(54) ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ Изобретение относитс к измеритель ной технике, а именно к устройствам дл преобразовани механических усили в электрические величины. Известно устройство дл измерени давлени в жидкост х и газах, содержа шее монокристаллическую подложку из окнси магни со слоем кобальтового феррита, на-который нанесена пленка ферромагнитного металла : - с отрицател ной магнитострикцией Cl Недостатком известного устройства вл етс низка чувствительность и сло ное конструктивное вьшолнение. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс датчик механических усилий, содержащий монокристаллическую подложку из окиси магни , пленочный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пле ки никел и электрические контакты. Работа датчика основана на использовании плоского эффекта Холла в тон- кой монокристаллической пленке никел , жестко св занной с монокристаллической подложкой из окиси магни . Измер емое усилие прикладываетс к двум боковым гран м подложки. Сигнал возникает вследствие поворота вектора намагниченности в плоскости пленки из-за возникающих в пленке упругих напр жений 2 . Недостатком данного датчика вл етс его низка чувствительность и невозможность измерени гидросте ичес- кого давлени . Цель изобретени - повьшхение чувствительности . Поставленна цель достигаетс тем, что в датчике, содержащем монокристал- лическую подложку из окнси магни , пленочный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пленки никел , и электрические контакты , толщина пленки никел составл ет 350-450 X . На фиг. 1 изображен датчик механических усилий; на фиг. 2 - схема изменени иамагниченнсхгги пленки от давлени ; на фиг. 3 - зависимость Холловской разности потенциалов от величи вы гидростатического давлени . Датчик содержит монокристалличёст кую подложку 1 из окири магни , пленоч ный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пленки 2 никел толщиной 350-45О А , торсовы контакты 3 и 4 и контакты 5 и 6 дл съема сигнала, Монокристаллнческа пленка никел осаждаетс на подложку методом вакуумного напылени . Подложка .во врем напылени пленки должна иметь температуру около 20О°С. Электрические контакты нанос т на поверхность пленки никел вакуумным напылением контактного металла, например серебра . Датчик работает следующим образом. При отсутствии давлени намагниченность пленки никел лежит в плоскос ти пленки под.-углом 45 к линии тока. Ориентаци намагниченнбсти задаетс кристаллографической анизотропией пленки . В это врем на боковых контактах пленки будет разность потенциалов (пло кий эффект Холла). Эта разность потенциалов имеет максимальную величину и может быть уменьшена в результате перехода пленки в закритическое соото ние . Последнее характеризуетс тем, что пленка разбиваетс на микрополосовые домены, векторы намагниченности которых поочередно отклон ютс от плос . кости пленки вверх и вниз (фиг. 2) В результате плоскостна компонента намагниченности уменьшаетс и величина плоского эффекта Холла тоже уменьшаетс . Переход пленки в закритическое . состо ние может происходить под вли нием давлени . С увеличением давлени увеличиваетс угол отклонени векторов намагниченности от плоскости пленки, а следовательно, уменьшаетс компонента намагниченностн в плоскости пленки, Это приводит к соответствующему уменьшению плоского эффекта Холла. При сн тии измер емого усили векторы намагниченности в микрополосовых доменах возвращаютс в плоскость пленки, в результате чего аоменна структура исчезает. Изобретение позвол ет с высокой чувствительностью измер ть как гидростатическое давление, так и однонаправленные мезцнические усили . формула изобретени Датчик механических усилий, содержащий монокристаллическую подложку из окиси магни , пленочный чувствительный элемент, вьтолненный в ввде монокристаллическОй пленки никел , и электрические контакты, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности толщина пленки никел составл ет 350-45О А . Источники информации, п|: ин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 674510, кл. G011, 1/14, 1978. 2..Авторское свидетельство СССР № 573727, кл. G О1 U 1/12, 1975 (прототип).(54) MECHANICAL EFFORTS SENSOR The invention relates to a measurement technique, namely, devices for converting mechanical forces into electrical quantities. A device for measuring pressure in liquids and gases is known, which contains a single-oxide magnesium oxide substrate with a layer of cobalt ferrite on which a ferromagnetic metal film is deposited: - With negative magnetostriction Cl A disadvantage of the known device is low sensitivity and a layer constructive implementation. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a mechanical force sensor containing a monocrystalline substrate of magnesia, a film sensitive element made in the form of a single crystal nickel strip and electrical contacts. The sensor is based on the use of a flat Hall effect in a thin single-crystal nickel film rigidly bonded to a single-crystal magnesium oxide substrate. The measured force is applied to the two side faces of the substrate. The signal arises due to the rotation of the magnetization vector in the film plane due to the elastic stresses 2 arising in the film. The disadvantage of this sensor is its low sensitivity and the impossibility of measuring hydrostatic pressure. The purpose of the invention is to increase sensitivity. This goal is achieved by the fact that in a sensor containing a mono-crystal substrate made of oxo magnesium, a film sensitive element made in the form of a single-crystal nickel film and electrical contacts, the thickness of the nickel film is 350-450 X. FIG. 1 shows the mechanical force sensor; in fig. 2 is a diagram of the variation of film magnetisation with pressure; in fig. 3 - the dependence of the Hall potential difference on the magnitude of the hydrostatic pressure. The sensor contains a monocrystalline substrate 1 of magnesium oxide, a film sensing element made in the form of a single crystal film of 2 nickel of 350-45 OA, torso contacts 3 and 4, and contacts 5 and 6 for removing the signal. A single crystal film of nickel is deposited on the substrate by vacuum dusting. Substrate. During film spraying should be at a temperature of about 20 ° C. Electrical contacts are applied to the surface of a nickel film by vacuum deposition of a contact metal, for example silver. The sensor works as follows. In the absence of pressure, the magnetization of the nickel film lies in the plane of the film at an angle of 45 to the streamline. The orientation of the magnetized is determined by the crystallographic anisotropy of the film. At this time, a potential difference (a weak Hall effect) will occur at the side contacts of the film. This potential difference has a maximum value and can be reduced as a result of the transition of the film to the supercritical state. The latter is characterized by the fact that the film is divided into microband domains, the magnetization vectors of which alternately deviate from flat. the film bones up and down (Fig. 2). As a result, the planar component of the magnetization decreases and the magnitude of the flat Hall effect also decreases. Transition of film to supercritical. the condition may occur under the influence of pressure. As the pressure increases, the angle of deviation of the magnetization vectors from the film plane increases, and therefore the component of the magnetization decreases in the film plane. This leads to a corresponding decrease in the flat Hall effect. When the measured force is removed, the magnetization vectors in the microband domains return to the film plane, as a result of which the aomenna structure disappears. The invention makes it possible to measure with high sensitivity both hydrostatic pressure and unidirectional mezzanic forces. Claims of the invention A mechanical force sensor comprising a monocrystalline substrate of magnesia, a film sensing element formed in a single-crystal nickel film, and electrical contacts, characterized in that, in order to increase the sensitivity, the nickel film is 350-45 o. Sources of information, p |: are further taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 674510, cl. G011, 1/14, 1978. 2. The author's certificate of the USSR No. 573727, cl. G O1 U 1/12, 1975 (prototype).
.м.m
мm
Фаг. 2 f/xoyr(/av; Фиг.3 600 (Ш1см)Phage. 2 f / xoyr (/ av; FIG. 3 600 (W1cm)