傳感器組件或與其一起形成的傳感器還連接到換能器電子系統(tǒng),該換能器電子系統(tǒng)通常以壓力密閉和抗沖擊的方式封裝并且可選地還朝向外部氣密密封。適用于工業(yè)應(yīng)用的測量系統(tǒng)的換能器電子器件通常具有對應(yīng)的數(shù)字測量電路,該數(shù)字測量電路經(jīng)由連接線電連接到換能器元件,任選地與電氣屏障和/或電流隔離點或饋通的插入件電連接,以用于處理由換能器元件生成的至少一個傳感器信號并且用于生成在每種情況下待檢測的測量變量(即,流速、體積流率和/或質(zhì)量流率)的數(shù)字測量值。換能器電子系統(tǒng)通常容納在由金屬和/或抗沖擊塑料制成的保護(hù)殼體中,適用于工業(yè)或在工業(yè)測量技術(shù)中建立的測量系統(tǒng)的換能器電子系統(tǒng)通常還提供符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(例如,diniec60381-1)的外部接口,以用于與更高級別的測量和/或調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(例如,由可編程邏輯控制器(plc)形成)通信。這樣的外部接口能夠被設(shè)計為例如雙線連接,其能夠被并入到電流回路中和/或與已建立的工業(yè)現(xiàn)場總線兼容。

8、前述類型的測量系統(tǒng)的一個缺點是,由于運動質(zhì)量的相對高的比例(由于測量原理)及其不利的空間分布,它們各自的傳感器可能并且確實常規(guī)地對經(jīng)由管道耦合的干擾振動具有相對高或相對寬帶(交叉)的靈敏度,伴隨著與相應(yīng)管道的不利的機(jī)械連接;這也常規(guī)地使得由測量介質(zhì)接觸的傳感器的對應(yīng)(寬帶)干擾振動也具有在渦流的前述分離率的范圍內(nèi)的頻率,可能也具有與變形主體的運動相當(dāng)?shù)那笆稣駝臃鹊姆龋ㄆ鋵?yīng)于由渦流引起的壓力波動)。這種測量系統(tǒng)的另一個缺點是(電容)轉(zhuǎn)換器元件的構(gòu)造以及轉(zhuǎn)換器元件與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器電子器件的電連接所需的高技術(shù)工作量,尤其是為此所需的布線。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此,本發(fā)明的一個目的是簡化所討論類型的傳感器的構(gòu)造,并且還改進(jìn)它們,使得它們一方面具有較高的耐壓和耐溫性,另一方面具有較高的測量靈敏度;這特別是是具有相應(yīng)較高的操作壓力或溫度和/或同時對經(jīng)由管道耦合的任何干擾振動具有低交叉靈敏度的情況。

2、為了實現(xiàn)該目的,本發(fā)明包括(電容性)傳感器元件,例如,用于(電容性)檢測在流動流體中形成的卡門渦街中的壓力波動的傳感器元件,和/或被設(shè)計成由流動流體接觸的傳感器元件,所述傳感器元件包括:

3、·?主部件,例如,套筒狀和/或整體式,例如,由導(dǎo)電材料和/或金屬制成,具有(主部件)腔體,所述(主部件)腔體具有例如圓形的開放的第一端和例如圓形的開放的第二端;

4、·?變形主體,例如,槳狀和/或整體式和/或用作傳感器引腳,由導(dǎo)電材料制成,例如,具有在20°c的(操作)溫度下大于s/m的電導(dǎo)率,例如金屬,具有(變形主體)腔體,所述(變形主體)腔體具有例如圓形的開放的第一端和封閉的第二端,例如,被設(shè)計為盲孔;

5、·?參考主體,例如,桿狀和/或整體式,由導(dǎo)電材料制成,例如,具有在20°c的(操作)溫度下大于s/m的電導(dǎo)率,例如,金屬;

