專利名稱：改進的加熱壓力傳感器總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及壓力傳感器總成，特別是涉及具有改進的熱特性的壓力傳感器總成。
本發(fā)明技術(shù)背景已知的各種蒸汽沉積工藝例如在半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)過程中是有用的。這些工藝一般用于在一基底上沉積極薄層的、包括導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣材料的各種物質(zhì)。蒸汽沉積工藝一般要求每一種沉積材料以氣體狀態(tài)或蒸汽相輸送到沉積室，在那兒，在工藝過程中冷凝到工件上。這種沉積工藝的有效操作，要求對用于該工藝過程的氣體或蒸汽的壓力進行精確的控制。在沉積材料的蒸汽相具有相對較低的冷凝溫度(也即遠低于室溫)的場合，該材料的壓力可用室溫下工作的壓力傳感器來控制。然而，在一種沉積材料的氣態(tài)或蒸汽相具有相對較高冷凝溫度，也即室溫以上的場合，為了避免冷凝，這種材料被加熱并保持在它們的冷凝溫度以上，于是，通常要求采用加熱的傳感器，用來測量這些熱氣和蒸汽的壓力。加熱壓力傳感器也經(jīng)常被加熱，以防止固體材料的升華或析出。例如，如我們熟知的，氯化氨(NH4Cl)是沉積氮化硅(Si3N4)層工藝過程的一種副產(chǎn)品，如果壓力和溫度下降得過低，則NH4Cl會升華，從而一種固體鹽會在任何暴露的冷卻表面上形成。為了防止這種NH4Cl的升華，這些工藝過程經(jīng)常采用150℃的溫度。


圖1表示為現(xiàn)有技術(shù)的加熱壓力傳感器總成100的局部截面圖，其通常用在相對較高溫度的蒸汽沉積工藝過程中。傳感器總成100包括一個對壓力敏感的傳感元件，它置于外封閉件或殼體112限定的一內(nèi)腔中，傳感元件為電容型，以及包括一接納加熱蒸汽材料的輸入口110a和兩個用來提供代表進入該傳感器總成的蒸汽材料壓力的電氣信號的輸出端(未圖示)。該傳感元件用電容元件構(gòu)成，使得在該兩輸出端之間測量到的電容根據(jù)輸入口110a處壓力的函數(shù)而變化。
傳感器總成100還包括一將壓力蒸汽源與傳感元件110的輸入口110a連接的管子114。該管子114在其一端114a與鄰近輸入口110a的傳感元件110連接，通過外封閉件112的一孔112a而延伸，以及在它的另一端114b與提供加熱、加壓蒸汽源(用124表示)的加熱氣體管道122連接。傳感器總成還包括一用具有相對較高導(dǎo)熱率的材料制作的熱殼116、一薄膜加熱元件118以及一控制單元120(表示在圖1A中)。一組螺釘121(其中一個螺釘在圖中表示)將熱殼116牢固地安裝在封閉件112中。薄膜加熱元件118包覆在熱殼116的周圍，以及傳感元件110置于熱殼116內(nèi)，從而管子114通過熱殼116的一個孔116a?？刂茊卧?20(示于圖1A中)控熱元件118的工作，測量傳感元件110兩輸出端間的電容以及從那兒產(chǎn)生一代表輸入口110a壓力的傳感器輸出信號。
在使用中，如圖1所示，管子114的114b端與含有一加壓蒸汽124的一加熱氣體管道122連接，以便將加熱加壓的蒸汽124提供至輸入口110a，控制單元120(表示在圖1A中)控制薄膜加熱元件118，從而使熱殼116和傳感元件110在一所要求的工作溫度(也即實質(zhì)上等于或接近該管道122中的蒸汽124所要求的溫度)下保持實質(zhì)上的熱平衡。外封閉件112通常與熱殼116和加熱元件118絕緣，以使封閉件112通常設(shè)置在或接近于圍繞封閉件112周圍的溫度或室溫。
諸如加熱傳感器總成100的傳感器已用了很多年，盡管該傳感器總成存在幾個問題。例如，傳感器總成100在相對較高溫度下工作時，例如大于80℃時，管子114成為主要熱損失源。盡管在工作期間，該傳感元件110和管道中的蒸汽大體加熱到相同的工作溫度，以及管子114兩端114a、114b的溫度都接近這個工作溫度，但是，通常處于或接近于很低的周圍溫度的外封閉件112與管子114物理接觸并趨向于將大量的熱從管子114向外傳導(dǎo)，其結(jié)果，橫跨管子114產(chǎn)生溫度梯度。當從管子114的該熱損失足以引起該管子114內(nèi)的蒸汽發(fā)生冷凝時，這種熱損失反過來影響傳感器總成100所提供的壓力測量的精度。此外，甚至當它不足以引起冷凝時，從管子114的該熱損失也可橫跨傳感元件110建立一溫度梯度，從而干擾傳感元件110的熱平衡并反過來影響傳感器總成100所提供的壓力測量的精度。
傳感器總成100的用戶為控制管子114的溫度，對于管子114在封閉件112與管道122之間延伸的部分采用加熱元件和絕熱件。這種措施不總是令人滿意的。甚至在管子114的加熱足以防止管子114內(nèi)的蒸汽冷凝時，外封閉件仍然從管子114傳導(dǎo)出相對較大的熱量，并從而橫跨管子114和傳感元件110建立一溫度梯度，以及如前所述，這種溫度梯度能反過來影響傳感器總成所提供的壓力測量的精度。
傳感器總成100的用戶也將包括外封閉件112以及一“熱外殼”中的管子114的整個組件包封起來，以試圖防止氣體124在管子114中冷凝。然而，這種方法可引起控制單元的過熱，從而減少它的使用壽命，以及也可干擾傳感元件110的熱平衡，從而反過來影響傳感器總成100所提供的壓力測量精度。
外封閉件112也趨向于通過諸螺釘121從熱殼116傳導(dǎo)出相對較多的熱量，以及這種熱傳送可橫跨熱殼116建立一溫度梯度。在替換的實施例中，這種熱損失借助于取消諸螺釘121并代之以將外封閉件與管子114夾緊而將外封閉件固定的方法加以控制。然而，這種方法只會增加管子114與封閉件112之間的熱傳送，從而加重上述問題。
傳感器總成100的另一個缺陷與控制單元120(表示在圖1A)的溫度敏感特性有關(guān)。如上所述，控制單元120通常測量傳感元件兩輸出端間的電容并從那兒產(chǎn)生直接代表輸入口110a處壓力的傳感器輸出信號。例如，傳感器輸出信號往往是一個以電壓為特征的電信號，該電壓與輸入口110a處的壓力成比例，以及為了產(chǎn)生這種信號，控制單元120提供線性化以及對與傳感元件相聯(lián)系的高階非線性影響的補償?？刂茊卧?20還控制加熱元件118的工作。
控制單元120的性能一般對溫度是敏感的，因為用來構(gòu)造控制單元120的許多零部件本身對溫度是敏感的。此外，許多用來構(gòu)造控制單元120的零部件的使用壽命也取決于溫度，所以，當控制單元120在相對較高的溫度下工作時，傳感器100故障率增加。因此，要求保持控制單元120的工作溫度為常數(shù)，以便控制單元120的性能不隨周圍溫度變化而波動。以及也要求控制單元120在相對較低的溫度下工作以減少它的故障率。
很多現(xiàn)有技術(shù)加熱壓力傳感器的設(shè)計，保持該傳感元件110和該控制單元120的溫度為45℃，以及這類傳感器往往被稱之為“45度傳感器”。在45度傳感器中，該控制單元120通常用相對廉價的電子零部件(也即民用零部件)構(gòu)成，該電子零部件的額定工作溫度為45℃。在這些裝置中，該控制單元120通常安裝在該外封閉件112內(nèi)，借此形成該傳感器總成整體的一部分。由于它們相對較低的工作溫度，45度傳感器具有較低的故障率，然而，對于許多應(yīng)用場合，它們的45℃工作溫度太低。
