RU45526U1 - PRESSURE METER - Google Patents

PRESSURE METER Download PDF

Info

Publication number
RU45526U1
RU45526U1 RU2004134098/22U RU2004134098U RU45526U1 RU 45526 U1 RU45526 U1 RU 45526U1 RU 2004134098/22 U RU2004134098/22 U RU 2004134098/22U RU 2004134098 U RU2004134098 U RU 2004134098U RU 45526 U1 RU45526 U1 RU 45526U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
membrane
strain
pressure
thick
measuring
Prior art date
Application number
RU2004134098/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Е. Лучко
А.Я. Юровский
Е.М. Сычугов
О.В. Клитеник
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран"
Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственный Комплекс "Вип"
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 Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран", Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственный Комплекс "Вип" filed Critical Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран"
Priority to RU2004134098/22U priority Critical patent/RU45526U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU45526U1 publication Critical patent/RU45526U1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к тензорезисторным устройствам для измерения давления, и может быть использована преимущественно в преобразователях давления, разрежения, разности давлений, расхода и уровня жидких и газообразных сред в электрический сигнал.The utility model relates to the field of instrumentation, namely to strain gauge devices for measuring pressure, and can be used mainly in converters of pressure, vacuum, pressure difference, flow rate and level of liquid and gaseous media into an electrical signal.

Цель - повышение чувствительности, минимизация габаритных размеров, уменьшение расхода дорогостоящих материалов, улучшение технологичности конструкции.The goal is to increase sensitivity, minimize overall dimensions, reduce the consumption of expensive materials, improve the manufacturability of the design.

Устройство содержит мембрану и тензочувствительный элемент. Мембрана содержит внешний толстый кольцевой ободок, тонкую кольцевую часть, воспринимающую давление, и толстый жесткий центр. На плоской поверхности мембраны жестко закреплен тензочувствительный элемент, представляющий собой диэлектрическую подложку прямоугольной формы, имеющую отношение длины к ширине не менее 3:1, расположенную симметрично относительно центра мембраны и перекрывающую не более 30% площади внешней поверхности мембраны, тензочувствительные резисторы которого располагаются на поверхности диэлектрической подложки в зонах перехода от тонкой части к толстой части, как в зоне внешнего кольца, так и в зоне жесткого центра, и все имеют одинаковую ориентацию, либо только вдоль длинной стороны, либо только перпендикулярно ей. Кроме того, приемная мембрана своей нижней частью может быть приварена к корпусу различной формы, например, цилиндрической с дополнительными вырезами, проточками и резьбой, для обеспечения установки в различные измерительные устройства. Кроме того, на приемную мембрану по жесткому внешнему кольцу со стороны тензочувствительного элемента может быть закреплен через металлическую втулку или непосредственно диэлектрический коллектор с металлическими контактами, а на него может быть установлена диэлектрическая крышка.The device contains a membrane and a strain gauge element. The membrane contains an outer thick annular bezel, a thin annular part, perceiving pressure, and a thick rigid center. A strain-sensitive element is rigidly fixed to the membrane’s flat surface, which is a rectangular dielectric substrate having a length to width ratio of at least 3: 1, located symmetrically relative to the center of the membrane and covering no more than 30% of the outer surface of the membrane, whose strain-sensitive resistors are located on the surface of the dielectric substrates in the transition zones from the thin part to the thick part, both in the zone of the outer ring and in the zone of the rigid center, and all have the same op entatsiyu or only along the long side, or only perpendicular to it. In addition, the receiving membrane with its lower part can be welded to the housing of various shapes, for example, cylindrical with additional cutouts, grooves and threads, to ensure installation in various measuring devices. In addition, on the receiving membrane on a rigid outer ring from the side of the strain-sensing element can be fixed through a metal sleeve or directly to a dielectric collector with metal contacts, and a dielectric cover can be mounted on it.

Устройство обеспечивает высокую тензочувствительность и точность измерений в одномембранной конструкции при малых габаритных размерах, малое изменение выходного сигнала при изменении температуры, долговременную стабильность и надежность работы в широком интервале температур и характеризуется The device provides high strain sensitivity and accuracy in a single-membrane design with small overall dimensions, a small change in the output signal with a change in temperature, long-term stability and reliability in a wide temperature range and is characterized by

компактностью, технологичностью, малым расходом дорогостоящих материалов. 6 п. ф-лы, 5 ил.compactness, manufacturability, low consumption of expensive materials. 6 p. Fs, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к тензорезисторным устройствам для измерения давления, и может быть использовано преимущественно в преобразователях давления, разрежения, разности давления, расхода и уровня жидких и газообразных сред в электрический сигнал.The utility model relates to the field of instrumentation, namely to strain gauge devices for measuring pressure, and can be used mainly in converters of pressure, vacuum, pressure difference, flow rate and level of liquid and gaseous media into an electrical signal.