6、·?以及填充主體,例如,套筒狀和/或整體式,該填充主體由非導(dǎo)電材料制成,例如,具有在20°c的(操作)溫度下小于s/m的電導(dǎo)率的(絕緣)材料,例如,玻璃、塑料或陶瓷,具有(填充主體)腔體,所述(填充主體)腔體具有例如圓形的開放的第一端和例如圓形的開放的第二端;

7、·?其中,參考主體部分地嵌入填充主體中,使得參考主體的至少第一(參考主體)子區(qū)段被填充主體包圍,例如,通過形成摩擦連接和/或形狀配合和/或材料結(jié)合,例如,與相同的第一參考主體子區(qū)段相鄰的參考主體的至少第二(參考主體)子區(qū)段不被填充主體包圍,并且其中,填充主體與參考主體一起布置(嵌入其中)在主部件腔體內(nèi),使得主部件的面向主部件腔體的管腔的(主部件)表面和填充主體的面向相同的主部件表面的(填充主體)表面彼此接觸,例如,通過形成摩擦連接和/或形狀配合和/或材料結(jié)合,并且參考主體和主部件經(jīng)由填充主體彼此機(jī)械地耦合,但是仍然彼此電流分離,例如,電絕緣,例如,使得在20°c的(操作)溫度下參考主體和主部件之間的最小電阻r1不小于10mω,例如,大于50mω;

8、·?其中,變形主體和主部件彼此機(jī)械地耦合,形成包含變形主體腔體的傳感器腔體,例如,傳感器腔體包含變形主體腔體和主部件腔體的未被填充主體占據(jù)的部分區(qū)域這兩者,使得主部件的圍繞主部件腔體的第一端的第一(主部件)子區(qū)段和變形主體的圍繞變形主體腔體的第一端的第一(變形主體)子區(qū)段彼此連接,形成導(dǎo)電的,例如氣密密封的連接,例如,在材料結(jié)合和/或形狀配合和/或力配合的方式下,并且使得參考主體成比例地布置在變形主體腔體內(nèi),在變形主體和參考主體之間形成(環(huán)形)間隙,所述(環(huán)形)間隙例如是連續(xù)的和/或至少部分地以中空圓柱體的形式和/或不是旋轉(zhuǎn)對稱的,即,具有與第一參考主體子區(qū)段(13a)相鄰的自由第二參考主體子區(qū)段(從填充主體突出或未被填充主體包圍);

9、·?其中,參考主體和變形主體被布置成使得變形主體的(變形主體)內(nèi)表面,即,面向變形主體腔體的(管腔)的表面,例如(圓形)圓柱形表面,和參考主體的(參考主體)表面,即面向相同的變形主體內(nèi)表面,例如僅部分(圓形)圓柱形表面彼此不接觸,例如,即使得參考主體和變形主體彼此電流分離;

10、·?并且其中,變形主體被設(shè)計成執(zhí)行在靜態(tài)靜止位置周圍的振動,例如,由作用在變形主體上的(交替)力迫使的振動,并且相對于所述參考主體(13)運動,使得變形主體能夠執(zhí)行或確實執(zhí)行使其(變形主體)腔體或(環(huán)形)間隙變形的(懸臂)振動,從而改變(由變形主體、填充主體和參考主體形成的電容器的)(傳感器)電容c1,所述(傳感器)電容c1在變形主體和參考主體之間是可測量的,例如,當(dāng)變形主體處于靜態(tài)靜止位置時,不小于5pf和/或不大于100pf。

11、此外,本發(fā)明還包括借助于這樣的傳感器元件和電連接到相同的傳感器元件的(測量)電子器件形成的測量系統(tǒng),該測量系統(tǒng)用于測量流體測量介質(zhì),例如氣體和/或液體的至少一個測量變量,例如,流動參數(shù)或材料參數(shù),所述流體測量介質(zhì)例如在管道中被引導(dǎo)和/或至少暫時具有大于100°c的(測量介質(zhì))溫度和/或以大于10巴的壓力差作用在(傳感器元件的)變形主體上。