對于許多較高的溫度應(yīng)用場合，使用“100度傳感器”，它們保持傳感元件110和控制單元120的溫度為100℃。在100度傳感器中，該控制單元120通常用相對昂貴的電子零部件(也即軍用零部件)構(gòu)成，該電子零部件的額定工作溫度為100℃。以及該控制單元通常作為該傳感器100整體的一部分而封裝。軍用零部件的使用增加了這類傳感器的成本，以及，即使使用這些昂貴的零部件，由于相對較高的工作溫度，這類傳感器仍有較高的故障率。
對于更高的溫度應(yīng)用場合，使用“150度傳感器”，它們保持其傳感元件110的溫度為150℃。由于150℃的工作溫度即便對于軍用零部件來說也太高，因此，在這類傳感器中，該控制單元120通常位于遠離傳感元件的地方，以便控制單元120與傳感元件110熱絕緣，以及該控制單元120通過較長的電纜與傳感元件110和加熱元件電氣連接。然而，使用這種長的電纜會產(chǎn)生噪聲并且對傳感器總成100造成電氣的不穩(wěn)定性。此外，因為該控制單元120不是該傳感器整體的一部分，所以不便于“150度傳感器”的封裝。
現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100還有另一個缺陷與其“起動”或“溫機”時間有關(guān)。傳感器總成100只有當傳感元件110在所要求的工作溫度上處于熱平衡時才能提供精確的測量，而“溫機”時間是指傳感器總成100從起始的“冷”或“室溫”狀態(tài)過渡到該要求的熱平衡狀態(tài)所需要的時間。傳感器總成100在“溫機”期間，控制單元120激活加熱元件118，由此，以控制的方式對熱殼116加熱，從而保持熱殼116在該要求的工作溫度上。傳感器總成100包括一熱敏電阻(它是一個眾所周知的，具有隨該元件的溫度而變化的電阻元件)用圖1中的164表示，置于熱殼116內(nèi)。控制單元用熱敏電阻164檢測熱殼116的溫度并控制加熱元件118，從而保持熱殼的溫度為所要求的工作溫度?？刂茊卧?20將熱殼116的溫度保持在所要求的工作溫度，直到傳感元件110在所要求的工作溫度上達到熱平衡。當所要求的工作溫度為150℃數(shù)量級時，傳感器總成100的“溫機”時間一般在幾個小時的數(shù)量級(例如4小時)上，這種長的“溫和”時間往往是不便利的。
為了便于傳感元件110保持熱平衡，傳感器總成通常在熱殼116與傳感元件110之間提供一空氣絕緣間隙。盡管，這個空氣間隙在傳感元件“溫機”到所要求的工作溫度以后便利于傳感元件保持熱平衡，但這個空氣絕緣間隙增加了傳感元件110起始“溫機”所要求的時間，這是不便利的。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的一個目的是實質(zhì)上減少或克服上面提到的現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個具有改進了熱特性的改進的加熱壓力傳感器總成。
以及本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種改進的加熱壓力傳感器總成，它為該傳感器的傳感元件和控制單元提供獨立的溫度控制。
本發(fā)明還有另一個目的是提供這樣一種改進的加熱壓力傳感器總成，它為該傳感器總成的冷卻提供通風，而不影響被測壓力的蒸汽的溫度。
本發(fā)明又有另一個目的是提供這樣一種改進的加熱壓力傳感器總成，它為連接該傳感元件至一加熱氣體管道的管子提供一管加熱元件。
以及本發(fā)明另一個目的是提供這樣一種改進的加熱壓力傳感器總成，它與現(xiàn)有的傳感器相比，可減少“溫機”時間。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一個包括加熱該傳感元件用的副加熱元件的改進的加熱壓力傳感器總成。
本發(fā)明又有另一個目的是提供這樣一種改進的加熱壓力傳感器總成，它包括兩個分別檢測該傳感元件溫度和包圍該傳感元件的熱殼溫度的熱敏電阻。本發(fā)明概述這些發(fā)明目的和其它發(fā)明目的可用一個改進的加熱壓力傳感器總成來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該傳感器總成包括一外封閉件、置于該外封閉件內(nèi)的第一熱殼、以及一置于該第一熱殼內(nèi)的傳感元件。該傳感器總成還包括一加熱該第一熱殼的加熱元件和一控制該加熱元件的控制單元。一根管子將該傳感元件與加熱、加壓的氣體或蒸汽源相連接以及該傳感器總成還可包括一管加熱元件，它由該控制單元來控制，向該管子施加熱量。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該傳感器總成也可包括一個置于該外封閉件內(nèi)的第二熱殼，該控制單元的至少一部分置于該第二熱殼內(nèi)。一個由該控制單元控制的加熱元件可置于該第二熱殼鄰近，用來加熱該熱殼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，也可以包括一個置于該第一熱殼內(nèi)用來加熱該傳感元件的副加熱元件。根據(jù)本發(fā)明還有另一個方面，也可包括兩個熱敏電阻，用來測量該傳感元件和該第一熱殼的溫度。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，通過以下的詳細說明，對本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是很明顯的，其中數(shù)個實施例簡單地通過對本發(fā)明最佳模式說明的方式進行展示和描述。這將會領(lǐng)悟到，本發(fā)明可以是其它不同的實施例，以及本發(fā)明幾個詳細的說明可以在各種不同的方面中進行修改，而所有這些均不脫離本發(fā)明的范圍。因此，請附圖和說明將被看作對特征的解釋，而不對權(quán)利要求所指明的應(yīng)用范圍進行局限或限制。
附圖簡要說明為了更充分理解本發(fā)明的特征和目的，應(yīng)參閱下面與附圖相結(jié)合的詳細說明，其中，相同的標號用來指明相同或相類似的零件，其中圖1為與一加熱氣體管道相連接的現(xiàn)有技術(shù)加熱壓力傳感器總成的局部截面圖；圖1A為用于實施例中的一控制單元方框圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明并包括一管加熱元件而構(gòu)造的一改進的加熱壓力傳感器總成的局部截面圖；圖2B和2C分別為圖2中表示的該管夾側(cè)視和頂視圖；圖2D為圖2A所示的該管加熱元件的頂視圖；圖2E為用于圖2A至2D所描繪的該實施例的一控制單元的方框圖；圖2F為圖2A該傳感器總成的局部放大詳圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的提供該控制單元冷卻通風的一加熱壓力傳感器總成的截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的提供該控制單元冷卻通風的另一加熱壓力傳感器總成的截面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明并包括一副加熱元件和兩個熱敏電阻而構(gòu)成的一加熱壓力傳感器總成實施例的局部截面圖；圖5A為用于圖5所描繪的該實施例的一控制單元的方框圖；圖6為用來熱力固定圖5所示的該二個熱敏電阻的一個熱錨件圖；