Известно устройство для измерения давления, описанное в а.с. СССР № SU 1719940 по кл. G 01 L 9/04.A device for measuring pressure, described in A.S. USSR No. SU 1719940 according to class G 01 L 9/04.

Известное устройство содержит сапфировую подложку квадратной формы, жестко соединенную с металлической мембраной, выточенной заодно с корпусом, и закрывающую практически полностью всю верхнюю поверхность мембраны. На поверхности подложки у контура мембраны расположены кремниевые тензорезисторы, ориентированные параллельно (два резистора) и перпендикулярно (тоже два резистора) радиусу мембраны и соединенные в мостовую схему.The known device contains a sapphire substrate of square shape, rigidly connected to a metal membrane, machined at the same time with the body, and covering almost all of the upper surface of the membrane. On the surface of the substrate near the membrane contour there are silicon strain gages oriented in parallel (two resistors) and perpendicular (also two resistors) to the radius of the membrane and connected to a bridge circuit.

Недостатком этого устройства является невысокая чувствительность к измеряемому давлению, что позволяет использовать его для измерения давлений более 4 МПа.The disadvantage of this device is its low sensitivity to the measured pressure, which allows it to be used to measure pressures of more than 4 MPa.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и принятому в качестве прототипа является тензопреобразователь давления типа Д16, описанный в статье - Перепелицын О.П., Благодетелев С.В., Конструкция и технические характеристики тензопреобразователей на основе структур кремний на сапфире, Датчики и системы, 2002, спецвыпуск к №10.The closest in technical essence to the proposed and adopted as a prototype is a pressure transducer type D16, described in the article - Perepelitsyn O.P., Blagodetelev S.V., Design and technical characteristics of strain transducers based on silicon-sapphire structures, Sensors and systems, 2002, special issue to No. 10.

Известное устройство, чувствительное к давлению, представляет собой конструкцию, состоящую из корпуса и измерительной мембран, жестко соединенных друг с другом сварным соединением. На верхней поверхности измерительной мембраны жестко закреплена диэлектрическая подложка квадратной формы из монокристаллического материала с кремниевыми тензорезисторами, закрывающая практически полностью верхнюю поверхность мембраны. Верхняя измерительная мембрана имеет тонкую часть и жесткий центр. Измеряемое давление воздействует на мембрану, деформируя как мембрану, так и диэлектрическую подложку с размещенными на ней The known pressure-sensitive device is a structure consisting of a housing and measuring membranes rigidly connected to each other by a welded joint. On the upper surface of the measuring membrane, a square-shaped dielectric substrate made of a single-crystal material with silicon strain gauges is rigidly fixed, covering almost completely the upper surface of the membrane. The upper measuring membrane has a thin part and a rigid center. The measured pressure acts on the membrane, deforming both the membrane and the dielectric substrate with

тензорезисторами.strain gages.

К недостаткам прототипа следует отнести существенную жесткость измерительной мембраны с закрепленной на ней диэлектрической подложкой с кремниевыми тензорезисторами, которая имеет модуль упругости в 3-4 выше, чем материал мембраны, а также имеет технологические ограничения по уменьшению ее толщины, что не позволяет заметно повысить чувствительность, за счет уменьшения толщины мембраны. Увеличение диаметра приводит к увеличению площади дорогостоящего кристалла, габаритных размеров датчиков в которых используется устройство для измерения давления, что в ряде случаев неприемлемо. Кроме того, имеются технологические сложности и ограничения в изготовлении мембран большого диаметра, имеющей унитарную конструкцию с толстым краевым ободком, компенсирующим паразитные деформации при закреплении, тонкой частью большой площади и толстым жестким центром. Указанные недостатки прототипа не позволяют его использовать в высокочувствительных малогабаритных промышленных измерительных преобразователях давления, разрежения, разности давлений, расхода и уровня жидких и газообразных сред в электрический сигнал.The disadvantages of the prototype include the significant rigidity of the measuring membrane with a dielectric substrate attached to it with silicon strain gages, which has an elastic modulus of 3-4 higher than the membrane material, and also has technological limitations on reducing its thickness, which does not significantly increase the sensitivity, by reducing the thickness of the membrane. An increase in diameter leads to an increase in the area of an expensive crystal, the overall dimensions of the sensors in which a device for measuring pressure is used, which in some cases is unacceptable. In addition, there are technological difficulties and limitations in the manufacture of large-diameter membranes having a unitary design with a thick edge rim that compensates for parasitic deformations during fastening, with a thin part of a large area and a thick rigid center. These disadvantages of the prototype do not allow it to be used in highly sensitive small-sized industrial measuring transducers of pressure, vacuum, pressure difference, flow rate and level of liquid and gaseous media into an electrical signal.

