RU2301977C1 - Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами - Google Patents
Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301977C1 RU2301977C1 RU2005133016/28A RU2005133016A RU2301977C1 RU 2301977 C1 RU2301977 C1 RU 2301977C1 RU 2005133016/28 A RU2005133016/28 A RU 2005133016/28A RU 2005133016 A RU2005133016 A RU 2005133016A RU 2301977 C1 RU2301977 C1 RU 2301977C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output signal
- initial output
- strain gauges
- temperature
- resistance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электронной технике, в частности, к технологии изготовления датчиков, преимущественно тензометрических датчиков давления. Способ стабилизации заключается в термостабилизации упругого элемента с одновременным контролем выходного сигнала и циклическим разогревом. Разогрев тензорезисторов проводят импульсным электрическим током до температур, обеспечивающих высокотемпературный отжиг перед его термостабилизацией. Термостабилизацию проводят при температуре 80°С с одновременным циклическим воздействием на схему тензорезисторов повышенного напряжения питания и при этом осуществляют контроль по скорости изменения величины начального выходного сигнала. Техническим результатом изобретения является повышение качества и надежности упругого элемента датчика давления, повышение стабильности начального выходного сигнала упругого элемента датчика давления и выявление скрытых дефектов тензорезисторов на ранних стадиях изготовления упругого элемента датчика давления. 2 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления датчиков, преимущественно тензометрических датчиков давления.
Известен способ температурной компенсации мостовых схем тонкопленочных тензорезисторных датчиков, заключающийся в регулировании сопротивлений и температурного коэффициента сопротивления (ТКС). Регулирование сопротивления резистора осуществляют пропусканием через него постоянного тока, а регулирование ТКС - пропусканием импульсного тока, причем величину как импульсного так и постоянного тока выбирают в 10-15 раз больше номинального рабочего. (Авт. свидетельство №1174738, G01B 7/16, заявл. 8.12.83, опубл. 23.08.85).
Недостатком известного способа является высокая трудоемкость и сложность в определении вида обработки постоянным или импульсным током для конкретного размера, контроля номиналов тензорезисторов, ТКС и начального выходного сигнала.
Наиболее близким по технической сущности является способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами (УЭ ДД), заключающийся в циклической термостабилизации перепадом температур и последующим воздействием механической нагрузкой, превышающей максимально рабочую, охлаждении упругого элемента перед механическим нагруженном жидким азотом и контроле выходного сигнала, циклического разогрева упругого элемента постоянным током с одновременным действием механической нагрузки до момента становления постоянного выходного сигнала. (Авт. свидетельство №1182289, G01L 7/08, заявл. 27.10.83, опубл. 30.09.85).
Недостатком этого способа является сложность, высокая трудоемкость процесса термостабилизации упругого элемента, заключающегося в циклическом воздействии температур, механической нагрузки и воздействии постоянного тока до установления постоянного выходного сигнала.
Целью изобретения является повышение качества и надежности УЭ ДД, повышение стабильности начального выходного сигнала УЭ ДД и выявление скрытых дефектов тензорезисторов на ранних стадиях изготовления УЭ ДД.
Поставленная цель достигается тем, что в способе стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами, заключающемся в термостабилизации с одновременным контролем выходного сигнала и циклическим разогревом, разогрев тензорезисторов проводят импульсным электрическим током до температур, обеспечивающих высокотемпературный отжиг перед его термостабилизацией, причем термостабилизацию проводят при температуре 80°С с одновременным циклическим воздействием на схему тензорезисторов повышенного напряжения питания и при этом осуществляют контроль по скорости изменения величины начального выходного сигнала.
Разогрев тензорезисторов импульсным электрическим током позволяет обнаружить на ранней стадии стабилизации УЭ ДД скрытые дефекты тонкопленочных тензорезисторов с последующей отбраковкой потенциально ненадежных тензорезисторов.
Способ осуществляют следующим образом.
