SU917014A1 - Датчик давлени - Google Patents

Description

(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  механических напр жений в статических и динамических режимах.

Известны преобразователи давлени , содержащие мембрану и две пары пленочных тенэорезистороё пр моугольной формы, напыленные на мембрану. При воздействии давлени  мембрана деформируетс , в результате чего перва  пара тензорезисторов испытывает напр жени5р раст жени , а втора  пара - напр жени  сжати  1.

Недостатками таких первичных преобразователей  вл ютс  неодинакова  чувствительность резистивных э ементов , так как резисторы расположены на поверхности мембраны в зонах максимальных напр жений раст жени  i сжати  (в том числе и наведенных),, то не позвол ет изготовить на их основе первичные преобразователи с идентичными параметрами и высокой точностью измерени  давлени .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  первичный преобразовате.ль, содержащий кремниевую мембра.ну и расположенные на ее поверхности у точек пересечени  центральных осевых линий мембраны с линией ее контура на одинаковом рассто нии и симметрично друг относительно друга восемь тензорезисторов , соединенных в две измерительные мостовые схемы 2.

Однако устройство характеризуетс  недостаточно высокой точностью в основном из-за существенных разли10 чий в тензочувствительности резисторов мостовых схем, подвергающихс  деформации раст жени  и сжати .

9 .

Цель изобретени  - повышение точ15 ности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в датчике давлени  четыре основных тензорезистора расположены под углом сС 28-32° к линии контура мем20 браны на лучах, проведенных из точек пересечени  осевых линий мембраны и ее контура, и лежат по одну сторону этих линий, четыре других основных тензорезистора расположены по другую

25 сторону центральных осевых линий и ориентированы перпендикул рно к лини м контура, при этом подгоночные тензорезисторы расположены симметрично относительно осей мембраны

30 основным тензорезисторам.

На чертеже представлен датчик давлени  , содержащий кремниевую мембрану 1, ориентированную в плоскости |5, на поверхности которой сформированы тензочувствительныа резисторы, соединенные между собой в две мостовые схемы. Два противоположных плеча каждой из двух мостовых схем состо т соответственно из основных тензорезисторов 2,3 и 4,5 и подгоночных 6,7 и 8,9 тензорезисторов, подвергающихс  сложным деформаци м (раст жени м и, частично, сжати м),а два других плеча - из основных тензорезисторов 10,11 и 12,13 и подгоночных тензорезисторов 14,15, и 16,17, подвергающихс  деформаци м сжати . На поверхности мембраны сформированы методом,вакуумного напылени  контактные площадки 18-21 дл  подключени  источников питани , контактные плоададки 22-25 дл  сн ти  выходных сигналов с каждой мостовой схемы, пленочные полоски 26 дл  коммутации подгоночных резисторов и пленбчные токоведущие дорожки 27.По контуру мембраны 28, у точек 29-32 перееечени  центральных осевых линий 33-34 мембраньа с контуром мембраны расположены тензорезисторы каждой из двух мостовых схем.

Датчик работает следующим образом

Подгонка в номинал ензорезисторов и начальна  балансировка Кс1ж ой из двух мостовых схем производитс  путем последовательного перерезани  (с|фаа биров анием э л ектроэррозион ным, лазерным и т.п. методами) пАеночних полосок 26, напыленных на подгоночные тензорезисторы 6и 7, 8и 9, 14 и 15, 16 и 17.

Напр жение питани  на каждую из двух мостовых схем подаетс  к двум противоположным углам моста через контактные площадки соответственнчэ 18,19 и 20,21. Мехайические напр жени  (деформации) , возникающие под действием давлени  в мембране 1/ вызывают в основных 2,3 и 4,5 и подгоночных 6,7 и 8,9 тензорезисторах сложную деформацию (раст жени  и, частично,сжати  за счет углового размещени  этих резисторов на поверхности мембраны), в результате чего величины их сопротивлений уменьшаютс , в основных тензорезисторах 10,11

и 12,13 и подгоночных 14, 15 и 16,17 возникают деформации сжати ,в результате чего величины их сопротивлений увеличиваютс .При воздействии на мембрану давлени  относительные изменеНИН сопротивлений тензорезисторов

каждого из двух противоположных плеч мостовых схем первичного преобразовател  равны по величине и противоположны по знаку.Изменение сопротивлеНИИ тензорезисторов,вызванное деформацией , преобразуетс  в изменение злектрического напр жени ,которое снимаетс  соответственно дл  каждой из двух мостовых схем с контактных площадок 22,23 и 24,25.

Таким образом изменени  выходного напр жени , вызванные температурным вли нием, взаимно исключаютс , повыиа  тем самым точность предлагаемого устройства.

Claims (2)

1. Патент США 3230763, кл. 73141 , 25.01.66.

2. Шадрин B.C. и др. Новые приборы . М., 1975, 2, с. 185 (прототип).