RU2034254C1 - Semiconducting pressure gauge - Google Patents

Semiconducting pressure gauge Download PDF

Info

Publication number
RU2034254C1
RU2034254C1 RU93001764A RU93001764A RU2034254C1 RU 2034254 C1 RU2034254 C1 RU 2034254C1 RU 93001764 A RU93001764 A RU 93001764A RU 93001764 A RU93001764 A RU 93001764A RU 2034254 C1 RU2034254 C1 RU 2034254C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elastic membrane
housing
prechamber
semiconducting
diaphragm
Prior art date
Application number
RU93001764A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93001764A (en
Inventor
Л.Е. Андреева
В.С. Заседателев
В.В. Куренков
Original Assignee
Заседателев Владимир Сергеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Заседателев Владимир Сергеевич filed Critical Заседателев Владимир Сергеевич
Priority to RU93001764A priority Critical patent/RU2034254C1/en
Publication of RU93001764A publication Critical patent/RU93001764A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2034254C1 publication Critical patent/RU2034254C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: semiconducting pressure gauge has housing 1 with prechamber 2 and separating diaphragm 3. Passage 4 connects prechamber 2 with measuring chamber 5 covered with diaphragm 6 having rigid center 7 whereto semiconducting diaphragm 8, coupled with an external measuring device via leads 9, is secured. Rigid center 7 is pressed to the wall of measuring chamber 5. Flexible diaphragm 6 is torus-like. Inserts 10, made of a material exhibiting a small change in volume as a function of temperature, is inserted in housing 1 and decreases volume of the working fluid. EFFECT: enhanced accuracy. cl, dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к высокоточному измерению давления с помощью миниа- тюрных полупроводниковых преобразователей давления, защищенных от перегрузки давлением. The invention relates to measuring technique, namely to high-precision pressure measurement using miniature semiconductor pressure transducers, protected from pressure overload.

Наиболее близким к изобретению являетcя полупроводниковый преобразователь давления, защищенный от перегрузки, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус с расположенными в нем предкамерой с разделительной мембраной, измерительной камерой, сообщенной каналом с предкамерой и закрытой упругой мембраной с расположенным на ее жестком центре полупроводниковым чувствительным элементом. Closest to the invention is an overload protected semiconductor pressure transducer, comprising a housing filled with a working fluid with a prechamber located therein with a separation membrane, a measuring chamber in communication with the prechamber and a closed elastic membrane with a semiconductor sensitive element located on its rigid center.

Однако это устройство имеет погрешность измерения, связанную с несовершенством упругих свойств разделительной и упругой мембран, а также в связи с изменением объема рабочей жидкости при изменении температуры. However, this device has a measurement error associated with the imperfection of the elastic properties of the separation and elastic membranes, as well as in connection with a change in the volume of the working fluid with temperature.

Техническим результатом, получаемым от изобретения, является уменьшение погрешности, вносимой жидкостным устройством защиты от перегрузки. The technical result obtained from the invention is to reduce the error introduced by the liquid overload protection device.

Сущность изобретения состоит в том, что в полупроводниковом преобразователе давления упругая мембрана установлена в предварительно напряженном состоянии, при этом жесткий центр упругой мембраны прижат к корпусу с начальным усилием, превышающим усилие, создаваемое рабочей жидкостью при максимальном измеряемом давлении. The essence of the invention lies in the fact that in the semiconductor pressure transducer the elastic membrane is installed in a prestressed state, while the rigid center of the elastic membrane is pressed against the housing with an initial force exceeding the force created by the working fluid at the maximum measured pressure.

Упругая мембрана может быть выполнена с тороидальной поверхностью. The elastic membrane can be made with a toroidal surface.

В измерительной камере может быть установлен введенный вкладыш, выполненный из материала с температурным коэффициентом расширения, меньшим, чем у материала, из которого выполнен корпус. An inserted insert made of a material with a temperature coefficient of expansion lower than that of the material of which the housing is made can be installed in the measuring chamber.

На фиг. 1 показана схема полупроводникового преобразователя давления; на фиг. 2 то же, с вкладышем; на фиг. 3 конструктивное выполнение преобразователя; на фиг. 4 конструктивное решение его измерительного узла. In FIG. 1 shows a diagram of a semiconductor pressure transmitter; in FIG. 2 the same with the insert; in FIG. 3 structural design of the Converter; in FIG. 4 constructive solution of its measuring unit.

