[发明专利]压力感测器的制造方法

说明书

公开了用于测量装置中的流体压力的压力感测器的制造方法。压力感测器包括端口元件，端口元件具有密封结构和膜。四个应变计将被附接至膜。应变计以惠斯通电桥使用以感测流体压力。第一有限元动作确定围绕膜的中心轴线具有相等的压缩应变的第一轮廓(C1)以及围绕膜的中心轴线具有相等的拉伸应变的第二轮廓(C2)，其中，当流体压力被施加到膜时，第一轮廓上的应变与第二轮廓上的应变相反。第二有限元动作确定应变计在第一轮廓和第二轮廓上的四个位置，以使得惠斯通电桥的输出处的最高误差信号与最小误差信号之间的差值在作用于压力感测器上的寄生力的影响下是最小的。

技术领域

本发明涉及用于测量装置中的流体压力的基于应变计的压力感测器的制造方法。更具体地，本发明涉及用于确定具有流体感测侧和应变感测侧的圆膜上的应变计的位置的方法。本发明还涉及具有附接到圆膜上的应变计的压力感测器。

背景技术

基于应变计的压力感测器用于测量压力，如车辆中的流体的压力。利用集成的惠斯通电桥的基于应变计的压力感测器表现出了高的过压能力、高输出、低失调和线性输出。

常规的压力感测器通常利用结合到金属压力端口元件的膜的四个应变计。膜具有待暴露于流体压力的流体侧和应变感测侧。如本领域众所周知，应变计通过在压力被施加到隔膜上时使得两个应变计被压缩以及两个应变计被拉伸的方式定位在膜的应变感测侧上。

EP2735855公开了能够将半惠斯通电桥的一个应变计定位在距离具有压缩应变的膜的中心的第一距离上并且将半惠斯通电桥的另一个应变计定位在距离具有拉伸应变的膜的中心的第二距离上，以提高源自一对应变计的电阻值的电信号的精度。

然而，在将压力感测器安装在装置中之后，作用在金属压力端口元件上的寄生力在感测器的输出信号中引入误差。寄生力是除了作用在金属压力端口上的流体压力之外的力，并且可由例如例如安装力、热失配力和包装力构成。误差取决于寄生力的大小以及作用在金属压力端口上的力的位置和取向。金属压力端口元件包括密封表面以在感测器与装置之间提供密封。寄生力可以是作用在端口的密封表面或其他位置上的均匀的力、点力或均匀的力与点力的组合的形式。感测器的输出信号中因寄生力而导致的误差可能很大。

发明内容

本发明的目的在于提供基于应变计的压力感测器的制造方法，该压力感测器用于测量由于作用在膜上的除了流体压力之外的力而导致输出信号中的灵敏度降低的装置中的流体压力。

根据本发明的第一方面，这种目的通过具有权利要求1的特征的用于测量装置中的流体压力的压力感测器的制造方法来实现。实施本发明的有利实施方式和进一步的方式可通过从属权利要求中提及的措施来实现。

根据本发明的用于测量装置中的流体压力的压力感测器的制造方法包括：

-提供端口元件，端口元件包括密封结构和膜，膜具有待暴露于流体压力的流体侧、应变感测侧和中心轴线，密封结构在端口元件附接在装置的开口中时提供密封，膜具有膜中心轴线，并且端口元件具有端口中心轴线；

-将四个应变计通过在流体压力被施加到圆膜时使两个应变计处于压缩应变而两个应变计处于拉伸应变的方式定位到应变感测侧；以及

-连接四个应变计以形成惠斯通电桥电路。

该方法的特征在于，该方法还包括位置确定动作，位置确定动作包括以下步骤：

-生成端口元件的数学模型；

-第一有限元动作，使用数学模型用有限元算法在圆膜的感测侧上确定围绕膜的中心轴线具有对于压力的相等的第一应变敏感度的具有第一半径的第一圆或轮廓以及围绕膜的中心轴线具有对于压力的相等的第二应变敏感度(符号相反)的具有第二半径的第二圆或第二轮廓，其中，当流体压力模拟被施加到膜时，第一圆或轮廓上的表面的压缩程度等于第二圆或轮廓上的表面的拉伸程度；以及