Способ настройки интегральных тензометрических мостов

 

Способ относится к измерительной технике и может быть использован при изготовлении и настройке тензометрических мостов, работающих в условиях воздействия термоудара. Цель изобретения - снижение чувствительности интегрального моста с тонкопленочными металлическими тензорезисторами к термоудару за счет совмещения в тензорезисторе функций тензочувствительного и термокомпенсационного резисторов достигается предварительным покрытием двух смежных тензорезисторов моста диэлектрическим слоем окиси кремния и их термообработкой, подключением во всех случаях измерения выходного сигнала моста при двух разных температурах настроечного резистора параллельно одному из двух других тензорезисторов моста, а после каждого подключения настроечного резистора - подключением параллельно смежному с ним тензорезистору с диэлектрическим слоем балансировочного резистора и подбором величины его сопротивления так, чтобы выходной сигнал моста не превышал допустимого напряжения начального разбаланса моста. При покрытии тензорезисторов слоем окиси кремния изменяется в меньшую сторону почти на порядок температурный коэффициент сопротивления этих тензорезисторов, что позволяет подобрать балансировочный резистор без существенного изменения величины недокомпенсации алдитивной температурной погрешности, обусловленной подбором настроечного резистора по его расчетному значению сопротивления. Способ работоспособен в диапазоне температур от 223 до 473 К. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 В 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР (21) 4427426/25-28 (22) 17.05.88 (46) 30.11.89. Бюл. Р 44 (72) В.А.Зиновьев, В,В,Халястов, В.А.Тихоненков и А.И.Ворожбитов (53) 531.781.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1293474s кл. С 01 В 7/18, 1985 °

Авторское свидетельство СССР

Р 1174739, кл. G 01 В 7/18, 1984. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ МОСТОВ (57) Способ относится к измерительной технике и может быть использован при изготовлении и настройке тензометрических мостов, работающих в условиях воздействия термоудара.

Цель изобретения — снижение чувствительности интегрального моста с тонкопленочными металлическими тенэореэисторами к термоудару за счет совмещения в тензорезисторе функций тенэочувствительного и термокомпенсационного резисторов — достигается предварительным покрытием двух смежных тензорезисторов моста диэлектрическим слоем окиси кремния и их терИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении и настройке тензометрических мостов, рабо тающих в условиях воздействия термоудара.

Целью изобретения является снижение чувствительности интегрального моста с тонкопленочными металличес„„SU„„ I 525442 А 1

2 мообработкой, подключением во всех случаях измерения выходного сигнала моста при двух разных температурах настроечного резистора параллельно одному из двух других тензоре1эисторов моста, а после каждого подключения настроечного резистора — подключением параллельно смежному с ним тензореэистору с диэлектрическим слоем балансировочного резистора и . подбором величины его сопротивления так, чтобы выходной сигнал моста не превышал допустимого напряжения начального разбаланса моста. При покрытии тензорезисторов слоем окиси кремния изменяется в меньшую сторону почти на порядок температурный коэффициент сопротивления этих тенэорезисторов, что позволяет подобрать балансировочный резистор без существенного изменения величины недокомпенсации аддитивной температурной погрешности, обусловленной подбором настроечного резистора по его расчетному значению сопротивления.

Способ работоспособен в диапазоне температур 223 — 473 К. 1 ил. кими тензорезисторами K термоудару за счет совмещения в тензорезисторе функций тенэочувствительного и термокомпенсационного резисторов, что достигается предварительным покрытием двух смежных тензореэисторов моста диэлектрическим слоем окиси кремния и их термообработкой, под1525442 ключением во всех случаях измерения выходного сигнала моста при двух других тензорезисторов моста, а после каждого подключения настроеч5 ного резистора — подключением параллельно смежному с ним тензореэистору с диэлектрическим слоем балансировочного резистора и подбором величины его сопротивления так, чтобы выходной сигнал моста не превышал допустимого напряжения начального раэбаланса моста.

На чертеже представлена электрическая схема интегрального тензометрического моста после настройки по рассматриваемому способу.

Способ осуществляют следующим образом.

Настраиваемый интегральный тензомост с тонкопленочными металлическими тензорезистопами 1 — 3 сопротивлением

R, Rz R> R+ R помещают в установку для напыления диэлектрического слоя, и два смежных тензорезистора, например тензорезисторы 1 и 2, покры" вают диэлектрическим слоем окиси кремния при температуре 573-673 К с последуницей термообработкой при температуре 623-673 К. При этом происходит самопроизвольная диффузия в планарных реэистивном и защитном слоях, Прымеси, захваченные во время напыления, мигрируют в процессе термообработки к границам зерен резистивного материала, где имеется большая

35 вероятность их выпадения. Диффузия по границам зерен протекает на несколько порядков быстрее, чем по объему металлической пленки. Поэтому 40 в результате термообработки температурный коэффициент сопротивления верхних ,слоев резистивных пленок будетсущест- венно отрицательным, а внутренних слоев †останет положительным. Это позволяет получить результирующий- температурный коэффициент сопротивления покрытого диэлектрическим слоем тенэорезистора почти на порядок сниженным по сравнению с исходным значением, этого . коэффициента.

Затем одну из диагоналей моста соединяют с источником питания постоянного тока, а другую - с измерителем выходного напряжения моста (условно не показаны). Для двух различных температур измеряют выходной сигнал моста В каждом из двух случаев: при отсутствии настроечного н балансировочного резисторов 5 и 6; при подключении параллельно одному из двух не покрытых диэлектрическим слоем тензореэисторов настроечного резистора 5 с заданным исходным сопротивлением R5 и параллельно смежному с этим тензорезистором покрытому диэлектрическим слоем тензорезистору — балансировочного резистора 6, причем значение сопротивления последнего подбирают так, чтобы выходной сигнал моста не превышал допустимого напряжения начального разбаланса мц та.

Затем рассчитывают требуемое зна+ чение сопротивления R5 настроечного резистора 5 по формуле

* bUo, 5 R (R

5 П з °

b,U — соответственно приращения выходного сигнала моста от температуры

6es настроечного резистора и с подключенными настроечным и балансировочным резисторами, где QU u

После получения расчетного значения настроечного резистора 5 подклю,чают в плечо моста настроечный резистор 5 с требуемым сопротивлением R+

5 и вновь подбирают значение сопротивления балансировочного резистора 6.

Описанный способ настройки интегральных тензометрических мостов работоспособен в диапазоне темперагур

223-473 К и позволяет на порядок снизить чувствительность моста к термоудару.

Если в результате расчета будет . получено отрицательное значение величины сопротивления R, то это означает, что настроечный резистор 5 должен быть подключен в другое плечо моста — к смежному с ним тензорезистору без диэлектрического покрЫтия. В этом случае целесообразно повторить операции измерения выходных сигналов моста с вновь подключенными настроеч ным и балаисировачным резисторами

5 и 6 для двух температур и заново провести расчет..

Составитель Н. Тимошенко

Редактор Н.Горват Техред М.Ходанич Корректор Н.I îðoëü

Заказ 7208/32 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 1525442

Формула изобретения

Способ настройки интегральных тенэометрических мостов, эаключающийся в том, что выходной сигнал моста измеряют при двух различных темпетатурах при отсутствии настроечного резистора и при его включении в плечо моста, рассчитывают требуемое значение сопротивления настроечного резистора и подключают в плечо моста настроечный резистор с полученным расчетным сопротивлением, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью снижения чувствительности интегрального моста с тонкопленочными металлическими тенэореэисторами к термоудару за счет совмещения в тенэореэисторе функций тензочувствительного и термокомпенсационного резисторов, два смежных тенэорезистора моста предварительно покрывают диэлектрическим слоем окиси кремния н термообрабатывают, настроечный резистор во всех случаях подключают параллельно одному из двух других тенэорезисторов моста, а после каждого подключения настроечного резистора подключают параллельно смежному с ним тензореэистору с диэлектрическим слоем балансировочный резистор и подбирают значение его сопротивления так, чтобы выходной сигнал моста не превьппал допустимого напряжения начального разбаланса моста.