Полупроводниковый преобразователь давления содержит корпус 1 с предкамерой 2, в которой рабочая жидкость отделена от измеряемой среды разделительной мембраной 3. Канал 4 соединяет предкамеру 2 с измерительной камерой 5, закрытой упругой мембраной 6 с жестким центром 7, на котором установлена полупроводниковая мембрана 8, соединенная токовводами 9 с измерительной аппаратурой (не показана). Жесткий центр 7 прижат к стенке измерительной камеры 5 с некоторым начальным усилием Fо.The semiconductor pressure transducer comprises a housing 1 with a pre-chamber 2, in which the working fluid is separated from the measured medium by a separation membrane 3. Channel 4 connects the pre-chamber 2 with the measuring chamber 5, closed by an elastic membrane 6 with a rigid center 7, on which a semiconductor membrane 8 is connected, connected by current leads 9 with measuring equipment (not shown). The rigid center 7 is pressed against the wall of the measuring chamber 5 with some initial force F about .

Работа преобразователя (фиг. 1) заключается в том, что измеряемое давление Ри создает давление Р рабочей жидкости, которое деформирует мембрану 8 и изменяет параметры ее тензочувствительных элементов. При превышении измеряемым давлением Ри заданной величины Рз усилие, действующее на упругую мембрану 6, уравнивается силой Fо прижатия ее центра к корпусу 1. Дальнейшее увеличение давления Ри приводит к перемещению как упругой мембраны 6, так и разделительной мембраны 3. После того, как давление достигнет некоторой величины Ри= Ркр, разделительная мембрана 3 ложится на корпус, перекрывая канал 4, и при дальнейшем росте давления Ри давление рабочей жидкости Р не меняется, что защищает полупроводниковую мембрану 8 от разрушения.Work transducer (FIG. 1) is that the measured pressure P and the pressure P creates a working fluid, which membrane 8 deforms and modifies the parameters of its strain-sensing elements. When exceeding the measured pressure P and the preset value P of the force acting on the elastic membrane 6, the force F is equalized on pressing its center to the housing 1. Further the pressure increase P, and as a result in the displacement of the elastic membrane 6, and the separation membrane 3. After as the pressure reaches a certain value of P and = P cr , the separation membrane 3 lies on the body, blocking the channel 4, and with a further increase in pressure P and the pressure of the working fluid P does not change, which protects the semiconductor membrane 8 from destruction.

Давление рабочей жидкости Р меньше измеряемого давления Ри на некоторую величину Δ Р= Ри-Р. Величина Δ Р зависит от жесткости К разделительной мембраны 3 и перемещения δ ее центра: Δ Р= К х δ Перемещение определяется изменением Δ V объема измерительной камеры 5, возни- кающим вследствие деформации упругой мембраны 6 под действием давления Р. Изменение заполненного жидкостью объема измерительной камеры 5 при неподвижном центре 7 примерно в 4 раза меньше, чем при перемещающемся центре. Это позволяет уменьшить погрешность измерения, связанную с упругими несовершенствами мембран 3 и 6.The pressure of the working fluid P is less than the measured pressure P and by a certain value Δ P = P and -P. The value of Δ P depends on the stiffness K of the separation membrane 3 and the displacement δ of its center: Δ P = K x δ The displacement is determined by the change Δ V of the volume of the measuring chamber 5, arising due to the deformation of the elastic membrane 6 under the influence of pressure R. Change in the volume of the measuring liquid filled with liquid cameras 5 with a fixed center 7 is approximately 4 times smaller than with a moving center. This allows to reduce the measurement error associated with the elastic imperfections of the membranes 3 and 6.

В случае применения упругой мембраны 6 с тороидальным гофром (фиг. 2) изменение объема измерительной камеры 5 от давления Ри дополнительно снижается (при неподвижном жестком центре 7).In the case of the elastic membrane 6 to the toroidal corrugations (FIG. 2) the change in volume of the measuring chamber 5 and the pressure P is further reduced (with a fixed hard center 7).

Температурная погрешность снижается в случае, когда объем измерительной камеры 5 сведен к минимуму за счет вставленного в корпус 1 вкладыша 10 (фиг. 2), так как вкладыш 10 при неизменном суммарном объеме предкамеры 2, канала 4 и измерительной камеры 5 уменьшает объем рабочей жидкости. The temperature error is reduced when the volume of the measuring chamber 5 is minimized due to the insert 10 inserted into the housing 1 (Fig. 2), since the insert 10, while the total volume of the pre-chamber 2, channel 4 and measuring chamber 5 remains unchanged, reduces the volume of the working fluid.