Целью заявляемой полезной модели является значительное повышение чувствительности устройства для измерения давления на базе тензоэффекта, минимизация габаритных размеров, уменьшение расхода дорогостоящих материалов и улучшение технологичности конструкции.The purpose of the claimed utility model is to significantly increase the sensitivity of the device for measuring pressure based on the strain effect, minimize overall dimensions, reduce the consumption of expensive materials and improve the manufacturability of the design.

Поставленная цель достигается тем, что в устройства для измерения давления, содержащем мембрану, имеющую толстое внешнее кольцо, тонкую часть в виде кольца, толстый жесткий центр, и по крайней мере два тензорезистора, размещенные на диэлектрической подложке, жестко закрепленной на верхней поверхности мембраны, вблизи областей переходов тонкой части в толстую, согласно полезной модели, на поверхности мембраны жестко закреплена диэлектрическая подложка вытянутой прямоугольной формы, имеющая отношение сторон не менее 3:1 и закрывающая меньшую часть площади мембраны, а на диэлектрической подложке, на верхней поверхности измерительной мембраны в четырех областях перехода тонкой части в толстую часть как вблизи внешнего кольца, так и вблизи жесткого центра размещены четыре тензочувствительных резистора, имеющих одинаковую ориентацию вдоль длинной стороны мембраны или перпендикулярно ей и соединенных в This goal is achieved by the fact that in a pressure measuring device containing a membrane having a thick outer ring, a thin part in the form of a ring, a thick rigid center, and at least two strain gages placed on a dielectric substrate rigidly fixed to the upper surface of the membrane, near areas of transitions of a thin part into a thick one, according to a utility model, an elongated rectangular dielectric substrate with a side ratio of at least 3: 1 and covering the four part of the membrane area, and on the dielectric substrate, on the upper surface of the measuring membrane, in the four regions of transition of the thin part to the thick part, four strain-sensitive resistors are placed near the outer ring and near the rigid center, which have the same orientation along the long side of the membrane or perpendicular to it and connected in

мостовую или другую схему.bridge or other circuit.

Кроме того, нижняя сторона мембраны может быть жестко соединена по внешнему жесткому кольцу с корпусом различной формы.In addition, the lower side of the membrane can be rigidly connected along an external rigid ring with a housing of various shapes.

Кроме того, на диэлектрической подложке дополнительно может быть размещен не чувствительный к деформации и чувствительный к температуре резистор из гетероэпитаксиального кремния или другого материала.In addition, an insensitive to deformation and temperature-sensitive resistor made of heteroepitaxial silicon or other material can additionally be placed on the dielectric substrate.

Кроме того, на внешнее толстое кольцо мембраны может быть жестко закреплено переходное кольцо.In addition, a transition ring can be rigidly fixed to the outer thick membrane ring.

Кроме того, на переходное кольцо может быть жестко закреплен коллектор из диэлектрического материала с металлизированными проводниками.In addition, a collector made of dielectric material with metallized conductors can be rigidly fixed to the adapter ring.

Кроме того, на коллекторе может быть жестко закреплена крышка из диэлектрического материала.In addition, a cap of dielectric material may be rigidly fixed to the collector.