12、此外,本發(fā)明還包括使用這樣的測量系統(tǒng)以用于測量在管道中流動的流體測量介質(zhì),例如蒸汽的流動參數(shù),例如,流速和/或體積流率和/或質(zhì)量流率,例如,所述流體測量介質(zhì)在大于100°c的(測量介質(zhì))溫度下和/或以大于10巴的壓力差作用在(傳感器元件的)變形主體上。

13、根據(jù)本發(fā)明的第一實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體被設(shè)計成與流體,例如液體和/或氣體或另一種流體,例如正在流動和/或至少暫時具有大于100°c的(流體)溫度的流體接觸。

14、根據(jù)本發(fā)明的第二實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體被設(shè)計成由例如形成為卡門渦街的流動流體,例如液體和/或氣體包圍,例如通過由流體施加在其上的(交替)力而彈性變形。

15、根據(jù)本發(fā)明的第三實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體被設(shè)計成將作用在其上的,例如由(圍繞其)流動和/或經(jīng)由第一和第二(變形主體)外表面引入的流體施加的(交替)力,轉(zhuǎn)換成使(變形主體)腔體或(環(huán)形)間隙變形的(懸臂)振動。

16、根據(jù)本發(fā)明的第四實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體被設(shè)計成將由在(主)流動方向上流動的流體橫向于(主)流動方向施加的,例如,由于在流動流體中形成的卡門渦街內(nèi)的壓力波動導(dǎo)致的(交替)力轉(zhuǎn)換成(懸臂)振動,所述(懸臂)振動使(變形主體)腔體或(環(huán)形)間隙在指向例如橫向于(主)流動方向和/或在傳感器元件的(主)測量方向的方向上的振動方向上變形。

17、根據(jù)本發(fā)明的第五實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體被設(shè)計成將在(傳感器元件的)(主)測量方向上施加在其上的(交替)力轉(zhuǎn)換成使(變形主體)腔體或間隙變形的(懸臂)振動。根據(jù)本發(fā)明的該實施例,進(jìn)一步規(guī)定間隙的最小寬度平行于(主)測量方向延伸,或者能夠平行于(主)測量方向測量,和/或間隙的最大寬度不平行于(主)測量方向延伸,或者不能平行于(主)測量方向測量。

18、根據(jù)本發(fā)明的第六實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體具有第一(變形主體)外表面,即,背離變形主體腔體的(第一)表面,例如,凸形和/或部分(圓形)圓柱形和/或部分平坦的表面,和第二(變形主體)外表面,即,背離變形主體腔體但仍然與第一(變形主體)外表面相對的(第二)表面,例如,凸形和/或部分(圓形)圓柱形和/或部分平坦的表面。根據(jù)本發(fā)明的該實施例,第一和第二(變形主體)外表面還被配置為接觸流體,例如流動的流體,例如,液體和/或氣體,例如以使得由流體產(chǎn)生并引起使(變形主體)腔體或(環(huán)形)間隙變形的(懸臂)振動的(交替)力經(jīng)由第一和第二(變形主體)外表面被引入到變形主體中的方式。

