RU1793285C - Датчик давлени и способ его изготовлени - Google Patents

Abstract

ни  ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ОТОВДЕНИЯ Использование: дл  измерени  дэвленапример на лопатках турбин, где требуютс  минимальные габариты. Сущность изо5ретени : датчик содержит пьезоэле- менг 1 с электродами 2, эластичный слой 3,  вл ющийс  основанием, защитный слой 4, пер «ые присоединительные проводники 5, 6, вторые присоединительные проводники 7, дополнительный эластичный слой 8. Присоединительные проводники 7 электрически св заны с присоединительными проводниками 5,6 и электродами 2 через металлизированные переходные отверсти . Присоединительные проводники 7 остаютс  открытыми. Дополнительный слой 8 наноситс  на основание до приклеивани  пьезоэлемента 1 и дл  получени  монолитного соединени  выдерживаетс  под давлением и при температуре, необходимых дл  отверждени  данного материала. При этом основание с дополнительным эластичным слоем прижимаетс  к пластине, не имеющей к нему адгезии (например, из фторопласта ) и подвергнутой абразивной обработке . При отверждении эластичного сло  происходит его вдавлйёа йие в рельеф пластины . Рельеф отпечатываетс  на поверхности дополнительного эластичного сло , что повышает прочность приклеивани  к объекту, т.е. повышаетс  надежность. 2 с.п, ф-лы, 5 ил. U

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  давлени , например, на лопатках турбин, где требуютс  минимальные габариты и невозможно применение ввертных датчиков.

Известен пьезорезистор дл  измерени  напр женного состо ни  внутри массива модели горных выработок, содержащий заключенные в упругую оболочку две металлические пластины -электроды с размещенными между ними чувствительным элементом, и две т ги, соединенные со стержнем. Стержень каждой т ги прикреплен к центру соответствующей пластины.

Однако такой пьезорезистор обладает повышенным вйброэквйвалёнтом ввиду того , что над чувствительным элементом расположены т ги из диска и стержн , и большими габаритами.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  ньезоэлект- рйческий преобразователь, который содержит плату с приклеенным к ней пьезоэлектрическим слоем, имеющим с двух сторон электроды. Плата изготавливаетс  нз неметаллического материала. На плате формируютс  провод щие дорожки, одна из ко: торых контактирует с электродом пьёзоэлемента, обращенным к плате непосредственно, а друга  контактирует с противоположным электродом через сквозное отверстие в пьезоэлектрическом слое. Краева  область платы зажимаетс  между двум  регулировочными элементами, которые удерживаютс  между част ми корпуса.

Недостатками этого преобразовател   вл ютс  большие габариты и негерметичность чувствительного элемента,

Цель изобретени  - повышение надежности .

Датчик давлени , содержащий пьезоэ- лемент с установленными по обе его стороны электродами, один из которых закреплен на основании, выполненном в виде основного сло  из эластичного неметаллического материала, и первые и вторые присоединительные проводники, снабжен защитным и дополнительным эластичными неметаллическими сло ми, при этом первые присоеди- нительные проводники установлены в зоне креплени  электрода к основанию с противоположной его стороны и соединены с электрбдом через металлизированные отверсти , выполненные в основании, а вторые присоединительные проводники размещены вне зоны креплени  электрода, установлены на основании со стороны пьёзоэлемента и соединены с первыми проводниками через металлизированные отверсти .

выполненные в основании, причем дополнительный слой нанесен на основание со стороны первых проводников, а защитный слой размещен непосредственно на другом

электроде и закреплен на основании.

Кроме того, согласно изобретению в способе изготовлени  датчика давлени , заключающимс  в установке пьёзоэлемента между двум  эластичными сло ми и обработкё одного из слоев, перед установкой пьёзоэлемента на один из эластичных слоев на последний со стороны, противоположной от пьёзоэлемента, нанос т дополнительный слой, который прижимают к

пластине, предварительно подвергнутой абразивной обработке при температуре и давлении отверждени  дополнительного сло . Такое расположение присоединительных проводников и нанесение дополнительного

эластичного сло  на основание со стороны первых присоединительных проводников повышает надежность герметизации при работе датчика в услови х высоких уровней давлени  и температуры рабочей среды, т.к.

при этом исключаетс  наличие присоединительных проводников в зоне соединени  защитного сло  и основани .

Кроме того, нанесение дополнительного эластичного сло , исключает образование

микротрещин на поверхности эластичного сло  без уменьшени  адгезии при приклеивании к объекту.