圖7A至7C為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的加熱壓力傳感器所提供的“溫機”時間改進了的溫度相對于時間而變化的曲線圖。
附圖的詳細說明圖2A表示了根據(jù)本發(fā)明的至少一個方面的內(nèi)容構(gòu)造的一個加熱壓力傳感器總成200的截面視圖。如以下更詳細討論到的，傳感器總成200提供了超過現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100性能的改進性能。傳感器總成200可便利地用于高溫蒸汽沉積過程，以及如本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到的，傳感器總成200也可用于其它許多應(yīng)用場合，例如離子蝕刻反應(yīng)過程。
傳感器總成200包括一個壓敏傳感元件210，它置于由一外封閉件212所限定的一內(nèi)腔中，以及包括一接收氣體或蒸汽的輸入口210a，氣體的壓力待測量。傳感元件210例如可為一電容型的傳感元件，它包括兩個輸出端(未圖示)，在該兩個輸出端之間測量到的電容量與輸入口210a的壓力有關(guān)，而且是壓力的函數(shù)。然而，傳感器元件210的工作可用任何形式的對壓力敏感的傳感件來完成，它具有可被測量的工作參數(shù)，按照一壓力的函數(shù)進行變化。傳感器總成還包括一管子214，將該輸入口210a與一加壓的氣體或蒸汽源連接。該管子214包括一鄰近輸入口210a、與傳感元件連接的一端214a，并通過外封閉件212的一底板212b限定的一個孔212a延伸，以及有一個與運送該加熱蒸汽124的該氣體管道122連接的相對端214b。
傳感器總成200還包括一熱殼216，最好用導(dǎo)熱率較高的材料制成；一個加熱件218和一個控制單元(后者示于圖2E中)。傳感元件210置于熱殼216內(nèi)，以及管子214通過該熱殼216中的一個孔216a。該熱殼216最好在孔216a的鄰近牢固地夾緊管子214，借此，熱殼216置于外封閉件212內(nèi)的一個固定位置上。該加熱件218置于熱殼216的附近，以及加熱元件218最好用一薄膜加熱元件來制作(即，一個具有相對柔性、電阻型的加熱元件)，將它包覆并緊固到熱殼216的外部。如圖2E所看到的，該控制單元220最好包括一信號狀態(tài)器220a用來檢測傳感元件210兩輸出端之間的電容值并由此產(chǎn)生一表征輸入口210a壓力的傳感器輸出信號?？刂茊卧?20也最好包括一控制器220b，用來控制加熱元件218的工作，如后面更詳細的描述。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如圖2A和2F所示，傳感器總成200另外包括一個管夾230，它最好用導(dǎo)熱率較高的材料制成，以及一個管加熱元件232。管夾230最好牢固地夾緊管子214，并用合適的方法，例如一組螺釘234(其中一個螺釘表示在圖2A和2F中)，牢固地將外封閉件212的底板212b安裝至管夾230上。每一個螺釘234通過一管狀的絕熱隔套236而延伸，這些隔套236是這樣配置的，當這些螺釘234被擰緊時，這些隔套236使管夾230和與底板212b之間保持一個間隙238。這些隔套236用諸如塑料一類的絕熱材料制成，以便使管夾230與板212b絕熱，從而減少管夾230與外封閉件212之間的熱流。
圖2B和2C分別表示管夾230的側(cè)視和頂視圖。管夾230有一個中心孔230a、一個切口230b和一個螺孔230c。當管夾230安裝到傳感器總成200(如圖2A)所示時，管子214通過中心孔230a。該中心孔230a的大小可借助于插入螺孔230c中的一個螺釘(圖2A中所示的229)的旋轉(zhuǎn)以擴張或縮小切口230b進行調(diào)整。當管夾230安裝到傳感器總成200時，螺孔230c中的螺釘被調(diào)整，使中心孔230a充分地收縮，從而使管夾230牢固地夾緊管子214，并與管子214形成良好的熱接觸。設(shè)置管子加熱元件232，圖2D示出了它的一個最佳實施例，以便提供與管夾230良好的熱接觸，從而使管加熱元件對管夾230充分地供熱。管加熱元件232最好用薄膜加熱元件來制作，設(shè)置在該管夾230的上表面，并與它固定，保持良好的熱接觸(如圖2B所示)。如圖2D和2E所示，控制單元220除了控制加熱元件218的溫度以外，以還控制管加熱元件232的溫度，它響應(yīng)于合適的溫度傳感裝置(待后面描述)檢測到的溫度，通過電引線232a、232b向管加熱元件232施加電流。
此外，最好用絕熱物(未圖示)包覆管子214從該外封閉件212的底板212b延伸到加熱管道122之間的部分，而無需對管子214再施加任何附加的加熱元件。在工作中，該管道122中的蒸汽加熱到所需的溫度，加熱元件218加熱傳感元件210至相同的工作溫度。管加熱元件232加熱管夾230，從而加熱管子214至同一或接近工作溫度。由于管加熱元件232有效地將214鄰近板212b的部分加熱到與管道122中加熱蒸汽相同的溫度，又由于管子214在板212b與氣體管道122之間是絕熱的，因而在蒸汽124與管子214之間很少或沒有熱的傳送。管加熱元件從而防止管子214內(nèi)氣體的冷凝，也大體上降低或消除管子214的熱梯度，從而提高傳感器總成200的精度。
管夾230和管加熱元件232在管子214與外封閉件212之間提供了一個熱阻尼，借此，降低外封閉件212從管子214導(dǎo)出的熱量。在另一個最佳實施例中，傳感器總成200包括幾個特征，每一個特征更進一步降低外封閉件212從管子214導(dǎo)出的熱量。如圖2A和2F所示，管夾230最好包括一管套230d，它可以形成為該管夾整體的一部分，它通過該外封閉件212底板212b的孔212a，平行于管子214而延伸，由此，防止板212b與管子214直接接觸，從而降低外封閉件212從管子214導(dǎo)出的熱量。此外，如圖2F所示，該底板212b的孔212a的直徑最好大于管套230d的外徑，從而，在板212b與管套230d之間有一個間隙24b，這一間隙進一步降低外封閉件212從管子214導(dǎo)出的熱量(同時也降低外封閉件212從管夾230導(dǎo)出的熱量。還有，板212b最好包括一在孔212a鄰近、厚度減少的內(nèi)環(huán)狀區(qū)212bx(如圖2F所示)。由于它減少的厚度，該區(qū)212bx有一個高于板212b其余部分熱阻的熱阻，由此，進一步降低外封閉212從管夾230導(dǎo)出的熱量。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的加熱壓力傳感器總成(例如圖1的100所示的)的購買者一般必須在管子114上施加一些加熱元件，該管子將該傳感器總成100與一加熱氣體管道122連接。盡管這些加熱元件對防止該管子114內(nèi)氣體的冷凝是有用的，但這些加熱元件相反地影響該傳感器總成的精度，因為，它們一般橫跨傳感元件110建立熱梯度。與此相對照，圖2A、2D和2F附加的管加熱元件232作為傳感器總成200的一個零件而結(jié)合并由傳感器總成200加以控制。因而，當傳感器總成200與加熱氣體或蒸汽源(例如管道122)連接時，傳感器總成200的購買者無須在管子214上應(yīng)用外加熱元件。由于防止管子214內(nèi)氣體冷凝的發(fā)生以及大大地降低穿過管子214的熱梯度，管加熱元件232提高了傳感器總成200的精度。
