Датчик давления

Датчик давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 030480 (21) 2903386/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 300382. Бюллетень ¹12

Р11М К з

G 01 L 9/04

С 01 1. 1/22

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53} УДК 531. 787 (088.8) Дата опубликования описания 300382 (ill :Г...

l 3 с " ;- ., ° /

В. H. Вигдорович, В.A. Молодцов,, T.A. М Йс ая и A.Ñ. Наумченко с., l

Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова и Московский институт электронной техники (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических на-. пряжений в статических и динамических режимах.

Известны преобразователи давления, содержащие мембрану и две пары пленочных тензорезисторов прямоугольной формы, напыленные на мембрану.

При воздействии давления мембранадеформируется, в результате чего первая пара тензорезисторов испытывает напряжения растяжения, а вторая пара - напряжения сжатия (lj.

Недостатками таких первичных преобразователей являются неодинаковая чувствительность реэистивных элементов, так как резисторы расположены на поверхности мембраны в зонах максимальных напряжений растяжения ф сжатия (в том числе и наведенных),, 1то не позволяет изготовить на их основе первичные преобразователи с идентичными параметрами и высокой точностью измерения давления.

Наиболее -близким по технической сущности к предлагаемому является первичный преобразователь, содержащий кремниевую мембрану и расположенные на ее поверхности у точек пересечения центральных осевых линий мембраны с линией ее контура на одинаковом расстоянии и симметрично

5 друг относи тель но друга восемь тензорезисторов, соединенных в две измерительные мостовые схемы (2J.

Однако устройство характеризуется недостаточно высокой точностью в основном из-за существенных различий в тензочувствительности резисторов мостовых схем, подвергающихся деформации растяжения и сжатия.

Цель изобретения — повышение точ15 ности.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления четыре основных тензорезистора расположены под углом oC = 28-32 к линии контура мем20 браны на лучах, проведенных из точек пересечения осевых линий мембраны и ее контура, и лежат по одну сторону этих линий, четыре других основных тенэорезистора расположены по другую

25 сторону центральных осевых линий и ориентированы перпендикулярно к линиям контура, при этом подгоночные тензорезисторы расположены симметрично относительно осей мембраны

30 основным тензореэисторам.

917014

На чертеже представлен датчик давления, содержащий кремниевую мембрану 1, ориентирсванную в плоскости р на поверхности которой сформированы тензочувствнтельные резисторы, соединенные между собой в две мостовые схемы. Два противоположных плеча каждой иэ двух мостовых схем состоят соответственно из основных тензорезисторов 2,3 и 4,5 и подгоночных

6,7 и 8,9 тензореэисторов, подверга ющихся сложным деформациям (растяжениям и, частично, сжатиям),а два других плеча — из основных тензореэисторов 10,11 и 12,13 и подгоночных тензорезисторов 14,15, и 16,17, под- 15 вергающихся деформациям сжатия. На поверхности мембраны сформированы методом, вакуумного напыления контактные площадки 18-21 для подключения источников питания, контактные пло- 20 щадки 22-25 для снятия выходных сигналов с каждой мостовой схемы, пленочные полоски 26 для коммутации подгоночных резисторов и пленочные токоведущие дорожки 27.По контУРУ 25 мембраны 28, у точек 29-32 пересечения центральных осевых линий 33-34 мембраны с контуром мембраны расноложены тенэорезисторы каждой иэ двух мостовых схем.

Датчик работает следующим образом.

Подгонка в номинал тензорезисторов и начальная балансировка каждой из двух мостовых схем производится путем последовательного перерезания (ск айбированием электроэррозионным, лазерным и т.п. методами) пленочных полосок 26, напыленных на подгоночные тенэорезисторы 6 и 7, 8 и 9, 14 и 15, 16 и 17 °

Напряжение питания на каждую из 4О двух мостовых схем подается к двум противоположным углам моста через контактные площадки соответственно

18,19 И 20,21. Мехаиическне напряжения (деформации), возникающие под 45 действием давления в мембране 1, вызывают в основных 2,3 и 4,5 и подгоночных 6,7 и 8,9 тензорезисторах сложную деформацию (растяжения и, частично, сжатия за счет углового раз- 5Q мещения этих резисторов на поверхности мембраны), в результате чего величины их сопротивлений уменьшаются.В основных тензорезисторах 10.,11 и 12,13 и подгоночных 14, 15 и 16,17 возникают деформации сжатия,в резуль тате чего величины их сопротивлений увеличиваются.При воздействии на мембрану давления относительные изменения сопротивлений тензореэисторов каждого иэ двух противоположных плеч мостовых схем первичного преобразователя равны по величине и противоположны по знаку. Изменение сопротивлений тензореэисторов,вызванное деформацией,преобразуется в изменение электрического напряжения, которое снимается соответственно для каждой иэ двух мостовых схем с контактных площадок 22,23 и 24,25.

Таким образом изменения выходного напряжения., вызванные температурным влиянием, взаимно исключаются, повышая тем самым точность предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий кремниевую мембрану и расположенные на ее поверхности у точек пересечения центральных осевых линий мембраны с линией ее контура на одинаковом расстоянии и симметрично друг относительно друга восемь основных и восемь подгоночных тензареэисторов, соединенных в две измерительные мостовые схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем четыре основных тензореэистора расположены под углом <= 28-32 к линии контура мембраны на лучах,проведенных из точек пересечения осевых линий мембраны и ее контура, и лежат по одну сторону этих линий, четыре других основных тенэорезистора расположены по другую сторону центральных осевых линий и ориентированы перпендикулярно к линиям контура, при этом подгоночные тензорезисторы расположены симметрично относительно осей мембраны основным тензорезисторам..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIQA М 3230763, кл. 73141г 25 01 66 °

2. Шадрин В.С. и др. Новые приборы . М., 1975, Р 2, с. 185 (прототип).

917014

Редактор И. Тыкеф

Заказ 1875/бО

Ж

1Я

Состанитель В. Казаков

ТекРед A. Бабинец Корректор Г. Огар

Тираж 883 Нсщдисное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4