Благодаря тому, что диэлектрическая подложка имеет вытянутую прямоугольную форму, имеющую отношение сторон не менее 3:1, и закрывает только меньшую часть площади мембраны, в 1,5-2 раза уменьшается жесткость мембраны, так как модуль упругости диэлектрической подложки (лейкосапфир) в 3-4 раза выше, чем модуль упругости мембраны (титановый сплав), и таким образом в 1,5-2 раза повышается чувствительность устройства к измеряемому давлению, а вследствие размещения на диэлектрической подложке четырех тензорезисторов, расположенных в зонах положительной деформации (вблизи жесткого центра) и отрицательной деформации (вблизи внешнего кольца) при воздействии измеряемого давления, соединенных в мостовую схему и ориентированных одинаково вдоль или перпендикулярно длинной стороне, достигается высокая чувствительность к давлению и низкая чувствительность к температуре, так как при воздействии температуры все тензорезисторы либо сжимаются либо растягиваются в одинаковой степени, автоматически компенсируя изменение выходного сигнала.Due to the fact that the dielectric substrate has an elongated rectangular shape, having an aspect ratio of at least 3: 1, and covers only a smaller part of the membrane area, the membrane stiffness is reduced 1.5–2 times, since the elastic modulus of the dielectric substrate (leucosapphire) is 3 -4 times higher than the modulus of elasticity of the membrane (titanium alloy), and thus the sensitivity of the device to the measured pressure is increased 1.5-2 times, and due to the placement of four strain gages located in the positive zones on the dielectric substrate deformation (near the rigid center) and negative deformation (near the outer ring) under the influence of the measured pressure, connected in a bridge circuit and oriented equally along or perpendicular to the long side, high pressure sensitivity and low temperature sensitivity are achieved, since when exposed to temperature all strain gages are either compressed or stretched to the same degree, automatically compensating for the change in the output signal.

Дополнительным преимуществом устройства является снижение в 2-3 раза расхода дорогостоящей диэлектрической подложки с нанесенным на ней слоем тензочувствительного полупроводникового материала, например, кремний-на-сапфире, а также улучшение технологичности при изготовлении, позволяющая устранить два сварных соединения, в связи с отсутствием второй мембраны.An additional advantage of the device is a 2-3-fold reduction in the consumption of an expensive dielectric substrate with a layer of a strain-sensitive semiconductor material deposited on it, for example, silicon-on-sapphire, as well as an improvement in manufacturability, which eliminates two welded joints due to the absence of a second membrane .

Заявляемое устройство для измерения давления обладает новизной в сравнении The inventive device for measuring pressure has a novelty in comparison

с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как прямоугольная форма диэлектрической подложки с отношением сторон 3:1 или более, которая закрывает меньшую часть площади мембраны, использование четырех продольных тензорезисторов размещенных на диэлектрической подложке в зоне перехода тонкой части в толстую как вблизи жесткого центра, так и вблизи внешнего толстого кольца, и ориентированных одинаково вдоль длинной стороны прямоугольной измерительной мембраны или перпендикулярно ей и соединенных в мостовую схему или другую схему, обеспечивающими в совокупности достижение высокой чувствительности устройства к измеряемому давлению и низкого паразитного влияния температуры.with the prototype, differing from it by such significant features as a rectangular shape of the dielectric substrate with an aspect ratio of 3: 1 or more, which covers a smaller part of the membrane area, the use of four longitudinal strain gages placed on the dielectric substrate in the transition zone of the thin part to the thick one near the hard center and near the outer thick ring, and oriented equally along the long side of the rectangular measuring membrane or perpendicular to it and connected to a bridge circuit or another scheme, which together provide a high sensitivity of the device to the measured pressure and low parasitic influence of temperature.

Заявляемое устройство для измерения давления может найти широкое применение в измерительной технике и потому соответствует критерию "промышленная применимость".The inventive device for measuring pressure can be widely used in measuring technology and therefore meets the criterion of "industrial applicability".

Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:The inventive utility model is illustrated by drawings, which are presented on:

- фиг.1 - устройство для измерения давления - вид сверху;- figure 1 - device for measuring pressure - top view;

- фиг.2 - разрез А-А со стороны торца;- figure 2 is a section aa from the side of the end;

- фиг.3 - вариант 1 выполнения устройства для измерения давления - разрез вдоль оси;- figure 3 - option 1 of the device for measuring pressure is a section along the axis;

- фиг.4 - вариант 2 выполнения устройства для измерения давления.- figure 4 is an embodiment 2 of a device for measuring pressure.

