M3-1.4 - Medienresistenter Absolutdrucksensor ohne Ölfüllung und frontbündigem Medienkontakt

Event

23. ITG/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2026
2026-06-09 - 2026-06-10
Nürnberg

Band

Vorträge

Chapter

Mechanische Größen

Author(s)

T. Frank, S. Hermann, A. Grün, M. Kermann, A. Cyriax - CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt

Pages

444 - 449

DOI

10.5162/sensoren2026/M3-1.4

ISBN

978-3-910600-11-9

Price

free

Abstract

In diesem Beitrag wird die Entwicklung absoluter Drucksensoren mit frontbündigem Medienkontakt, die für extrem kalte und hochmedienbeständige Anwendungen (z. B. Flüssigwasserstoff in der Raumfahrt) geeignet sind beschrieben. Statt herkömmlicher piezoresistiver Drucksensoren, die bei Kryotemperaturen mit Ölfüllung und komplexem Aufbau unhandlich sind, werden Silizium-Dehnungsmessstreifen (SiDMS) in einer kompakteren, hochauflösenden Schaltung eingesetzt. Die Si-DMS werden per angepasster Glasfritte auf eine Frontplatte integriert und über Laserschweißverbindungen hermetisch mit einem Edelstahlgehäuse verbunden. Durch gezielte Anordnung der Sensorwiderstände in definierten Spannungsfeldern und Verwendung querdehnungsunempfindlicher Si-DMS mit geeigneter Kristallorientierung wird eine hohe Messgenauigkeit bei gleichzeitig robustem, mediengetrenntem Aufbau erreicht. Zur Bewertung werden die Temperaturkoeffizienten des Brückenwiderstands, des Nullpunktes und der Empfindlichkeit untersucht. Durch optimale Prozessparameter konnten diese kompensiert und minimiert werden. Drei Varianten für 10⁰ bar relativ und 10 bar absolut in Edelstahl oder Titan wurden realisiert. Die Druckkennlinien zeigen geringe Hysterese ohne Offset bei 0 bar, die sich durch alternierende Belastung reduzieren lassen. Nach einer Lagerung bei 4 Küber 2 h bleiben elektrische und mechanische Parameter unverändert, was die Zuverlässigkeit des Sensorkonzepts für luft- und raumfahrttechnische Anwendungen mit Flüssigwasserstoff unterstreicht.