Таким образом, использование изобретения в жидкостных устройствах защиты миниатюрных полупроводниковых преобразо- вателей давления позволяет повысить точность измерений. Thus, the use of the invention in liquid protection devices of miniature semiconductor pressure transmitters can improve measurement accuracy.

Claims (3)

1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, защищенный от перегрузки, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус с расположенными в нем предкамерой с разделительной мембраной, измерительной камерой, сообщенной каналом с предкамерой и закрытой упругой мембраной с расположенными на ее жестком центре полупроводниковым чувствительным элементом, отличающийся тем, что в нем упругая мембрана установлена в предварительно напряженном состоянии, при этом жесткий центр упругой мембраны прижат к корпусу с начальным усилием, превышающим усилие, создаваемое рабочей жидкостью при максимальном измеряемом давлении. 1. SEMICONDUCTOR PRESSURE TRANSDUCER, overload protected, comprising a housing filled with working fluid with a prechamber located therein with a separation membrane, a measuring chamber in communication with the prechamber and a closed elastic membrane with a semiconductor sensitive element located on its rigid center, characterized in that the elastic membrane is installed in a prestressed state, while the rigid center of the elastic membrane is pressed against the body with an initial force exceeding force generated by hydraulic fluid at the maximum measured pressure. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в нем упругая мембрана выполнена с тороидальной поверхностью. 2. The Converter according to claim 1, characterized in that in it the elastic membrane is made with a toroidal surface. 3. Преобразователь по п.2, отличающийся тем, что в нем в измерительной камере установлен введенный вкладыш, выполненный из материала с температурным коэффициентом расширения меньшим, чем у материала, из которого выполнен корпус. 3. The Converter according to claim 2, characterized in that it contains an inserted insert made of a material with a temperature coefficient of expansion lower than that of the material from which the housing is made.
RU93001764A 1993-01-11 1993-01-11 Semiconducting pressure gauge RU2034254C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93001764A RU2034254C1 (en) 1993-01-11 1993-01-11 Semiconducting pressure gauge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93001764A RU2034254C1 (en) 1993-01-11 1993-01-11 Semiconducting pressure gauge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93001764A RU93001764A (en) 1995-02-27
RU2034254C1 true RU2034254C1 (en) 1995-04-30

Family

ID=20135530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93001764A RU2034254C1 (en) 1993-01-11 1993-01-11 Semiconducting pressure gauge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2034254C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507491C1 (en) * 2012-07-20 2014-02-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации High-temperature semiconducting pressure converter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент Японии N 58-41456, кл. G 01L 9/04, 1974. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507491C1 (en) * 2012-07-20 2014-02-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации High-temperature semiconducting pressure converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4135408A (en) Differential pressure measuring transducer assembly
US4285244A (en) Non-symmetrical overload protection device for differential pressure transmitter
JPS61500633A (en) pressure transducer
US5457999A (en) Method and apparatus for measurement of forces and pressures using tensioned bellows
WO1992017757A1 (en) Differential pressure device
GB1603823A (en) Differential pressure sensing device
US4072057A (en) Differential pressure cell with diaphragm tension and overpressure protection
US4135407A (en) Method and apparatus for overrange protection of the transducer in a differential pressure transmitter
JPH05149814A (en) Double diaphragm type semiconductor pressure sensor
RU2034254C1 (en) Semiconducting pressure gauge
CA1152350A (en) Temperature compensation apparatus for a liquid filled conduit
Kälvesten et al. Small piezoresistive silicon microphones specially designed for the characterization of turbulent gas flows
GB1558770A (en) Differential pressure transducers
US4157032A (en) Electrically isolated strain gage assembly
US3353410A (en) Overload stop for pressure transducer
GB2146438A (en) Differential pressure/static pressure unit
RU2017100C1 (en) Pressure transducer
JPS6239368B2 (en)
US3943781A (en) Device for transmitting the displacement of a pressure-responsive element situated in pressure space
JPH0476430A (en) Differential pressure measuring device
RU82325U1 (en) OVER PRESSURE SENSOR
JPH09145518A (en) Differential pressure/pressure-transmitting device
RU2134408C1 (en) Pressure transducer
SU861957A1 (en) Hydrostatic level meter
JPH05187948A (en) Measuring device of differential pressure