此外，在傳感器總成100中，外封閉件112與熱殼116連接，而在傳感器總成200中，外封閉件212與管夾230連接(例如通過幾個螺釘234)。所以，該外封閉件趨向于從管夾230導(dǎo)出熱量，而不趨向于從熱殼216導(dǎo)出熱量，因而，外封閉件212不會橫跨熱殼216和傳感元件210產(chǎn)生溫度梯度，如現(xiàn)有技術(shù)通常的那樣。
除了一個代表所要求的工作溫度的信號以外，最好使用至少一個溫度傳感元件(未圖示)提供圖2E中的控制器220b一個輸入信號，該信號表示該傳感器總成上或其內(nèi)某個選擇位置處的實際溫度，或者可替換的方案為，用多個溫度傳感元件(未圖示)在該傳感器總成上或其內(nèi)的多個位置提供溫度的指示，例如，一個溫度傳感元件可用來測量該傳感元件210的溫度，而另一個溫度傳感元件可用來測量管夾230的溫度?？刂破?20b可包括兩個分開的控制器，例如PID(比例、積分與微分)控制器，一個控制器用來控制加熱元件218，而另一個控制器用來控制管加熱元件232。作為可替換的方案，控制單元220可使用一個信號控制器，響應(yīng)于表示該輸入溫度的信號，控制兩個加熱元件218、232的工作。一個信號控制器借助于例如保持施加給加熱元件218和232的電流比為常數(shù)，可以控制兩個加熱元件。
雖然傳感器總成200的最佳實施例包括管夾230和管加熱元件232，也可以用不包括管夾230和管加熱元件232的總成200的實施方案來實現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的管子214的熱控制。在這種方案中，孔212a足夠的大，使底板212b不與管子214接觸，而且，最好用絕熱物包覆管子214的整個長度或部分長度。
如上所述，在某些現(xiàn)有技術(shù)的加熱壓力傳感器中，該控制單元作為該傳感器總成的整體部分而形成。然而，這些傳感器總成使用相對較低的工作溫度(例如450℃)、或使用昂貴的軍用級的零部件，或者使用壽命相對較短。因而，在其它許多現(xiàn)有技術(shù)的加熱壓力傳感器總成中，該控制單元位于離開該傳感器總成的地方，以防止施加給該傳感元件的熱對該溫度檢測控制單元的性能產(chǎn)生不利的影響。一般地，該控制單元用電纜線與該傳感器總成連接。然而，使該控制單元離開該傳感器總成不利于該傳感器總成的封裝，同時也增加了該傳感器總成電氣的不穩(wěn)定性，并增加該傳感器輸出的噪聲。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，控制單元作為該傳感器總成200的整體部分而形成，其中，控制單元200的溫度獨立于傳感元件210的溫度加以控制。通常用于連接該控制單元與該傳感元件的該長電纜線的消除，改善了傳感器總成200的穩(wěn)定性并降低了噪聲，而且，獨立地控制控制單元220的溫度增加了傳感器總成200的使用壽命，并使傳感器總成200在傳感元件210較寬的工作溫度范圍內(nèi)一致性地和重復(fù)性地運行。此外，控制單元作為傳感器總成整體的一部分，這便利于加熱傳感器的封裝。該控制單元220的溫度最好控制為小于或等60℃的常量，因為這用這個溫度允許控制單元用相對便宜的電子元件來制作，該電子元件不能頻繁地在該溫度以上工作。當然，也可以用較高的工作溫度，而這時，控制單元要用較昂貴的電子元件(例如軍工級的零件)來制作，這些零件具有較高的工作溫度范圍。在任何情況，該控制單元220的溫度被控制到低于傳感元件210的工作溫度。
圖3表示傳感器總成200的一個實施例，其中，控制單元220作為傳感器總成200的一部分而整體成形。在這個實施例中，傳感器總成200附帶地包括一熱分流件240，它最好用導(dǎo)熱率相對較高的材料制作，它的設(shè)置將外封閉件212限定的內(nèi)腔分成一下部和一上部。傳感元件置于該內(nèi)腔的下部、該熱分流件240的下方，而控制單元220置于該內(nèi)腔的上部、該熱分流件240的上方。在所說的實施例中，控制單元220用兩個印刷電路(PC)板220a、220b來實現(xiàn)。傳感器總成200也包括一用導(dǎo)熱率相對較高的材料制作的熱殼242，用來在其內(nèi)放置印刷電路板220a和一加熱元件244，該加熱元件與熱殼242保持熱接觸，熱殼在控制單元220控制下工作。印刷電路板220b置于熱殼242的上方。外封閉件212還限定許多槽或通風口或孔212c，它們對提供冷卻有用，將在后面作詳細的討論。絕熱件246最好置于熱殼242與熱分流件240之間，也置于熱殼216與外封閉件212之間。傳感器總成200也最好包括一熱敏電阻249，它與熱殼242保持熱接觸，用來測量熱殼242的溫度。控制單元220自調(diào)節(jié)它自己的溫度，從而，不需要該控制單元遠離傳感器總成。所以，傳感器總成的所有零部件可以便利地封裝在外封閉件212內(nèi)，而且，傳感器總成提高了電氣的穩(wěn)定性并消除了噪聲。
在工作中，熱分流件240與通風口合作提供熱對流冷卻，借此，在傳感元件210與控制單元220之間保持一所需的溫差。箭頭248表示空氣流通過傳感器總成200的方向。絕熱件246防止一些熱從傳感元件210傳送到控制單元220，而熱分流件240將傳感元件210過多的熱導(dǎo)向傳感器200的周邊，在那里，冷卻空氣流通過多個通風口212c將傳感器200的熱量向外傳導(dǎo)。而在另一個傳感器200的實施例中，可采用主動制冷單元(未圖示)保持控制單元220與傳感元件210之間所需的溫差，在最佳實施例中，沒有使用這種制冷單元。在圖3所示的該實施例中，當加熱元件244保持靜止時，熱分流件240和多個通風口212c提供充分的冷卻，以保持熱殼242和控制單元220的溫度低于所需控制單元220的工作溫度。而在工作時，控制單元簡單地利用加熱元件244向熱殼242供熱(也即不需要主動制冷)就可保持熱殼242和控制單元220在所需的工作溫度下的熱平衡。控制單元220最好包括一控制器，例如一個PID，響應(yīng)于熱敏電阻249提供的對熱殼242的溫度測量，控制加熱元件244。