На фиг. 1 и 2 изображен датчик давлени  в двух проекци х; на фиг. 3 - разрез В-В

на фиг. 2; на фиг, 4- разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Датчик содержит пьезоэлемент 1 с электродами 2, выведенными на торцевую поверхность пьёзоэлемента, обращенную к

эластичному слою 3,  вл ющемус  основанием , защитный слой 4, первые присоединительные проводники 5 и 6, вторые присоединительные проводники 7, дополнительный эластичный слой 8.

Присоединительные проводники 5, б и7 нанос тс  на основание известным способом , например, вакуумным напылением. Структура напыленных проводников хром- медь-олово-висмут. Присоединительные

проводники 7 электрически св заны с присоединительными проводниками 5, 6 и элек- тродами 2 через металлизированные переходные отверсти  диаметром 50-70

м км (на фиг. 4 и 5 показаны знаком +).

Присоединительные проводники 7 остаютс  открытыми, т.к. защитный слой 4 их не перекрывает .

Дополнительный слой 8 наноситс  на основание до приклеивани  пьёзоэлемента 1 и дл  получени  монолитного соединени 

выдерживаетс  под давлением и при температуре , необходимых дл  отвержденй  дан- ногэ материала. При этом основание с допэлнительным эластичным слоем прижимаетс  к пластине, не имеющей к нему ад- гезчи (например, из фторопласта) и подвергнутой абразивной обработке. При отворждении эластичного сло  происходит его щавливание в рельеф пластины. Рельеф отпечатываетс  на поверхности дополни- тел ного эластичного сло . В результате повышаетс  прочность приклеивани  к объккту и повышаетс  герметичность, так как исключаетс  нарушение целостности основани .

Экспериментально установлено, что наибольша  клеева  прочность на отрыв до- сти аетс  при глубине абразивной обработки пластины, равной 3,5 - 7 мкм,

При

меньшей глубине обработки клеева 

прочность снижаетс , так как в этом случае полученна  поверхность дополнительного

эластичного сло  близка к поверхности необработанной полиимидной пленки.

При большем значении глубины абразивной обработки также происходит снижение клеевой прочности за счет неравномерности клеевого шва по толщине.

Давление через защитный слой 4 воздействует на пьезоэлемент 1, в результате чего на его электродах 2 возникает электри0 ческий зар д, который через первые б, 5 и вторые 7 присоединительные проводники поступает на регистрирующую аппаратуру, Регистрирующа  аппаратура подключаетс  ко вторым прйсоедини тёльным проводни5 кам 7 с помощью дополнительных проводников , длина которых выбираетс  дл  конкретного объекта. Провода присоедин ютс  с помощью пайки или сварки. Место присоединени  герметизируетс  влагостой0 ким клеем.

Использование изобретени  повышает надежность без увеличени  габаритов и виброэквивалента.

- -..-. -.- . ,;.. ;-; . . .

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Датчик давлени , содержащий пьезо- с установленными по обе его стороны электродами, один из которых закреплен на основании, выполненном в виде основного сло  из эластичного неметалл/неского материала и первые и вторые присоединительные проводники, отл и ч а- ю Щ И и с   тем, что, с целью повышени  надежности, он снабжен защитным и дополнительным эластичными неметаллическими сло ми, при этом первые присоединительные проводники установлены в зоне креплени  электрода к основанию с противоположной его стороны и соединены С Электродом через металлизированные отверсти , выполненные в основании, а вторые присоединительные проводники размещены вне зоны креплени  электрода, установлены на основании со стороны пье- зоэл мента и соединены с первыми проводниками через металлизированные отверсти , выполненные в основании, причем дополнительный слой нанесен на основание со стороны первых проводников, а защитный слой размещен непосредственно на другом электроде и закреплен на основании .
2. 2. Способ изготовлени  датчика давлени , заключающийс  в установке пьезоэле- мента между двум  Эластичными сло м и обработке одного из слоев, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности эксплуатации, перед установкой пьезо- элемента на один из эластичных слоев на последний со стороны, противоположной от пьезоэлемента, нанос т дополнительный слой, который прижимают к пластине, предварительно подвергнутой абразивной обработке при давлении и температуре отвержденй  дополнительного сло .

   yxvsi

   &ji Г / IL

   S Фиг.З

   г

   Фиг. 4

   5-В

   Фиг. 5

   J