Устройство для измерения давления (фиг.1, фиг.2) содержит измерительную мембрану 1 и диэлектрическую подложку 2, при этом измерительная мембрана 1 состоит из внешнего толстого кольца, тонкой части мембраны 3 и толстого жесткого центра 4, а диэлектрическая подложка содержит тензорезисторы 5 и 6, одинаково сориентированные и расположенные вблизи зон перехода толстой части в тонкую часть, которые являются зонами наибольшей деформации при воздействии давления. Тензорезисторы 5 размещены в зонах, имеющих положительный знак деформации, а тензорезисторы 6 в зонах с отрицательным знаком деформации при воздействии давления, что при одинаковой ориентации приводит к изменению сопротивлений с разными знаками, обеспечивая разбаланс мостовой схемы. Унитарная конструкция измерительной мембраны 1 выполнена из упругого сплава, например из титанового сплава.The pressure measuring device (FIG. 1, FIG. 2) comprises a measuring membrane 1 and a dielectric substrate 2, while the measuring membrane 1 consists of an external thick ring, a thin part of the membrane 3 and a thick rigid center 4, and the dielectric substrate contains strain gauges 5 and 6, equally oriented and located near the transition zones of the thick part to the thin part, which are the zones of greatest deformation under pressure. Strain gages 5 are placed in zones with a positive strain sign, and strain gages 6 in zones with a negative strain sign under pressure, which, with the same orientation, leads to a change in resistances with different signs, providing an imbalance of the bridge circuit. The unitary construction of the measuring membrane 1 is made of an elastic alloy, for example, of a titanium alloy.

Диэлектрическая подложка 2 имеет прямоугольную форму с отношением сторон The dielectric substrate 2 has a rectangular shape with an aspect ratio

3:1 или более и выполнена, например, из пластины искусственного лейкосапфира с определенной кристаллографической ориентацией, например (1012), на поверхности которой выращен слой кремния, из которого образованы тензорезисторы 5 и 6, ориентированные вдоль кристаллографических направлений (011) кремния, и возможно не чувствительный к деформации и чувствительный к температуре резистор 7, ориентированный в направлении минимальной тензочувствительности, например под 45° к кристаллографическому направлению (011) кремния. Крепление сапфировой подложки 2 на поверхности измерительной мембраны 1 из титанового сплава может быть выполнено при помощи высокотемпературной пайки серебросодержащим припоем, например ПСР-72, при этом высокий предел пластической деформации и малая толщина слоя припоя обеспечивают высокие метрологические характеристики устройства.3: 1 or more and is made, for example, from a plate of artificial leucosapphire with a certain crystallographic orientation, for example (1012), on the surface of which a silicon layer is grown, from which strain gages 5 and 6 are formed, oriented along the crystallographic directions (011) of silicon, and possibly insensitive to deformation and temperature-sensitive resistor 7, oriented in the direction of minimum strain sensitivity, for example, at 45 ° to the crystallographic direction (011) of silicon. The sapphire substrate 2 can be mounted on the surface of the titanium alloy measuring membrane 1 by high-temperature brazing with silver-containing solder, for example, ПСР-72, while a high limit of plastic deformation and a small thickness of the solder layer provide high metrological characteristics of the device.

На фиг.3 показан вариант выполнения устройства для измерения давления, дополнительно содержащее корпус 8, который может иметь резьбу и различные фаски и вырезы.Figure 3 shows an embodiment of a device for measuring pressure, further comprising a housing 8, which may have threads and various chamfers and cutouts.

На фиг.4 показан вариант выполнения устройства для измерения давления, в котором дополнительно к предыдущему варианту имеется металлическая втулка 9 и коллектор 10 из диэлектрического материала с металлическими контактами. Втулка 9, например, из титанового сплава, соединяется с измерительной мембранной 1 лазерной или аргонно-дуговой сваркой. Коллектор соединяется с втулкой, например клеем. Кремниевые тензорезисторы соединенные с мостовую схему соединяются тонкими проводниками, например золотыми или алюминиевыми, с металлическими контактами коллектора. Кроме того, с помощью клея или другим способом на коллектор может быть закреплена крышка 11 из диэлектрического материала, закрывающая от внешнего воздействия измерительную мембрану и диэлектрическую под-ложку с кремниевыми тензорезисторами.Figure 4 shows an embodiment of a pressure measuring device in which, in addition to the previous embodiment, there is a metal sleeve 9 and a collector 10 made of dielectric material with metal contacts. The sleeve 9, for example, of a titanium alloy, is connected to the measuring membrane 1 by laser or argon-arc welding. The collector is connected to a sleeve, such as glue. Silicon strain gauges connected to the bridge circuit are connected by thin conductors, for example, gold or aluminum, to the metal contacts of the collector. In addition, with the help of glue or in another way, a cap 11 made of dielectric material can be fixed to the collector, which covers the measuring membrane and the dielectric substrate with silicon strain gauges from external influences.

