SU1642288A1 - Емкостный датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам , и обеспечивает работоспособность при повышенной температуре и расшир ет температурный диапазон измерений. Датчик содержит мембрану 3 с жестким центром и противолежащую ей с зазором пластину 9, на которых расположены тонкопленочные- электроды 5-8. На всех электродах равномерно выполнены сквозные отверсти , покрытые пленкой из диэлектрического материала, которые позвол ют избежать перепада давлени  по обе сторону от тонкопленочных электродов 5-8 и их вздути . Работа датчика основана на изменении емкости между электродами 5, 8 при изменении давлени . Датчик обеспечивает надежную работу в диапазоне температур от - 50 до 900°С. 2 з.п.ф-лы. 3 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давлений в условиях воздействия повышенных температур.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности при повышенных температурах.

На фиг, 1 изображен предлагаемый емкостный датчик давления: на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Емкостный датчик давления содержит корпус 1. упругий элемент 2, выполненный в виде мембраны 3 с жестким центром, в виде мембраны 3 с жестким центром, 15 ' сформированной за одно целое с опорным основанием 4. На упругом элементе размещены электрически изолированные от корпуса тонкопленочные токопроводящие электроды 5 и 6. Тонкопленочные токопроводящие электроды 7 и 8 размещены на пластине 9. жестко закрепленной с зазором на упругом элементе, электроды 5 и 8 образуют измерительный конденсатор, а электроды 6 и 7 -· эталонный конденсатор.. Электроды 5-8 электрически изолированы друг от друга и от корпуса 1 при помощи , диэлектрической пленки 10. Электроды конденсаторов при помощи плоских выводных проводников 11 соединены с внешними вы- : водами 12 при помощи сварки,

Жесткое соединение пластины 9 и упругого элемента 2 осуществлено при помощи сварки стержней 13 к упругому элементу 2 и пластине 9. J

В электродах 5-8 выполнены равномерно размещенные по их поверхностям сквоз. ные отверстия 14 (см. фиг. 2). На поверхности электродов 5-8 и отверстиях 14 размещена пленка диэлектрического материала 15, ана- 40 логично диэлектрику упругого элемента или пластины соответственно,

Емкостный датчик давления работает следующим образом,

Измеряемое давление воздействует на мембрану со стороны жесткого центра. Под воздействием измеряемого давления электрод 5, расположенный в области жесткого центра, перемещается в направлении электрода 8, вследствие чего емкость измерительного конденсатора увеличивается. Емкость эталонного Конденсатора (электроды 6 й 7) не зависит от измерительного и эталонного конденсаторов,. сигналы передаются на внешние выводы и на нормирующее устройство, которое формирует выходной сигнал, зависящий от измеряемого давления. При воздействии высокой температуры измеряемой среды из диэлектрической пленки 10 вследствие ее принци10 пиальноболее рыхлой структуры, по сравнению с металлическими пленками, а также в связи с принципиальной необходимостью вакуумирования межэлектродного зазора датчика, происходит интенсивное газовыделение из внутреннего объема диэлектрической пленки 10. В связи с тем, что в электродах выполнены равномерно размещенные по их поверхности сквозные отверстия, то газовыделение не приводит к созданию перепада давлений по обе стороны от электродов и, следовательно, не приводит к вздутию тонкопленочных электродов. Наличие в электродах равномерно размещенных сквозных отверстий приводит также к уменьшению вероятности отслоений вследствие уменьшения усилий термодеформаций, так как отверстия являются своеобразными деконцентраторами напряжений термодеформаций.

Емкостные датчики давления в соответствии с предлагаемым: решением работоспособны без вздутия и отслоения электродов от температуры минус 50 до 90095О°С. Емкостные датчики давления, изготовленные в соответствии с прототипом, работоспособны в температурном диапазоне от минус 50 до 400°С.

Таким образом, преимуществом предлагаемого емкостного датчика давления является обеспечение работоспособности при повышенных температурах и расширение температурного диапазона за счет устранения вздутия электродов вследствие устранения перепада давлений от газовыделения при повышенных температурах эксплуатации и за счет устранения отслоений электродов вследствие существен кого увеличения усилий присоединения электродов к диэлектрику упругого элемента и пластины по сравнению с термодеформациями, возникающими между тонкопленочными электродами и соответствющими диэлектриками. Преимуществом предлагаемой конструкции является устра45 нение активной проводимости между электродами, вызванной электронной эмиссией с электродов при повышенных температурах, за счет размещения на поверхности электродов пленки диэлектрического материала.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Емкостный датчик давления, содержащий вакуумированный корпус, упругий элемент с жестким центром, выполненный за одно целое с опорным основанием, на котором жестко закреплена пластина с зазором относительно поверхности упругого элемента, при этом на упругом элементе и пластине размещены электрически изолированные диэлектрической пленкой элект роды, образующие рабочий и эталонный конденсаторы, и выводные проводники, соединяющие электроды с внешней схемой, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работоспособности при по- 5 выщенных температурах, в нем в электродах выполнены сквозные отверстия, равномерно расположенные по их поверхности. .
2. 2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я 10 тем, что в нем на поверхности электродов в отверстиях размещена пленка диэлектрического материала, имеющая толщину, превышающую толщину электродов, при этом ее материал аналогичен материалу диэлектри- 15 ческой пленки, расположенной на упругом элементе и пластине.
3. 3.Датчик по пп. 1 и2,отл ичающий с я тем, что отверстия в электродах выполнены круглыми, а их диаметр D удовлетворяет условию

   DZ0,1(d- ω).

   где d - расстояние между электродами упругого элемента и пластины в нормальных условиях;

   ω - прогиб упругого элемента под действием максимального измеряемого давления, .

   при этом расстояние между соседними отверстиями равно диаметру отверстия.

   фиг. 2