19、根據(jù)本發(fā)明的第七實施例,進(jìn)一步規(guī)定具有由間隙確定的(傳感器)電容c1的(測量)電容器借助于變形主體、填充主體和參考主體形成,例如,使得(測量)電容器在(主)測量方向上具有大于1pf/mm的(測量)靈敏度δc1/δx,或者被設(shè)計為以大于1ff的電容c1的變化δc1響應(yīng)于變形主體在(主)測量方向上的1μm(偏轉(zhuǎn))運動δx。根據(jù)本發(fā)明的該實施例,進(jìn)一步規(guī)定傳感器元件被設(shè)計成使得(測量)電容器在(主)測量方向上具有例如大于1pf/mm和/或最大(測量)靈敏度δc1/δx,使得(測量)電容器被設(shè)置為以電容c1的變化δc1,例如大于1ff,來響應(yīng)于變形主體在(主)測量方向上的(偏轉(zhuǎn))運動δx,例如大于1μm。有利地,(測量)電容器還能夠具有交叉靈敏度δc1/δy,所述交叉靈敏度δc1/δy在偏離(主)測量方向的方向上與(測量)靈敏度δc1/δx不同,例如與(測量)靈敏度δc1/δx相差不小于50%,例如,使得交叉靈敏度δc1/δy小于(測量)靈敏度δc1/δx,和/或使得(測量)電容器被設(shè)置為以電容c1的變化δc1’來響應(yīng)于變形主體在偏離(主)測量方向的至少一個,例如每個方向上的(偏轉(zhuǎn))運動δy,所述電容c1的變化δc1’小于(測量)電容器響應(yīng)于變形主體在(主)測量方向上的相等(偏轉(zhuǎn))運動δx的(電容c1的)變化δc1。

20、根據(jù)本發(fā)明的第八實施例,進(jìn)一步規(guī)定處于靜態(tài)靜止位置的變形主體和參考主體是至少、例如僅部分地同軸布置,例如以形成電容器。

21、根據(jù)本發(fā)明的第九實施例,進(jìn)一步規(guī)定參考主體是至少、例如僅部分地(圓形)圓柱形,例如,使得第二參考主體子區(qū)段的最?。▓A柱形)直徑大于3mm和/或第一參考主體子區(qū)段的最?。▓A柱形)直徑大于第二參考主體子區(qū)段的最?。▓A柱形)直徑。

22、根據(jù)本發(fā)明的第十實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體和參考主體之間的最小距離大于0.01mm,例如大于0.1mm,和/或小于1mm,例如小于0.5mm。

23、根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體和參考主體之間的最大距離大于0.02mm,例如大于0.2mm,和/或小于10mm,例如小于5mm。

24、根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例,進(jìn)一步規(guī)定(環(huán)形)間隙(1’)的最小寬度大于0.01mm,例如大于0.1mm,和/或小于1mm,例如小于0.5mm。

25、根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例,進(jìn)一步規(guī)定(環(huán)形)間隙(1’)的最大寬度大于0.02mm,例如大于0.2mm,和/或小于1mm,例如小于0.5mm。

26、根據(jù)本發(fā)明的第十四實施例,進(jìn)一步規(guī)定(環(huán)形)間隙(1’)的最大寬度比(環(huán)形)間隙(1’)的最小寬度多0.05mm,例如多0.1mm。

27、根據(jù)本發(fā)明的第十五實施例,進(jìn)一步規(guī)定參考主體具有小于10g的(參考主體)質(zhì)量,例如使得第二參考主體子區(qū)段的(子區(qū)段)質(zhì)量不大于5g和/或不大于(參考主體)質(zhì)量的60%。

28、根據(jù)本發(fā)明的第十六實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體具有不小于0.2mm和/或不大于1mm的最小壁厚度。

29、根據(jù)本發(fā)明的第十七實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體具有小于50g和/或不小于4g的(變形主體)質(zhì)量,例如,使得變形主體的(變形主體)質(zhì)量大于第二參考主體子區(qū)段的(子區(qū)段)質(zhì)量。

30、根據(jù)本發(fā)明的第十八實施例,進(jìn)一步規(guī)定變形主體具有小于50mm和/或大于5mm的(變形主體)長度。

31、根據(jù)本發(fā)明的第十九實施例,進(jìn)一步規(guī)定主部件具有大于5mm和/或小于100mm的(主部件)長度,例如不大于50mm。

32、根據(jù)本發(fā)明的第二十實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體具有大于5mm和/或小于100mm的(填充主體)長度,例如不大于50mm。