在所說的圖3實施例中，控制單元220用兩個印刷電路板220a和220b來完成，只有印刷電路板220a位于熱殼216內(nèi)，而另一塊印刷電路板220b位于該熱殼的上方。一般來說，對于這種布置，控制單元220大多數(shù)對溫度敏感的零部件位于印刷電路板220a上，而產(chǎn)生大部分熱的控制單元的零部件位于印刷電路板220b上?？刂破?20控制加熱元件244，以便保持熱殼242和印刷電路板220a處于熱平衡，而印刷電路板220b的溫度，由于空氣流與印刷電路板220b產(chǎn)生的熱量的對流作用，允許控制離開平衡溫度而稍微波動。在熱殼242內(nèi)只包括印刷電路板220a簡化了控制單元220的熱控制，然而，在另一個實施例中，控制單元220的所有印刷電路板當然也可均位于熱殼242內(nèi)。
控制單元220最好保持它自己的溫度，以大體上保持常量，例如60℃，而與傳感元件210的工作溫度無關(guān)。圖3所示的該實施例提供充分的冷卻，保持傳感元件210與控制器220之間的溫差至少為90℃。因而，傳感元件210至少可在150℃的溫度下工作，而不受控制單元220所要求的60℃工作溫度的干涉。當傳感元件保持在工作溫度150℃時，傳感器總成200就能理想地適合于氮化硅蒸汽所沉積工藝的使用。
圖4表示本發(fā)明還有另一個方面的實施例截面圖，其中，所示的該傳感器總成200與圖3所示的實施例相比較，提供了附加的冷卻。在圖4所示的該實施例中，外封閉件212包括一個下封閉件或下間隔室212d和一個上封閉件或上間隔室212e，它們用合適的器件，例如一組螺釘250a(其中一個表示在圖中)相互相對固定。每一個螺釘通過各自的管狀絕熱隔套250b而延伸，這些隔套250b最好用絕熱材料例如塑料制作，從而，當諸螺釘250a將諸隔套250b擰緊時，就保持封閉件212d與212e之間一所選定的間隔。這個傳感器總成200實施例還包括一熱分流件或散熱片252(形成一環(huán)形盤)，它用具有導(dǎo)熱率相對較高的材料制作，置于下封閉件212d與上封閉件212e之間，并與諸隔套250b形成熱接觸。熱分流件252有助于上封閉件212e對來自下封閉件212d所產(chǎn)生熱的屏蔽，并使沿著隔套250b流動的任何熱量消散。下封閉件212d與上封閉件212e之間的間隔中的諸多開口增加了通風效果。
在工作中，圖4的控制器220最好保持它自己的溫度60℃的工作溫度。
在本發(fā)明另一個方面中，傳感器總成200包括一減少溫機時間的裝置。圖5表示該裝置最佳實施例部分，它包括一副加熱元件260和兩個熱敏電阻262、264。該副加熱元件260最好置于熱殼216內(nèi)，傳感元件210的鄰近處，在控制單元220的控制下，向傳感元件施加熱。熱敏電阻262也置于熱殼216內(nèi)，以便向控制單元220提供該熱殼216溫度的測量。由于熱敏電阻262和264的溫度一般遠高于控制單元220的溫度，因此，熱敏電阻262和264最好用合適的器件，例如熱錨件，分別與傳感元件210和熱殼216固定。
參閱圖6，它表示通過一熱錨件266與控制單元電氣連接的熱敏電阻262。具體地說，控制單元220與兩根引線268a和268b連接，引線268a和268b依次分別與熱錨件266的墊片266a和266b連接。墊片266a與另一個墊片266c電氣連接，以及墊片266b與另一個墊片266d電氣連接，以及最后，該熱敏電阻262的兩個線端分別與墊片266c和266d電氣連接。具有良好熱導(dǎo)性的熱錨件與傳感元件210固定(未圖示)以及熱敏電阻也最好與傳感元件210接觸。
引線268a和268是良好的導(dǎo)電體，因而也是相對良好的導(dǎo)熱體。如果不用熱錨件266，溫度相對較低(例如50℃)的控制單元220通過引線268a、268b直接與相對較熱(例如150℃)的熱敏電阻262連接，那么，熱會趨向于從熱敏電阻262通過引線268a、268b流向控制單元220。由于熱敏電阻262是一相對較小的元件，這種熱流量會降低熱敏電阻的溫度，因而干擾了傳感元件210的溫度測量。將相對較大的熱錨件固定到傳感元件210上會穩(wěn)定熱敏電阻262的溫度并保證大部分熱流從傳感元件210出來而不從熱敏電阻262流出。熱敏電阻264當然也最好用一熱錨件與熱殼216連接，這與熱錨件與熱殼216連接相類似，以及相類似的，傳感器總成200內(nèi)所有其它熱敏電阻(例如熱敏電阻249)最好與它們通過熱錨件提供溫度測量的被測量裝置連接。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的傳感器總成(圖1所示)用加熱熱殼116的方法溫機到所要求的工作溫度Td。然后按要求等待傳感元件110收斂到這個溫度。控制單元120用熱敏電阻164檢測該熱殼116的溫度并控制加熱元件118，從而保持該熱殼116的溫度等于所要求的工作溫度Td。對照現(xiàn)有技術(shù)，在本發(fā)明傳感器總成200中(圖5所示)，控制單元220的控制器220b使用熱敏電阻262和264測量一平均溫度TAve，該TAve等于該傳感元件210和熱殼216的平均溫度，以及控制單元220控制加熱元件218，以保持這個平均溫度TAve等于所要求的工作溫度Td。所以，在現(xiàn)有技術(shù)的傳感器總成100中，熱殼116的溫度永不會超過所要求的工作溫度Td，而在本發(fā)明傳感器總成200中，只要傳感元件210的溫度低于Td，熱殼216的溫度就可超過Td。
圖7A展示了三條曲線A、B和C，它們表示了采用熱敏電阻262、264帶來的好處。曲線A和B分別表明熱殼216和傳感元件210的溫度為時間的函數(shù)。在傳感器總成200的溫機期間，控制器220b控制加熱元件218，以便熱殼216最好以最大可獲得的速率提高溫度，直到該平均溫度TAve等于所要求的工作溫度Td。如曲線A和B所示，控制器220b使用加熱元件218以提高該熱殼216的溫度直到一時間tx，這時，該平均溫度TAve(在該時間tx瞬間，將曲線A和B上的溫度值相比并除以2而獲得的溫度)等于所要求的工作溫度Td)。在tx以后的所有時間內(nèi)，控制單元保持該平均溫度TAve等于Td，以使該傳感元件210的溫度向著Td增加，而該熱殼216的溫度相應(yīng)地減少，以便保持該平均溫度TAve為常數(shù)。曲線C表明在現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100的溫機期間，現(xiàn)有技術(shù)的傳感元件110的溫度為時間的函數(shù)。如曲線B和C所示，傳感元件210收斂于所要求的工作溫度Td遠快于現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100的傳感元件110收斂于所要求的工作溫度Td。
在傳感器100和200中，從該熱殼傳送到該傳感元件的熱量是這兩個零件溫差的函數(shù)。在溫機期間，傳感器總成200的熱殼216與傳感元件210之間的溫差(如曲線A和B例如在時間tx上的溫度值)大于現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成熱殼116與傳感元件110之間的溫差(如Td與曲線C之間的溫差所示)。由于在傳感器總成200中的這個溫差較大，所以，當該傳感元件溫機時，較多的熱從該熱殼傳送至該傳感元件，因而傳感元件210溫機快于傳感元件110。