УЭ ДД со сформированной схемой подвергают импульсной токовой обработке. Затем для выявления потенциально нестабильных металлопленочных модулей измерительных (МЭ) проводят термостабилизацию при температуре 80°С с одновременным циклическим воздействием на схему тензорезисторов повышенного напряжения питания UП=(9,0±0,1)B. Термостабилизацию с одновременным воздействием на схему повышенного напряжения питания и осуществление контроля по скорости изменения величины начального выходного сигнала проводят в следующем порядке. Предварительно замеряют начальный выходной сигнал U0 в нормальных условиях (22±4)°С при рабочем напряжении питания электрической схемы UП=(6,0±0,05)B. Затем УЭ, со сформированной на них схемой, помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 80°С с одновременной подачей на схему повышенного напряжения питания UП=(9,0±0,1)B. По истечении одного часа устанавливают рабочее напряжение питания электрической схемы UП=(6,0±0,05)B, при температуре 80°С, выдерживают в течение пяти минут и замеряют начальный выходной сигнал U0ti. Проводят еще четыре таких цикла, не вынимая из сушильного шкафа, при температуре 80°С. Затем упругие элементы остужают до нормальных условий (22±4)°С в течение одного часа и замеряют начальный выходной сигнал U0 при рабочем напряжении питания электрической схемы UП=(6,0±0,05)B. Отбраковку потенциально нестабильных тензорезисторов, сформированных на упругом элементе, проводят в следующем порядке. По полученным данным проводят расчет скорости изменения величины начального выходного сигнала U0ti и проводят отбраковку согласно формуле
ΔVi - скорость изменения величины начального выходного сигнала через каждый час, мВ/час;
U0ti - начальный выходной сигнал при напряжении UП=(6,0±0,05)B, температуре 80°С после термостабилизации за время ti, мВ;
U0ti+1 - начальный выходной сигнал при напряжении UП=(6,0±0,05)B, температуре 80°С после термостабилизации за время ti+1, мВ;
I=1...5 - количество измерений;
Т=1 час.
Если ΔVi>0,1мB/час, то УЭ ДД браковать.
Пример. Подложки из коррозионностойкой стали после очистки помещают в вакуумную камеру и производят напыление диэлектрического слоя на основе моноокиси кремния, затем формируют тензорезисторы методом термического напыления в вакууме из резистивного сплава на основе нихрома и проводящего слоя золота с адгезионным подслоем ванадия. После формирования электрической схемы УЭ ДД разваривают в приспособление для настройки и подвергают импульсной токовой обработке.
Импульсным током кратковременно разогревают обрабатываемую пленку тонкопленочных тензорезисторов до высоких температур (порядка +(1300-1500)°С), что значительно выше, чем разогрев постоянным электрическим током. При этом можно получить эффект высокотемпературного отжига конкретных тензорезисторов или тензомоста в целом. Высокотемпературный отжиг приводит к изменению структуры тонкой пленки в первую очередь в местах наибольшей дефектности пленки и, таким образом, выявляются потенциально нестабильные тензорезисторы. Применение способа импульсной токовой обработки позволяет достичь контролируемого упорядочения структуры пленки тензорезисторов и образования мостиков проводимости между отдельными зернами.
Затем для выявления потенциально нестабильных металлопленочных модулей измерительных (МЭ) проводят термостабилизацию при температуре 80°С с одновременным циклическим воздействием на схему тензорезисторов повышенного напряжения питания UП=(9,0±0,1)B. Термостабилизацию с одновременным циклическим воздействием на схему тензорезисторов повышенного напряжения питания и осуществление контроля по скорости изменения величины начального выходного сигнала проводят в следующем порядке. Предварительно замеряют начальный выходной сигнал U0 в нормальных условиях (22±4)°С при рабочем напряжении питания электрической схемы UП=(6,0±0,05)B. Затем УЭ, со сформированной на них схемой, помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре 80°С с одновременной подачей на схему повышенного напряжения питания UП=(9,0±0,1)B. По истечении одного часа устанавливают рабочее напряжение питания электрической схемы UП=(6,0±0,05)B, при температуре 80°С, выдерживают в течение пяти минут и замеряют начальный выходной сигнал U0ti. Проводят еще четыре таких цикла, не вынимая из сушильного шкафа, при температуре 80°С. Затем упругие элементы остужают до нормальных условий (22±4)°С в течение одного часа и замеряют начальный выходной сигнал U0 при рабочем напряжении питания электрической схемы UП=(6,0±0,05)B. Отбраковку потенциально нестабильных тензорезисторов, сформированных на упругом элементе, проводят в следующем порядке. По полученным данным проводят расчет скорости изменения величины начального выходного сигнала U0ti и проводят отбраковку согласно формуле
ΔVi - скорость изменения величины начального выходного сигнала через каждый час, мВ/час;
U0ti - начальный выходной сигнал при напряжении UП=(6,0±0,05)B, температуре 80°С после термостабилизации за время ti, мВ;
U0ti+1 - начальный выходной сигнал при напряжении UП=(6,0±0,05)B, температуре 80°С после термостабилизации за время ti+1, мВ;
I=1...5 - количество измерений;
Т=1 час.