33、根據(jù)本發(fā)明的第二十一實施例,進(jìn)一步規(guī)定參考主體具有大于10mm和/或小于100mm的(參考主體)長度,例如,使得第二參考主體子區(qū)段的(子區(qū)段)長度小于50mm和/或大于10mm和/或小于(參考主體)長度的50%和/或大于(參考主體)長度的10%。開發(fā)本發(fā)明的該實施例,進(jìn)一步規(guī)定主部件、參考主體或填充主體被設(shè)計成使得填充主體長度小于主部件長度和/或填充主體長度小于參考主體長度和/或主部件長度小于參考主體長度。

34、根據(jù)本發(fā)明的第二十二實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體布置在主部件腔體內(nèi),使得主部件腔體的由第一主部件子區(qū)段包圍的部分區(qū)域(形成主部件腔體的第一端)不被填充主體填充或不被填充主體占據(jù)。

35、根據(jù)本發(fā)明的第二十三實施例,進(jìn)一步規(guī)定參考主體以這樣的方式嵌入填充主體中,使得參考主體的與第一參考主體子區(qū)段相鄰但仍然遠(yuǎn)離第二(參考主體)子區(qū)段的第三(參考主體)子區(qū)段,例如桿狀的,不被填充主體包圍。根據(jù)本發(fā)明的該實施例,進(jìn)一步規(guī)定(參考主體的)第三(參考主體)子區(qū)段相對于相同的(參考主體)子區(qū)段的虛擬縱向軸線不是旋轉(zhuǎn)對稱的,例如,使得第三(參考主體)子區(qū)段具有圓形區(qū)段形狀的橫截面。

36、根據(jù)本發(fā)明的第二十四實施例,進(jìn)一步規(guī)定傳感器元件具有多個(自然)振動模式,在所述多個(自然)振動模式中,變形主體和/或所述參考主體各自以相應(yīng)的自然或諧振頻率圍繞相應(yīng)的靜態(tài)靜止位置執(zhí)行或能夠執(zhí)行(機(jī)械)振動,所述傳感器元件具有第一振動模式和第二振動模式,在所述第一振動模式中,變形主體能夠在第一振動方向上執(zhí)行或確實執(zhí)行(懸臂)振動,例如僅具有單個振動節(jié)點,所述第一振動方向例如對應(yīng)于(傳感器元件的)(主)測量方向,在第二振動模式中,參考主體能夠在相同的第一振動方向上執(zhí)行或確實執(zhí)行(懸臂)振動,例如僅具有單個振動節(jié)點,并且進(jìn)一步規(guī)定第一振動模式的固有頻率偏離第二振動模式的固有頻率小于500?hz和/或不大于第二振動模式的固有頻率的10%,所述第一振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,所述第二振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz。

37、根據(jù)本發(fā)明的第二十五實施例,進(jìn)一步規(guī)定傳感器元件具有多個(自然)振動模式,在所述多個(自然)振動模式中,變形主體和/或所述參考主體各自以相應(yīng)的自然或諧振頻率圍繞相應(yīng)的靜態(tài)靜止位置執(zhí)行或能夠執(zhí)行(機(jī)械)振動,所述傳感器元件具有:

38、第一振動模式,在所述第一振動模式中,變形主體能夠在第一振動方向上執(zhí)行或確實執(zhí)行(懸臂)振動,例如僅具有單個振動節(jié)點,所述第一振動方向例如對應(yīng)于(傳感器元件的)(主)測量方向,

39、第二振動模式,在所述第二振動模式中,參考主體能夠在相同的第一振動方向上執(zhí)行或確實執(zhí)行(懸臂)振動,例如僅具有單個振動節(jié)點,

40、以及第三振動模式,在所述第三振動模式中,變形主體能夠在指向垂直于第一振動方向的第二振動方向上執(zhí)行或確實執(zhí)行(懸臂)振動,例如僅具有單個振動節(jié)點,和第四振動模式,在所述第四振動模式中,參考主體能夠在相同的第二振動方向上執(zhí)行或確實執(zhí)行(懸臂)振動,例如僅具有單個振動節(jié)點,并且進(jìn)一步規(guī)定:

41、第一振動模式的固有頻率偏離第二振動模式的固有頻率小于500?hz和/或不大于第二振動模式的固有頻率的10%,所述第一振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,所述第二振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,和/或

42、第三振動模式的固有頻率偏離第四振動模式的固有頻率小于500?hz和/或不大于第二振動模式的固有頻率的10%,所述第三振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,所述第四振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,和/或

43、第三振動模式的固有頻率偏離第一振動模式的固有頻率小于500?hz和/或不大于第一振動模式的固有頻率的10%,所述第三振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,所述第一振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,和/或

44、第三振動模式的固有頻率偏離第二振動模式的固有頻率小于1,000?hz和/或不大于第二振動模式的固有頻率的20%,所述第三振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,所述第二振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,和/或

45、第四振動模式的固有頻率偏離第二振動模式的固有頻率小于500?hz和/或不大于第二振動模式的固有頻率的10%,所述第四振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,和/或

46、第四振動模式的固有頻率偏離第一振動模式的固有頻率小于1,000?hz和/或不大于第一振動模式的固有頻率的20%,所述第四振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz,所述第一振動模式的固有頻率例如大于1,000?hz和/或小于10khz。

47、根據(jù)本發(fā)明的第二十六實施例,進(jìn)一步規(guī)定(參考主體的)第一(參考主體)子區(qū)段具有大于10mm和/或小于100mm的(子區(qū)段)長度。

48、根據(jù)本發(fā)明的第二十七實施例,進(jìn)一步規(guī)定第二(參考主體)子區(qū)段具有大于10mm和/或小于100mm的(子區(qū)段)長度。

49、根據(jù)本發(fā)明的第二十八實施例,進(jìn)一步規(guī)定(參考主體的)第二(參考主體)子區(qū)段,例如,用于增加傳感器元件的不同振動模式的自然或諧振頻率的相互(頻率)距離和/或增加由變形主體、填充主體和參考主體形成的電容器c1相對于相同的電容器c1的交叉靈敏度δc1/δy的(測量)靈敏度δc1/δx,相對于相同的(參考主體)子區(qū)段的虛擬縱向軸線不是旋轉(zhuǎn)對稱的,例如,使得第二(參考主體)子區(qū)段具有t形橫截面。

50、根據(jù)本發(fā)明的第二十九實施例,進(jìn)一步規(guī)定主部件由具有在20°c的(操作)溫度下的(線性)熱膨脹系數(shù)大于5?,例如不小于8?,和/或小于25?,例如不大于19?的材料制成。

51、根據(jù)本發(fā)明的第三十實施例,進(jìn)一步規(guī)定參考主體由具有在20°c的(操作)溫度下的(線性)熱膨脹系數(shù)小于11?的材料制成。

52、根據(jù)本發(fā)明的第三十一實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體由具有在20°c的(操作)溫度下的(線性)熱膨脹系數(shù)大于5?、例如不小于8?,和/或小于25?,例如不大于19?的材料制成。

53、根據(jù)本發(fā)明的第三十二實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體由具有在20°c的(操作)溫度下的(線性)熱膨脹系數(shù)大于5?、例如不小于8?,和/或小于25?,例如不大于19?的材料制成,其中,主部件的(材料的)熱膨脹系數(shù)不小于參考主體的(材料的)熱膨脹系數(shù),例如,使得主部件的(材料的)熱膨脹系數(shù)在20°c的(操作)溫度下比參考主體的(材料的)熱膨脹系數(shù)大多于1?,特別是大不少于5?。