在圖5所示的替換實施例中，熱敏電阻262和264各自分開地與控制器220b連接，以及控制器220b獨立地測量各熱敏電阻的溫度，然后計算該平均溫度TAve。然而，最好將熱敏電阻262和264串聯(lián)接在控制器220b與一電接地之間，因為在這種配置中，控制器220b簡單地借助于對兩個熱敏電阻總的串聯(lián)電阻的測量，即可測量該平均溫度TAve。在這樣一個實施例中，熱敏電阻262和264具有大體相同的溫度系數(shù)并在溫度的工作范圍內(nèi)呈直線關(guān)系，因而，熱敏電阻262的電阻(R262)大體上等于一常數(shù)C乘以熱敏電阻262的溫度(T262)，以及熱敏電阻264的電阻(R264)大體上等于該常數(shù)C乘以該熱敏電阻264的溫度(T264)。在這個實施例中，控制器220簡單地借助于對總的串聯(lián)電阻RT(也即R262+R264)的值測量，然后將該值除以2倍的該常數(shù)C就可測量該平均溫度TAve，如下面方程式(1)所表示的公式描述RT＝R262+R264＝C(T262+T264)；及TAve＝RT/2C (1)然而熱敏電阻262和264的溫度系數(shù)最好不同，從而，該控制器220b測量到的平均溫度TAve是該熱敏電阻262和264加權(quán)的溫度平均。例如，如果R262大體上等于第一常數(shù)C1乘以T262，以及如果R264大體上等于第二常數(shù)C2乘以T264，那么，總的串聯(lián)電阻RT等于加權(quán)的溫度平均，如下面的方程式(2)所示的公式描述的RT＝R262+R264＝C1T262+C2T264(2)如果，熱敏電阻262的溫度系數(shù)選擇為大于熱敏電阻264的溫度系數(shù)，(即C1＞C2)，那么，控制單元220測量到的平均溫度TAve將被加權(quán)，以便當控制單元220保持加權(quán)平均溫度TAve等于所要求的工作溫度Td時，熱殼216與Td之間的溫差將大于Td與傳感元件210溫度之間的溫差。圖7B表示曲線D和E，這些曲線分別表示，當熱敏電阻262的溫度系數(shù)大于熱敏電阻264的溫度系數(shù)時，熱殼216和傳感元件210的溫度為時間的函數(shù)。兩溫度系數(shù)以這種方式設(shè)置，使得在溫機期間從熱殼216傳給傳感元件的熱量增加，從而減少傳感器總成200的溫機時間。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到的，在其它一些的熱敏電阻不是串聯(lián)而是獨立與控制器220b連接的實施例中，甚至在熱敏電阻262、264具有相同的溫度系數(shù)的情況下，控制器220b可計算傳感元件210和熱殼216的加權(quán)的溫度平均。此外，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到的，傳感器總成200中的熱敏電阻262、264以及其它所有的熱敏電阻不必一定用熱敏電阻來執(zhí)行，而可以用任何對溫度敏感的裝置，例如電阻溫度裝置(RTDs)或熱電偶來執(zhí)行。
在傳感器總成200的溫機期間，控制單元220控制加熱元件218對熱殼216施加熱量，以及也最好控制副加熱元件260(圖5所示)對傳感元件210施加熱量?？刂茊卧?20最好包括一控制器220d，例如一PID(比例、積分與微分)控制器，用來響應(yīng)于熱敏電阻262檢測到的傳感元件210的溫度，控制加熱元件260在溫機期間將一固定的熱量施加給傳感元件210。這可以例如借助于使用一定時器的控制器220d的執(zhí)行來完成，該定時器在傳感器總成200最初接通電源以后的一固定時間內(nèi)激活副加熱元件260，然后停息副加熱元件260，直至下次電源的接通。在這種工作模式中，加熱元件218和副加熱元件260協(xié)力加熱傳感元件210直到傳感元件210的溫度接近于所要求的工作溫度。然后，停息副加熱元件260，而只用加熱元件218來穩(wěn)定傳感元件210于熱平衡之中。
圖7C表示兩條曲線F和G，它們分別表示現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100和本發(fā)明傳感器總成200在溫機期間內(nèi)傳感元件的溫度隨時間變化的函數(shù)。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100，只要傳感元件110的溫度要求從最初的溫度升高至所要求的工作溫度Td，借助于熱殼116加熱至所要求的工作溫度Td而溫機。如曲線F所示，如果加熱元件118在原始時間t0被最初激活，則傳感元件110的溫度逐漸向上升，直到在時間t3達到所要求的工作溫度Td。所以現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100溫機時間為t0與t3之間的間隔。在本發(fā)明傳感器總成200中，控制器220d在時間t0與t1之間激活副加熱元件260，向傳感元件210施加固定的熱量。如曲線G所示，在傳感器總成200中，傳感元件210的溫度由于副加熱元件260提供的附加熱，在t0與t1之間的時間內(nèi)很快接近所要求的工作溫度。施加給副加熱元件260的能量可以用非調(diào)節(jié)的電源甚至直接從室內(nèi)一柵格電池來供給。在時間t1處，控制器220d停止激活副加熱元件260，以及此后，控制器220b單獨用加熱元件218完成傳感元件210的溫機，以便傳感元件的溫度在時間t1與t2之間收斂到所要求的工作溫度。所以，傳感器總成200的溫機時間為t0與t2之間的時間間隔，它大大短于現(xiàn)有技術(shù)傳感器總成100的溫機時間。
控制單元220激活副加熱元件260一固定時間，然后停息副加熱元件260的這種工作模式因為它簡易可行，所以是較佳的。然而，在其它的較佳模式中，控制器220d響應(yīng)于熱敏電阻262所提供的溫度測量，控制副加熱元件260直到傳感元件210的溫度接近一選擇的溫度。這個選擇的溫度可小于，或甚至可等于傳感元件210所要求的工作溫度。所以，控制器220d可在溫機周期的一部分時間或者，在整個溫機周期內(nèi)，甚至此后繼續(xù)激活副加熱元件260。
傳感器總成200的溫機時間可考慮包括第一部分和第二部分，在第一部分期間，傳感元件210的溫度很快增加到一選擇接近(或等于)所要求的工作溫度Td的溫度；在第二部分期間，傳感元件210獲得溫度Td上的熱平衡。副加熱元件260借助于將傳感元件210快速加熱到所選擇的溫度而縮短了該第一部分溫機時間，以及使用兩個熱敏電阻262、264，當傳感元件210的溫度收斂于Td時，借助于加速從熱殼216至傳感元件210的熱量傳送而縮短第二部分溫機時間。傳感器總成200可只用副加熱元件260(不用熱敏電阻264)來執(zhí)行，或者只用熱敏電阻262、264 (不用副加熱元件)來執(zhí)行，它們?nèi)匀豢蓽p少溫機時間。然而，傳感器總成200的較佳實施例包括副加熱元件260和熱敏電阻264。傳感器總成200較佳實施例，除了副加熱元件260以及熱敏電阻262、264以外，還包括管夾230和管加熱元件232(圖2A所示)以及一整體安裝的控制單元220和獨立于傳感元件210溫度的控制單元220的溫度控制裝置(例如圖3-4所示的具有通風的實施例以及圖5A中所示的獨立控制加熱元件244的控制器220c)。