Если ΔVi>0,1мВ/4ac, то УЭ ДД браковать.
Несложное оборудование и простота управления процессом являются несомненным преимуществом данного способа.
Данный способ внедрен в производство датчиков давления для выявления потенциально ненадежных УЭ ДД на ранней стадии изготовлении.
В таблице 1 приведена сравнительная оценка величины процента выхода годных УЭ №1 и №2 ДД (собранных по КД) и УЭ ДД, собранных с применением импульсной токовой обработки (ИТО).
| Таблица 1 | ||||||||||
| Вариант номера УЭДД | Особенности изготовления | Процент выхода годных по месяцам | ||||||||
| 02 | 03 | 04 | 05 | 06 | 08 | 09 | 10 | 11 | ||
| 1 | По КД и ТД | 90,1 | 89,5 | 93,6 | 87,9 | 79,3 | 92,0 | 97,3 | 82,4 | - |
| С учетом ИТО | - | - | - | - | - | - | - | - | 88,4 | |
| 2 | По КД и ТД | 93,1 | 92,3 | 95,2 | - | - | 92,5 | - | - | - |
| С учетом ИТО | - | - | - | - | - | - | - | - | 100,0 | |
Как видно из таблицы, процент выхода годных УЭ ДД №1, изготовленных по действующей КД и ТД, составил от 79,3% до 97,3%, а при изготовлении этих УЭ ДД с применением ИТО - 88,4%. Процент выхода годных УЭ ДД №2, изготовленных по действующей КД и ТД, составил от 92,3% до 95,2%, а при изготовлении этих УЭ ДД с применением ИТО - 100%, то есть отбраковка всех потенциально нестабильных УЭ ДД произошла на предыдущей стадии сборки.
Статический анализ результатов изменения величины начального выходного сигнала U0 по стадиям настройки и сборки датчика давления (с ИТО) и без обработки (по КД).
Расчет значений статических показателей (дисперсия распределения значения начального выходного сигнала U0, среднеквадратичное отклонение (СКО) значения начального выходного сигнала U0) производился по исходным данным на ПЭВМ с применением программы EXCEL, результаты расчетов приведены в таблицах 2 и 3.
| Таблица 2 | |||||||
| Дисперсия распределения значения начального выходного сигнала Uo по стадиям настройки и сборки датчика давления | |||||||
| Стадия сборки и настройки | в п/б | Сборка | после сварки, опер. 050 | после настройки, опер. 105 | до сварки, опер. 046 | после сварки, опер. 063 | настройка, опер.100 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| с ИТО | 0,0102 | 0,0182 | 0,0103 | 0,0125 | 0,0153 | 0,0154 | 0,0132 |
| по КД | 0,0014 | 0,0109 | 0,0175 | 0,0254 | 0,0266 | 0,0278 | 0,0266 |
По данным таблицы 2 построены графики (см. фиг.1) зависимости изменения дисперсии распределения значения начального выходного сигнала Uo по стадиям настройки и сборки датчика давления. Анализ полученных зависимостей показывает резкое изменение дисперсии Uo, у датчиков, изготавливаемых по КД, на стадиях 1, 2, 3 и 4. Тогда как у датчиков, изготовленных с применением ИТО, резких изменений дисперсии Uo на протяжении всех стадий сборки и настройки не происходит, что говорит о стабилизации этого параметра на ранней стадии сборки.
| Таблица 3 | |||||||
| Среднеквадратичное отклонение значения начального выходного сигнала Uo по стадиям настройки и сборки датчика давления | |||||||
| Стадия сборки и настройки | в п/б | Сборка | после сварки, опер. 050 | после настройки, опер. 105 | ДО сварки, опер.046 | после сварки, опер.063 | настройка, опер. 100 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| с ИТО | -7,125 | 0,049 | 1,627 | 1,206 | 1,603 | 1,640 | 2,056 |
| по КД | 1,000 | -2,763 | -1,808 | -0,660 | -0,721 | -0,796 | -0,801 |
По данным таблицы 3 построены графики (см. фиг.2) зависимости изменения СКО значения начального выходного сигнала Uo по стадиям настройки и сборки датчика давления. Анализ полученных зависимостей показывает резкое изменение СКО Uo у датчиков, изготавливаемых по КД, на стадиях 1, 2, 3 и 4. Тогда как у датчиков, изготовленных с применением ИТО, СКО Uo плавно изменяется на стадиях 1, 2, 3 и далее не изменяется на протяжении всех остальных стадий сборки и настройки, что говорит о стабилизации этого параметра на ранней стадии сборки.