54、根據(jù)本發(fā)明的第三十三實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體由具有在20°c的(操作)溫度下的(線性)熱膨脹系數(shù)大于5?、例如不小于8?,和/或小于25?,例如不大于19?的材料制成,其中,主部件的(材料的)熱膨脹系數(shù)不小于填充主體的(材料的)熱膨脹系數(shù),例如,使得主部件的(材料的)熱膨脹系數(shù)在20°c的(操作)溫度下比填充主體的(材料的)熱膨脹系數(shù)大多于1?,特別是大不少于5?。

55、根據(jù)本發(fā)明的第三十四實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體由具有在20°c的(操作)溫度下的(線性)熱膨脹系數(shù)大于5?、例如不小于8?,和/或小于25?,例如不大于19?的材料制成,其中,參考主體的(材料的)熱膨脹系數(shù)不大于填充主體的(材料的)熱膨脹系數(shù),例如,使得參考主體的(材料的)熱膨脹系數(shù)比填充主體的(材料的)熱膨脹系數(shù)小不少于1?。

56、根據(jù)本發(fā)明的第三十五實施例,進(jìn)一步規(guī)定主部件例如完全由金屬、例如(防銹)不銹鋼(wno.1.4404)制成。

57、根據(jù)本發(fā)明的第三十六實施例,進(jìn)一步規(guī)定參考主體例如完全由金屬,例如鎳基合金(wno.2.4475)制成。

58、根據(jù)本發(fā)明的第三十七實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體至少部分地、例如完全由玻璃,例如,熔化氣體組成。

59、根據(jù)本發(fā)明的第三十八實施例,進(jìn)一步規(guī)定傳感器腔體是氣密密封的。

60、根據(jù)本發(fā)明的第三十九實施例,進(jìn)一步規(guī)定主部件和填充主體至少在小于400°c的(操作)溫度下的力配合方式彼此連接。

61、根據(jù)本發(fā)明的第四十實施例,進(jìn)一步規(guī)定填充主體和參考主體以至少在小于400°c的(操作)溫度下的力配合方式彼此連接。

62、根據(jù)本發(fā)明的第四十一實施例,進(jìn)一步規(guī)定傳感器腔體填充有(惰性)氣體,例如氮氣和/或惰性氣體。替代地,傳感器腔也可以被抽空。

63、根據(jù)本發(fā)明的第一開發(fā)方案,傳感器元件還包括:(第一)連接線,所述(第一)連接線電連接到參考主體,例如,導(dǎo)電地連接到所述參考主體。

64、根據(jù)本發(fā)明的第二開發(fā)方案,傳感器元件還包括:(第二)連接線,所述(第二)連接線電連接到主部件,例如,導(dǎo)電地連接到所述主部件。

65、根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)的第一實施例,傳感器元件還被設(shè)計成以不小于10ff(毫微微法拉)和/或不大于1pf(微微法拉)的電容c1的變化δc1響應(yīng)于在(傳感器元件的)(主)測量方向上作用在變形主體上的1巴的壓力差。

66、根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)的第二實施例,進(jìn)一步規(guī)定借助于變形主體,例如,借助于變形主體和主部件,針對要借助于測量電子器件處理的至少一個(信號)電壓提供參考電位,例如是零,或者形成測量電子器件的接地(gnd)。

67、本發(fā)明的基本構(gòu)思尤其是通過直接檢測變形主體相對于放置在其內(nèi)的(固定)參考主體,即沒有跟隨其振動運動的(?。y量膜和補(bǔ)償主體的(僅)變形運動,并且將它們(直接地)轉(zhuǎn)換成(傳感器)電容或?qū)?yīng)的(電容性)電測量信號的變化,來提供具有高測量靈敏度以及較高的耐壓和/或耐溫性的(電容性)傳感器元件。根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件具有機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu),其相對簡單和穩(wěn)健,并且還有利地具有非常小的運動質(zhì)量(由于測量原理)。與此結(jié)合,根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件有利地還對外部干擾振動(例如,經(jīng)由連接管道耦合的那些干擾振動)具有低交叉靈敏度。

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