由于對上面諸多裝置可以作一定的改變而不脫離本發(fā)明所涉及的范圍，因此可以認為，上述說明所含的或附圖所表示的一切事情都可用實例加以解釋而且并不限于此。
權(quán)利要求
1.一種壓力傳感器總成包括(A)一個限定一內(nèi)腔的封閉件；(B)一個壓力傳感元件，它設(shè)置于所說內(nèi)腔的一部分中，并包括一接納氣體或蒸汽的輸入口，用于在該輸入口處檢測該氣體或蒸汽的壓力，該壓力作為一參數(shù)值的函數(shù)，該參數(shù)值按該輸入口處該氣體或蒸汽的壓力而變化；(C)控制器裝置，它設(shè)置于所說內(nèi)腔的另一部分中，用來檢測該參數(shù)值，并響應(yīng)于該參數(shù)值產(chǎn)生代表所說輸入口處壓力的一個輸出信號；(D)第一溫度控制裝置，用來將所說傳感元件的溫度控制在第一預(yù)選溫度；(E)第二溫度控制裝置，用來將所說控制器裝置的溫度控制在不同于該第一溫度的第二預(yù)選溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的壓力傳感器總成，其特征在于，還包括一設(shè)置在所說外封閉件內(nèi)的第一熱殼，所說的傳感元件設(shè)置在所說的第一熱殼內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第一溫度控制裝置包括一設(shè)置在所說第一熱殼鄰近處的加熱元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所說的壓力傳感器總成，其特征在于，還包括一設(shè)置在所說外封閉件內(nèi)的第二熱殼，所說控制器裝置的至少一部分設(shè)置在所述第二熱殼內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第二溫度控制裝置包括一設(shè)置在所說第二熱殼鄰近處的加熱元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的外封閉件至少包括一鄰近所說控制器裝置的孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說的壓力傳感器總成，其特征在于，還包括一設(shè)置于所說外封閉件內(nèi)、在所說控制器裝置與所說傳感元件之間的熱分流件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的外封閉件包括第一間隔室和第二間隔室，所說的傳感元件置于所說的第一間隔室中，而所說的控制器裝置置于所說的第二間隔室中，所說的總成還包括所說第一和第二間隔室的絕熱裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第一和第二間隔室的絕熱裝置包括一置于二者之間的熱分流件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所說的壓力傳感器總成，其特征在于，還包括將所說第一間隔室相對于所說第二間隔室固定的隔套裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的隔套裝置由絕熱材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的控制器裝置控制所說的第一和第二溫度控制裝置。
13.一種壓力傳感器總成，包括(A)一個限定一內(nèi)腔的封閉件；(B)一個壓力傳感元件，它設(shè)置于所說內(nèi)腔的一部分中，并包括一接納氣體或蒸汽的輸入口，用于在該輸入口處檢測該氣體或蒸汽的壓力，該壓力作為一參數(shù)值的函數(shù)，該參數(shù)值按該輸入口處該氣體或蒸汽的壓力而變化；(C)一個控制單元，它設(shè)置于所說內(nèi)腔的另一部分中，包括信號狀態(tài)裝置，用來檢測該參數(shù)值并響應(yīng)于該參數(shù)值產(chǎn)生代表所說輸入口處壓力的一個輸出信號；該控制單元包括第一控制裝置，用來將所說傳感元件控制在第一預(yù)選溫度，以及該控制單元包括第二控制裝置，用來將所說控制單元控制在第二預(yù)選溫度，第二預(yù)選溫度不同于第一預(yù)選溫度。
14.一種壓力傳感器總成，包括；(A)一個限定一內(nèi)腔的封閉件，該封閉件包括一個孔；(B)一個壓力傳感元件，它設(shè)置于所說內(nèi)腔的一部分中并包括一接納氣體或蒸汽的輸入口，用于在該輸入口處檢測該氣體或蒸汽的壓力，該壓力作為一參數(shù)值的函數(shù)，該參數(shù)值按該輸入口處該氣體或蒸汽的壓力而變化；(C)一個管子，它是將蒸氣或氣體引向所說傳感元件的所說輸入口的一根導(dǎo)管，所說的管子通過所說封閉件的孔而延伸，以及它的第一端與傳感元件的輸入口連接，它的第二端定位在該封閉件的外側(cè)；(D)第一溫度控制裝置，用來控制所說傳感元件的溫度；(E)第二溫度控制裝置，用來控制所說管子的溫度，所說的第二溫度控制裝置包括向所說的管子提供熱傳送的裝置，它鄰近于在所說第一端與所說孔之間延伸的管子段的至少一部分，并與之熱接觸；以及(F)控制所說第一和第二溫度控制裝置的控制裝置，所說的控制器裝置置于所說的內(nèi)腔中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的提供熱傳送的裝置包括一與所說管子的所說部分夾緊的管夾。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第二溫度控制裝置還包括一鄰近所說管夾以便加熱所說管夾的管加熱元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的管夾由導(dǎo)熱材料制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的外封閉件包括一塊板，以及所說的板限定一個孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所說的壓力傳感器總成，其特征在于，還包括所說的管夾的緊固裝置，以便所說的管夾與所說的板隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的緊固裝置由絕熱材料制成，以便使所說的板與所說的管夾熱絕緣。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的緊固裝置相對于所說的板緊固所說的管夾，從而在所說的管夾與所說的板之間留有間隙。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的管夾包括一通過所說的管子與所說的板之間的孔而延伸的管套。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的孔大于所說管套的外徑，從而，當所說的緊固裝置相對于所說的板緊固所說的管夾時，在所說的板與所說的管套之間留有一間隙。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的板包括一圍繞和鄰近所說孔的較高熱阻區(qū)域。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說區(qū)域比所說板的其它部分薄。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的管夾包括一中心孔，所說的管子通過所說管夾的所說中心孔延伸。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的管夾包括擴張和收縮所說中心孔、使其處于打開與關(guān)閉位置的裝置，當所說的中心孔處于所說的打開位置時，所說的管子可通過所說的管夾滑動，以及當所說的中心孔處于所說的關(guān)閉位置時，所說的管夾夾緊所說的管子。
28.一種壓力傳感器總成，包括(A)一限定一內(nèi)腔的封閉件，包括一孔；(B)一個壓力傳感元件，它設(shè)置于所說內(nèi)腔的一部分中并包括一接納氣體或蒸汽的輸入口，用于在該輸入口處檢測該氣體或蒸汽的壓力，該壓力作為一參數(shù)值的函數(shù)，該參數(shù)值按該輸入口處該氣體或蒸汽的壓力而變化；(C)一個管子，它是將蒸氣或氣體引向所說傳感元件的所說輸入口的一根導(dǎo)管，所說的管子通過所說封閉件的孔而延伸，以及它的第一端與傳感元件的輸入口連接，它的第二端定位在該封閉件的外側(cè)，所說的管子小于所說的孔，從而在所說的管子與所說的孔之間留有一間隙，從而所說的管子不接觸所說的封閉件。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所說的壓力傳感器總成，其特征在于，它還包括置于所說管子周圍的絕熱件，所說的絕熱件通過所說孔而延伸。
30.一種壓力傳感器總成，包括(A)一限定一內(nèi)腔的外封閉件；(B)一熱殼，它置于所說的內(nèi)腔中，限定一傳感元件空腔；(C)一壓力傳感元件，置于所說的傳感元件空腔中并包括一接納氣體或蒸汽的輸入口，用于在該輸入口處檢測該氣體或蒸汽的壓力，該壓力作為一參數(shù)值的函數(shù)，該參數(shù)值按該輸入口處該氣體或蒸汽的壓力而變化；(D)連接加壓氣體或蒸汽至所說輸入口的裝置；(E)控制所說熱殼溫度的溫度控制裝置，所說溫度控制裝置包括置于所說熱殼鄰近、用于向所說的熱殼提供熱傳送的裝置；(F)副加熱元件裝置，置于所說的傳感元件空腔內(nèi)，鄰近所說的傳感元件，以便加熱所說的傳感元件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所說的壓力傳感器總成，其特征在于，它還包括控制所說溫度控制裝置和所說副加熱元件裝置的控制器裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的控制器裝置包括所說傳感器的初始起動狀態(tài)的檢測裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的控制器裝置在所說傳感器總成的初始起動狀態(tài)后的第一時間間隔內(nèi)激活所說的副加熱元件裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的控制器裝置控制所說的溫度控制裝置，使得所說的傳感元件在所說的第一時間間隔后在一所要求的工作溫度上建立熱平衡。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所說的壓力傳感器總成，其特征在于，還包括檢測所說傳感元件溫度的溫度檢測裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的控制器裝置包括一個響應(yīng)于所說的溫度檢測裝置的裝置，該裝置緊隨所說傳感器總成的初始起動狀態(tài)激活所述副加熱元件裝置，直到所說的傳感元件的溫度達到第一預(yù)選溫度。
37.一種壓力傳感器總成，包括(A)一限定一內(nèi)腔的封閉件；(B)一熱殼，它置于所說的內(nèi)腔中，限定一傳感元件空腔；(C)一壓力傳感元件，置于所說的空腔中，并包括一接納氣體或蒸汽的輸入口，用于在該輸入口處檢測該氣體或蒸汽的壓力，該壓力作為一參數(shù)值的函數(shù)，該參數(shù)值按該輸入口處該氣體或蒸氣的壓力而變化；(D)一將所說氣體或蒸汽源與所說輸入口連接的裝置；(E)測量所說熱殼溫度的第一溫度敏感裝置；(F)測量所說傳感元件溫度的第二溫度敏感裝置；以及(G)控制器裝置，它響應(yīng)于所說的第一和第二溫度敏感裝置，根據(jù)所說熱殼溫度與所說傳感元件溫度控制所說熱殼的溫度。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第一溫度敏感裝置包括第一熱敏電阻，而所說的第二溫度敏感裝置包括第二熱敏電阻。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第一和第二熱敏電阻一起串聯(lián)在所說的控制器裝置與一參考電位之間。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第一熱敏電阻以第一溫度系數(shù)為特征，以及所說的第二熱敏電阻以第二溫度系數(shù)為特征，所說的第二溫度系數(shù)大于所說的第一溫度系數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的控制器裝置包括一置于所說熱殼鄰近的加熱元件，以及還包括根據(jù)所說熱殼溫度和所說傳感元件溫度控制所說加熱元件的裝置，。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所說的壓力傳感器總成，其特征在于，所說的第一和第二溫度敏感裝置可從熱敏電阻、電阻溫度裝置以及熱電偶中進行選擇。
全文摘要
所披露的加熱壓力傳感器(200)包括一外封閉件(212)、置于該外封閉件(212)內(nèi)的第一熱殼(216),以及置于第一熱殼(216)內(nèi)的一傳感元件(210)。該傳感器(200)還包括一加熱第一熱殼(216)的加熱元件(218)和一控制該加熱元件(218)的控制單元。一根管子(214)將該傳感元件(210)與一加熱、加壓的氣體源(124)連接,以及該傳感器(200)還可包括一管加熱元件(232),它由該控制單元進行控制,以便向該管子(214)施加熱量。該傳感器也可包括第二熱殼,它置于該外封閉件(212)內(nèi),該控制單元的至少一部分置于第二熱殼內(nèi)。由該控制單元控制的一個加熱元件可置于第二熱殼的鄰近,用來加熱該熱殼。
文檔編號G01L19/14GK1178005SQ97190014
公開日1998年4月1日 申請日期1997年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月16日
發(fā)明者羅伯特·C·潘多夫, 阿奇博爾德·J·德蒙, 弗蘭克·W·托馬斯, 史蒂文·D·布蘭肯希普 申請人:Mks儀器公司