Анализ статистической обработки результатов изменения величины начального выходного сигнала Uo по стадиям настройки и сборки датчика давления (с ИТО) и без обработки (по КД) показывает эффективность импульсной токовой обработки тензосхемы на ранней стадии изготовления УЭ ДД.
Claims (1)
- Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами, заключающийся в термостабилизации упругого элемента с одновременным контролем выходного сигнала и циклическим разогревом, отличающийся тем, что разогрев тензорезисторов проводят импульсным электрическим током до температур, обеспечивающих высокотемпературный отжиг перед его термостабилизацией, причем термостабилизацию проводят при температуре 80°С с одновременным циклическим воздействием на схему тензорезисторов повышенного напряжения питания, и при этом осуществляют контроль по скорости изменения величины начального выходного сигнала согласно формуле
где ΔVi - скорость изменения величины начального выходного сигнала через каждый час, мВ/ч;U0ti - начальный выходной сигнал при напряжении UП=(6,0±0,05) В, температуре 80°С после термостабилизации за время ti, мВ;U0ti+1 - начальный выходной сигнал при напряжении UП=(6,0±0,05) В, температуре 80°С после термостабилизации за время ti+1, мВ;I=1...5 - количество измерений;Т=1 ч,при этом если ΔVi>0,1 мВ/ч, то упругий элемент датчика давления следует браковать.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133016/28A RU2301977C1 (ru) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133016/28A RU2301977C1 (ru) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2301977C1 true RU2301977C1 (ru) | 2007-06-27 |
Family
ID=38315590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005133016/28A RU2301977C1 (ru) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2301977C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472127C1 (ru) * | 2011-06-09 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Способ стабилизации тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы тензорезисторного датчика давления |
| RU2566538C1 (ru) * | 2014-07-17 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами |
-
2005
- 2005-10-26 RU RU2005133016/28A patent/RU2301977C1/ru active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472127C1 (ru) * | 2011-06-09 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Способ стабилизации тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы тензорезисторного датчика давления |
| RU2566538C1 (ru) * | 2014-07-17 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109752113B (zh) | 薄片温度传感器及其应用中位置确定方法和电路设计方法 | |
| CN109000879A (zh) | 一种风洞天平温度漂移修正方法 | |
| JP2011185697A (ja) | 熱電材料評価装置及び熱電特性評価方法 | |
| RU2301977C1 (ru) | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами | |
| CN102608153A (zh) | 多晶硅-金属热电偶塞贝克系数的在线测试结构 | |
| JP2015230290A (ja) | 結露試験方法および結露試験装置 | |
| US8004288B1 (en) | Methods and apparatus for testing of high dielectric capacitors | |
| Ying et al. | The study of temperature calibration method for NTC thermistor | |
| RU2399894C1 (ru) | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами под давлением | |
| WO2016122351A1 (ru) | Способ калибровки термоэлектрических датчиков тепловых потоков | |
| CN111637983B (zh) | 一种电阻型温度传感器的检测系统及方法 | |
| CN202403836U (zh) | 多晶硅-金属热电偶塞贝克系数的在线测试结构 | |
| CN109613054B (zh) | 一种直接通电纵向导热系数测试方法 | |
| CN112945418A (zh) | 集成芯片的测温装置及测温方法 | |
| CN114964562A (zh) | 一种薄膜热电阻和同轴热电偶的在线标定方法 | |
| CN114675195A (zh) | 一种锂电池芯温在线监测系统及方法 | |
| KR101991120B1 (ko) | 온도 및 임피던스 통합 센서 제조방법 | |
| RU2472127C1 (ru) | Способ стабилизации тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы тензорезисторного датчика давления | |
| RU2434210C1 (ru) | Способ стабилизации нано- и микроэлектромеханической системы тонкопленочного тензорезисторного датчика давления | |
| RU2566538C1 (ru) | Способ стабилизации упругого элемента датчика давления с тензорезисторами | |
| EP3304731A1 (en) | Method for testing the die-attach of a photovoltaic cell assembly | |
| Mach et al. | Loss factor and non-linearity of volt-ampere characteristic of capacitors from metalized PP film | |
| CN113966644A (zh) | 用于校准操作电加热器的控制系统的系统和方法 | |
| CN207303081U (zh) | 一种应力迁移测试结构 | |
| Ilg et al. | Temperature measurements by means of the electrical impedance of piezoceramics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |