Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений. Целью изобретения является повышение точности измерения. В датчике в силу расположения кварцевого резонатора (КР) 7 относительно выступов так, что КР закреплен в точках с минимальной тензочувствительностью, акустическая связь КР с корпусом минимальна, следовательно , добротность его будет выше , а погрешность в определения давления , обусловленная нестабильностью частоты автогенератора, будет меньше. Для обеспечения этого условия выступы 8 корпуса 2 расположены относительно друг друга на 60, а ось КР расположена симметрично между выступами . Корпус 2 и мембрана i, воспринимающая давление, выполнены из монокристаллического кремния п-типа проводимости одинакового среза, причем в мембране и корпусе соосно с КР выполнена область р-типа проводимости с диаметром 3 в центре, .равным половине диаметра КР, и соединенная радиальным участком с электродом-5 в периферийной части мембраны. Изменение зазора между мембраной и областью р-типа проводимости приводит к изменению емкости зазора, в котором воэбуждается КР, а следовательно, частота автогенератора. Фиксируя величину этого изменения, судят об изменений давления. 4 ил. с 5 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН (19) (11) Ai (11 4 С 01 L 9/08

3(..РС.11г1 - 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБР17ЕНИЯ

Н ABTQPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4133896/24-! 0 (22) 14.10.86 (46) 23.09.88, Бюл. У 35 (72) В,Г.Касьян, Е.С.Колесник, В.Л.Сорокопут и А.И.Черепков (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 947658, кл. G 01 L 1/14, 1982.

Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. — М.: Энергия, 1978, с.1739 рис. 5-6а. (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений. Целью изобретения является повышение точности измерения, В датчике в силу расположения кварцевого резонатора (KP)

7 относительно выступов так, что КР закреплен в точках с минимальной тензочувствительностью, акустическая связь KP с корпусом минимальна, следовательно, добротность его будет вы\ ше, а погрешность в определения давления, обусловленная нестабильностью частоты автогенератора, будет меньше.

Для обеспечения этого условия выступы 8 корпуса 2 расположены относительно друг друга на 60, а ось КР расположена симметрично между выступами. Корпус 2 и мембрана 1, воспринимающая давление, выполнены из монокристаллического кремния и-типа проводимости одинакового среза, причем в мембране и корпусе соосно с KP выполнена область р-типа проводимости с диаметром 3 в центре,.;равным половине диаметра КР, и соединенная радиальным участком с электродом 5 в е периферийной части мембраны. Изменение зазора между мембраной и областью р-типа проводимости приводит к изменению емкости зазора, в котором воз-" буждается КР, а следовательно, частота автогенератора. Фиксируя величину этого изменения, судят об изменении давления. 4 ил.

1425488

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения давлений.

Цель изобретения — повышение точности измерений давления.

На фиг. 1 изображен датчик давления; на фиг.2 — мембрана; на фиг.3 корпус, общий вид; на фиг.4 — взаим- 1О ное расположение корпуса и кварцевого резонатора, Датчик давления содержит мембрану

1, корпус 2, выполненные из монокристаллического кремния и-типа одного 15 среза, например (100) ° Мембрана 1 и корпус 2 имеют области. 3 и 4 р-типа в виде диаметра в центре и радиального участка (фиг.2 и 3), на которых расположены электроды 5 и 6 иэ метал20 ла, например алюминия. Резонатор ATсреза 7 установлен на выступы 8, сформированные в корпусе 2. Мембрана 1 и корПус 2 соединены между собой посредством слоя 9 легкоплавкого стекла,,, температурный коэфициент линейного расширения которого близок к анало, гичной величине кремния, причем кристаллографические оси как мембраны 1, так и корпуса 2 совпадают. Выступы 8

,расположены один относительно друго, го так (фиг.3), что острый угол, об: разованный прямыми, проходяшими через

: два противоположных выступа и центр, симметрии корпуса 2, равен 60

О 35

Кварцевый резонатор (КР) 7 закреплен.на выступах 8 посредством клея так, что ось КР 7 делит острый угол пополам. Диаметр круглой части р-областей выбирается равным половине диаметра KP 7. Для снятия информации в виде частоты датчик подключается электродами 5, 6 в схему автогенератора. Полость, образованная мембраной 1 и корпусом 2, вакуумируется с целью устранения стоячих звуковых волн.

Датчик работает следующим образом.

При номинальном давлении окружающей среды Р, мембрана 1 расположена 50 на расстоянии d от поверхности KP 7.

В этом случае емкость зазора, в котором возбуждается КР 7, равна Ср. При этом колебательная система, образованная KP 7 и емкостью С зазора, имеет резонансную частоту f0, которая имеет место на выходе автогенератора. Измеряя величину f,, судят о значении Р, .

При отклонении измеряемого давления на величину 4 P от его номинального значения происходит прогиб мембраны 1 на величину h Л, что ведет к изменению скорости зазора, в котором возбуждается KP 7, на величину а С.

Следовательно, частота автогенератора, в который включен датчик, изменяется на величину h f. Фиксируя величину этого изменения, судят о значении 4Р.

В датчике в силу расположения KP

7 относительно выступов 8 так, что

KP закреплен в точках с минимальной тензочувствительностью, акустическая связь KP с корпусом минимальна, следовательно, добротность его выше, а погрешность в определении давления, обусловленная нестабильностью частоты автогенератора, меньше.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус, соединенную с ним с образованием полости мембрану, кварцевый резонатор, расположенный в полости, и электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в полости в корпусе вы-. полнена кольцевая проточка, соответствующая диаметру кварцевого резонатора, с четырьмя посадочными выступами, одна из пар которых расположена диаметрально противоположно другой, а каждый выступ пары отстоит относио тельно другого на 60, кварцевый резонатор установлен параллельно мембране с образованием зазора между ними и закреплен на выступах, причем ось кварцевого резонатора расположена симметрично между выступами пары, а корпус и мембрана выполнены из монокристаллического кремния и-типа проводимости одинакового среза, причем в мембране и корпусе соосно с кварцевым резонатором выполнена область р-типа проводимости с диаметром в центре, равным половине диаметра кварцевого резонатора, соединенная радиальным участком с электродом, расположенным соответственно в периферийной части мембраны и корпуса, а кристаллографические оси мембраны и корпуса совпадают.! 425488

Фиа 2

1425488

Составитель О.Слюсарев

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Редактор В.Петраш

Заказ 4759/38

Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4