Устройство для измерения давления работает следующим образом.A device for measuring pressure operates as follows.

Измеряемое давление прикладывается к мембране 1 в направлении диэлектрической подложки 2, вызывая прогиб мембраны 1 и диэлектрической подложки 2, пропорциональный приложенному давлению. При этом под воздействием деформации тензорезисторы 5 и 6, включенные в мостовую или дифференциальную измерительную схему (не показано), изменят свои начальные сопротивления, причем тензорезисторы The measured pressure is applied to the membrane 1 in the direction of the dielectric substrate 2, causing a deflection of the membrane 1 and the dielectric substrate 2, proportional to the applied pressure. In this case, under the influence of deformation, the strain gauges 5 and 6 included in the bridge or differential measuring circuit (not shown) will change their initial resistance, and the strain gauges

5 (фиг.1) увеличивают, а тензорезисторы 6 (фиг.1) уменьшают свое сопротивление, вследствие чего на выходе измерительной схемы появится сигнал, пропорциональный величине измеряемого давления.5 (FIG. 1) increase, and strain gages 6 (FIG. 1) reduce their resistance, as a result of which a signal proportional to the measured pressure appears at the output of the measuring circuit.

В местах перехода тонкой части мембран к толстой части имеются радиусы округления, формирующие плавный экстремум изгибных напряжений на поверхности диэлектрической подложки в зонах расположения тензорезисторов, что повышает перегрузочную способность устройства для измерения давления, увеличивает его эксплуатационную надежность, долговременную стабильность и работоспособность.At the places where the thin part of the membranes passes to the thick part, there are rounding radii that form a smooth extremum of bending stresses on the surface of the dielectric substrate in the zones of the strain gauge, which increases the overload capacity of the pressure measuring device, increases its operational reliability, long-term stability and performance.

Таким образом, как видно из описания устройства и его принципа действия, получено новое техническое решение, при котором обеспечивается высокая чувствительность выходного сигнала, высокая точность измерений (0,05-0,1%), высокая линейность (0,1-0,25%), невысокий температурный коэффициент изменения начального сигнала при изменении температуры, высокая перегрузочная способность, долговременная стабильность измерений, надежность работы в широком интервале температур (от минус 50 до плюс 120°С и более), компактность и простота конструкции (например, внешний диаметр мембраны 1 для номинального давления 400 кПа равен 16 мм). Устройство для измерения давления, выполненное согласно описанию, целесообразно использовать для верхних пределов измерений давления в диапазоне 50-400 кПа в малогабаритных приборах давления, разрежения, разности давлений, расхода, уровня.Thus, as can be seen from the description of the device and its operating principle, a new technical solution is obtained, which ensures high sensitivity of the output signal, high measurement accuracy (0.05-0.1%), high linearity (0.1-0.25 %), low temperature coefficient of change of the initial signal when the temperature changes, high overload capacity, long-term stability of measurements, reliability in a wide temperature range (from minus 50 to plus 120 ° С and more), compactness and simplicity of design (for example, the outer diameter of membrane 1 for a nominal pressure of 400 kPa is 16 mm). A device for measuring pressure, made according to the description, it is advisable to use for the upper limits of pressure measurements in the range of 50-400 kPa in small-sized devices for pressure, vacuum, pressure difference, flow rate, level.

В сравнении с прототипом заявляемая полезная модель имеет чувствительность в 1,5-2 раза выше при аналогичных габаритных размерах, диаметрах и толщинах мембраны.Compared with the prototype, the claimed utility model has a sensitivity of 1.5-2 times higher with similar overall dimensions, diameters and thicknesses of the membrane.

Claims (6)

1. Устройство для измерения давления, содержащее мембрану, имеющую внешнее толстое кольцо, тонкую часть и жесткий центр, и по крайней мере два тензорезистора, размещенные на диэлектрической подложке, жестко закрепленной на верхней поверхности измерительной мембраны, вблизи областей переходов тонкой части в толстую, отличающееся тем, что диэлектрическая подложка имеет вытянутую прямоугольную форму с отношением сторон не менее 3:1, закрывающую меньшую часть площади поверхности измерительной мембраны, а на поверхности диэлектрической подложки в областях перехода тонкой части мембраны в толстую часть, как вблизи внешнего кольца, так и вблизи жесткого центра, размещены четыре тензочувствительных резистора, имеющих одинаковую ориентацию вдоль длинной стороны мембраны или перпендикулярно ей.1. A device for measuring pressure, containing a membrane having an outer thick ring, a thin part and a rigid center, and at least two strain gages placed on a dielectric substrate rigidly fixed to the upper surface of the measuring membrane, near the transition regions of the thin part to thick, different the fact that the dielectric substrate has an elongated rectangular shape with an aspect ratio of at least 3: 1, covering a smaller part of the surface area of the measuring membrane, and on the surface of the dielectric In the regions of transition of the thin part of the membrane to the thick part, both near the outer ring and near the rigid center, four strain-sensing resistors are placed that have the same orientation along the long side of the membrane or perpendicular to it. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на диэлектрической подложке дополнительно размещен не чувствительный к деформации и чувствительный к температуре резистор из гетероэпитаксиального кремния или другого материала.2. The device according to claim 1, characterized in that on the dielectric substrate is additionally insensitive to deformation and temperature-sensitive resistor made of heteroepitaxial silicon or other material. 3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что нижняя сторона приемной мембраны может быть жестко соединена с корпусом различной формы.3. The device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the lower side of the receiving membrane can be rigidly connected to the housing of various shapes. 4. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что на внешнее толстое кольцо измерительной мембраны может быть жестко закреплено переходное кольцо.4. The device according to claim 1 or 3, characterized in that the adapter ring can be rigidly fixed to the outer thick ring of the measuring membrane. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что на переходное кольцо может быть жестко закреплен коллектор из диэлектрического материала с металлическими контактами.5. The device according to claim 4, characterized in that the collector of dielectric material with metal contacts can be rigidly fixed to the adapter ring. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на коллекторе может быть жестко закреплена крышка из диэлектрического материала.6. The device according to claim 5, characterized in that the cap of dielectric material can be rigidly fixed to the collector.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2004134098/22U 2004-11-22 2004-11-22 PRESSURE METER RU45526U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004134098/22U RU45526U1 (en) 2004-11-22 2004-11-22 PRESSURE METER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004134098/22U RU45526U1 (en) 2004-11-22 2004-11-22 PRESSURE METER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU45526U1 true RU45526U1 (en) 2005-05-10

Family

ID=35747675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004134098/22U RU45526U1 (en) 2004-11-22 2004-11-22 PRESSURE METER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU45526U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732839C1 (en) * 2019-07-09 2020-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ПГУ") Semiconductor pressure converter with high accuracy and sensitivity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732839C1 (en) * 2019-07-09 2020-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ПГУ") Semiconductor pressure converter with high accuracy and sensitivity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4467656A (en) Transducer apparatus employing convoluted semiconductor diaphragms
EP3236226B1 (en) Method of manufacturing a pressure sensor
EP0164413A1 (en) Pressure transducer.
JPH0570770B2 (en)
RU2362133C1 (en) Microelectronic absolute pressure gage and absolute pressure sensor
JPH01197621A (en) Dual side type pressure sensor
JP2005274395A (en) Foil strain gauge
IL167941A (en) Precision dendrometer
RU45526U1 (en) PRESSURE METER
CN108195503A (en) Circular iris resistance-strain type pressure, differential pressure pickup
SU1716979A3 (en) Method of measuring pressure and pressure transducer
RU2316743C2 (en) Pressure measuring device
CN2049351U (en) Silicon force sensing unit for rood-beam island construction
CN111122026A (en) Pressure sensor
RU21659U1 (en) DEVICE FOR POWER MEASUREMENT
US7559248B2 (en) High pressure transducer having an H shaped cross-section
SU960559A2 (en) Pressure pickup
JP2512220B2 (en) Multi-function sensor
JPS62211526A (en) Mechanism for receiving force or pressure having split leaf spring so that bending moment is not generated
JPS6155264B2 (en)
JPS59217374A (en) Semiconductor strain converter
EP0426171A2 (en) Semiconductor pressing force sensor
RU2047113C1 (en) Semiconductor pressure transducer
SU1435967A1 (en) Integral pressure strain-gauge transducer
RU2115897C1 (en) Integral converter of deformation and temperature