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1. (WO2019034570) SENSOR ASSEMBLY COMPRISING A PRESSURE SENSOR AND A THERMAL GAS SENSOR
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Ansprüche

1 . Sensoranordnung (100), mit folgenden Merkmalen:

einem barometrischen Drucksensor (10); und

einem thermischen Gassensor (20);

wobei der thermische Gassensor (20) derart auf dem barometrischen Drucksensor (10) oder neben dem barometrischen Drucksensor (10) angeordnet ist, dass eine für Gase durchlässige Messstruktur (22) des thermischen Gassensors (20) vor einer Gas-Einlassöffnung des barometrischen Drucksensors (10) oder vor einer druckempfindlichen Oberfläche des barometrischen Drucksensors (10) angeordnet ist.

2. Sensoranordnung gemäß Anspruch 1 , wobei der thermische Gassensor (20) mindestens drei elektrische Leiterstrukturen (30, 32, 34) umfasst, wobei die elektrischen Leiterstrukturen (30, 32, 34) durch Zwischenräume beabstandet sind, wobei eine erste elektrische Leiterstruktur eingerichtet ist, um mit einem Heizsignal beaufschlagt zu werden und wobei eine zweite elektrische Leiterstruktur und eine dritte elektrische Leiterstruktur unsymmetrisch bezüglich der ersten elektrischen Leiterstruktur angeordnet sind, und wobei die zweite elektrische Leiterstruk-tur und die dritte elektrische Leiterstruktur eingerichtet sind, um als Temperatursensoren zu arbeiten.

3. Sensoranordnung gemäß Anspruch 2, wobei die elektrischen Leiterstrukturen (30, 32, 34) freitragend gespannt sind.

4. Sensoranordnung gemäß Anspruch 3, wobei die elektrischen Leiterstrukturen (30, 32, 34) kristalline Siliziumdrähte sind oder wobei die elektrischen Leiterstrukturen (30, 32, 34) ein polykristalliner Heizer auf Membranmaterial sowie Halbleiter Temperatur-Detektoren oder Thermostapel sind.

5. Sensoranordnung gemäß Anspruch 1 , wobei der thermische Gassensor (20) mindestens zwei elektrische Leiterstrukturen (30, 32) umfasst, wobei die elektrischen Leiterstrukturen (30, 32) durch zumindest einen Zwischenraum beabstandet sind, wobei eine erste elektrische Leiterstruktur eingerichtet ist, um mit einem Heizsignal beaufschlagt zu werden und wobei eine zweite elektrische Leite rstruktur eingerichtet ist, um als Temperatursensor zu arbeiten.

6. Sensoranordnung gemäß Anspruch 5, wobei die Sensoranordnung ausgelegt ist, um in einem ersten Zeitintervall die erste Leiterstruktur mit einem Heizsignal zu beaufschlagen und die zweite Leiterstruktur als Temperatursensor zu verwenden, und

wobei die Sensoranordnung ausgelegt ist, um in einem zweiten Zeitintervall die zweite Leiterstruktur mit einem Heizsignal zu beaufschlagen und die erste Leiterstruktur als Temperatursensor zu verwenden.

7. Sensoranordnung gemäß Anspruch 1 , wobei der thermische Gassensor (20) mindestens drei elektrisch leitfähige Stege umfasst, wobei die Stege durch Zwischenräume beabstandet sind, wobei eine Metallisierung oder Dotierung eines ersten Stegs eingerichtet ist, um mit einem Heizsigna! beaufschlagt zu werden und wobei ein zweiter und ein dritter Steg unsymmetrisch bezüglich des ersten Stegs angeordnet sind, und wobei Metallisierungen oder Dotierungen des zweiten Stegs und des dritten Stegs eingerichtet sind, um als Temperatursensoren zu arbeiten.

8. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die elektri-sehen Leiterstrukturen (30, 32, 34) oder Drähte oder Stege eingerichtet sind, um von einem zu analysierenden Gas umgeben zu sein, und wobei die erste elektrische Leiterstruktur oder der erste Draht oder der erste Steg eingerichtet ist, um einen Wärmeübertrag über das zu analysierende Gas auf die zweite elektrische Leiterstruktur oder auf den zweiten Draht oder auf den zweiten Steg und auf die dritte elektrische Leiterstruktur oder auf den dritten Draht oder auf den dritten Steg zu ermöglichen, und wobei die zweiten und dritten elektrischen Leiterstrukturen (30, 32, 34) oder Drähte oder Stege eingerichtet sind, um als Sensoren für den Wärmeübertrag zu dienen.

9. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Vorrichtung ausgelegt ist, um als das Heizsignal ein periodisches Heizsignal bereitzustellen.

10. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der thermi-sehe Gassensor (20) ein Trägermaterial aufweist,

wobei der thermische Gassensor (20) in einem zentralen Bereich eine durchgehende Ausnehmung aufweist, die sich von einer dem barometrischen Drucksensor (10) abgewandten Oberfläche des thermischen Gassensors (20) bis hin zu einer

dem barometrischen Drucksensor (10) zugewandten Oberfläche des thermischen Gassensors (20) erstreckt, und

wobei die für Gase durchlässige Messstruktur (22) in einem Bereich der Ausnehmung angeordnet ist.

1 1. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,

wobei der thermische Gassensor (20) einen Rahmen aufweist, der auf dem barometrischen Drucksensor (10) angeordnet ist, und

wobei der Rahmen ausgelegt ist, um die für Gase durchlässige Messstruktur (22) zu tragen, so dass aktive Bereiche der für Gase durchlässigen Messstruktur (22) einen freien Innenbereich des thermischen Gassensors (20), der von dem Rahmen umgeben ist, überspannen;

wobei die Gas-Einlassöffnung des barometrischen Drucksensors (10) oder die druckempfindliche Oberfläche des barometrischen Drucksensors (10) an den freien Innenbereich des barometrischen Drucksensors (10) angrenzt.

12. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei der thermische Gassensor (20) mittels eines Klebstoffs mit dem barometrischen Drucksensor (10) verbunden ist, so dass der Klebstoff nicht mit der Gas-Einlassöffnung des barometrischen Drucksensors (10) oder mit der druckempfindlichen Oberfläche des barometrischen Drucksensors (10) in Kontakt ist.

13. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Sensoranordnung ein Leiterplattenmaterial aufweist;

wobei auf einer Seite des Leiterplattenmaterials der barometrische Drucksensor (10) und auf diesem der thermische Gassensor (20) angeordnet sind, und wobei auf einer anderen, von dem Drucksensor und dem thermischen Gassensor (20) abgewandten Seite des Leiterplattenmaterials ein Stecker oder Lötkontakt zur elektrischen Kontaktierung angeordnet ist, oder

wobei der barometrische Drucksensor (10) und auf diesem der thermische Gassensor (20) in einer Ausnehmung des Leiterplattenmaterials angeordnet sind, und wobei auf einer Seite des Leiterplattenmaterials ein Stecker zur elektrischen Kontaktierung angeordnet ist.

14. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der barometrische Drucksensor (10) ein mikroelektromechanischer, MEMS, Drucksensor ist.

15. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Sensoranordnung eine Auswerteeinrichtung umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, um eine Gaskonzentration basierend auf einer Phase und einer Amplitude von Sensorsignalen, die unter Verwendung des Gassensors erhalten werden, und abhängig von einer von dem barometrischen Drucksensor (10) gelieferten Druck-information und ggf. Temperaturinformation zu ermitteln.

16. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Sensoranordnung von einem Gehäuse umgeben ist, das in seinem Inneren ein Volumen bereitstellt, in dem sich die Sensoranordnung befindet,

wobei das Gehäuse eine Gehäuseöffnung aufweist, durch die ein zu analysierendes Gas von einer Außenseite des Gehäuses zu der sich in dem Volumen befindlichen Sensoranordnung durch einen Diffusionsvorgang gelangen kann.

17. Sensoranordnung gemäß Anspruch 16, wobei die Öffnung des Gehäuses ein Gitter aufweist das eingerichtet ist, um als mechanischer Schutz für die Sensoranordnung zu dienen.

18. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die öff-nung des Gehäuses eine Membran aufweist, die eingerichtet ist, um die Sensoranordnung vor einer Verschmutzung zu schützen und wobei die Membran eige-richtet ist, um eine Diffusion eines zu analysierenden Gases zu ermöglichen.

19. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Ge-häuse nur eine Öffnung aufweist, durch die das Gas in das Innere des Gehäuses gelangen kann.

20. Sensorvorrichtung, mit folgenden Merkmalen:

einem Strömungskanal (700),

wobei der Strömungskanal (700) in einer Wandung eine Öffnung aufweist; und einer Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Sensoranordnung (100) derart angeordnet ist, dass die Sensoranordnung durch die Öffnung mit dem Inneren des Strömungskanals (700) räumlich verbunden ist, um einen Gasaustausch zwischen dem Inneren des Strömungskanals (700) und der Sensoranordnung zu ermöglichen.

21. Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei die Öffnung mit einer Membran abgedeckt ist.

22. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 21 wobei die Sensorvorrichtung eingerichtet ist, um eine Diffusion eines zu analysierendes Gases, das sich im Innern der Sensorvorrichtung befindet, durch die Membran hindurch zu der Sensoranordnung zu ermöglichen.

23. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22,

wobei die Sensorvorrichtung so eingerichtet ist, dass ein Abstand zwischen der Membran der Sensorvorrichtung und einer der Membran zugewandten Oberfläche des Gassensors kleiner ist als die Hälfte der größten Abmessung des Strömungskanals (700) in einer Richtung senkrecht zu einer mittleren Strömungsrichtung eines zu analysierenden Gases.

24. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei das die Sen-soranordnung umgebende Volumen, das in Richtung des Strömungskanals (700) durch die Öffnung begrenzt ist, kleiner ist als 1000mm3, oder kleiner ist als 500mm3 oder kleiner ist als 250mm3.

25. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Sensor-Vorrichtung so ausgelegt ist, dass eine Zeitdauer, bis zum Ausgleich der Gaskonzentration im Bereich des Gassensors um höchstens 0,5 vol% von der Gaskonzentration im Strömungskanal (700) abweicht, kleiner als 10 ms ist.

26. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die Sensor-Vorrichtung so ausgelegt ist, dass eine die Sensoranordnung enthaltende Kammer ein Strömungs-beruhigtes Gebiet darstellt.

27. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei die Sensorvorrichtung einen Strömungssensor (706) aufweist, wobei der Strömungssensor (706) derart angeordnet ist, um eine Strömungsgeschwindigkeit, und/oder einen Gas-Massestrom und/oder einen Volumenstrom in dem Strömungskanal (700) ermitteln zu können.

28. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei die Sensor-Vorrichtung einen zweiten barometrischen Drucksensor aufweist, der ausgelegt ist, um einen Umgebungsdruck zu messen.

29. Sensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei die Sensorvorrichtung ausgelegt ist, um basierend auf einer Information über eine Strömungsgeschwindigkeit in dem Strömungskanal (700) und/oder basierend auf einer Information über eine Strömungsrichtung in dem Strömungskanal (700) einen Zeitpunkt für eine Kalibrierung zu erkennen, und um ansprechend darauf eine Kalibrierung des thermischen Gassensors (20) durchzuführen.

30. Sensorvorrichtung gemäß Anspruch 29, wobei die Sensorvorrichtung ausgelegt ist, um ansprechend auf eine Erkennung einer zu hohen Konzentration eines Gasanteils zum Zeitpunkt der Kalibrierung eine Warnung auszugeben.

31. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines barometrischen Drucksensors (10) und eines thermischen Gassensors (20);

Fixieren des thermischen Gassensors (20) derart auf dem barometrischen Drucksensor (10) oder neben dem barometrischen Drucksensor (10), dass eine für Gase durchlässige Messstruktur (22) des thermischen Gassensors (20) vor einer Gas-Einlassöffnung des barometrischen Drucksensors (10) oder vor einer druckempfindlichen Oberfläche des barometrischen Drucksensors (10) angeordnet ist.

32. Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung,

wobei das Verfahren ein Erkennen eines Zeitpunkts für eine Kalibrierung basierend auf einer Information über ein Strömungssignal in einem Strömungskanal (700) und/oder basierend auf einer Information über eine Strömungsrichtung in dem Strömungskanal (700) aufweist, und wobei das Verfahren ein Durchführen einer Kalibrierung eines thermischen Gassensors (20) ansprechend darauf aufweist.