Датчик давления
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления с повышенной точностью в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды. Цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, мембрану, тонкопленочный тензорезистивный мост, сформированный на мембране из тензорезисторов 4, 5, 6, 7, и тонкопленочные терморезисторы 8, 9, 10, 11, совмещенные с соответствующими тензорезисторами. Терморезисторы 8, 9, 10, 11 частично расположены между мембраной и соответствующими тензорезисторами, а частично расположены вне соответствующих тензорезисторов, вдоль одной и наибольшей стороны соответствующего тензорезистора, не касаясь его контактных площадок 12. При этом каждый терморезистор имеет только по одной контактной площадке 13, 14, 15, 16, а общим выводом терморезисторов служит одна из контактных площадок тензорезистивного моста. Граница 17 между каждым терморезистором и его контактной площадкой выполнена параллельно наибольшей стороне соответствующего тензорезистора, а сопротивление терморезисторов не менее чем на два порядка больше сопротивления тензорезисторов. 4 ил.
СОЮЗ СОБЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)g G 01 L 9/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К Д ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ юйз:%ИВВ 2ЕЯЙ " ъ;дИЗ53 Улав (21) 4470515/24-10 .(22) 08.08.88 (46) 07,06,90, Вюл, - 21 (72) Е.М,Еелозубов (53) 53! .787(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР.
N 1377633, кл. G 01 L 9/04, 1988, (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления с повышенной точностью в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды, Цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, мембрану, тонкопленочный тензарезистивный мост, сформированный на мембране из тензорезисторов 4, 5, 6, 7, и тонкопленочные тер„.БО„„Й6961З А 1 морезисгоры 8, 9, 1О, ll, совмещен-ные с соответствующими тензорезисторами.Терморезисторы 8, 9> 10, !1 частично расположены между мембраной и соответствующими тензорезисторами, а частично расположены вне соответствующих тензорезисторов, вдоль одной и наибольшей стороны соответствующего тензорезистора, не касаясь его контактных площадок 12. При зтом каждый терморезистор имеет толька по одной контактной площадке 13, 14, 15, 6, а общим выводом терморезисторов служит одна из контактных площадок тензорезистивного моста, Граница 17 между каждым терморезистором и его контактной площадкой выполнена параллельно наибольшей стороне соответствующего тензорезистора, а сопротивление терморезисторов не менее чем на дв а по рядка больше сопротивления тензорезисторов, 5 ил, 1569613
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным длл испсцп зования в различных областях пауки и техники, свлзанньгх с измерением давления в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой < реды (термоудара).
Целью изобретения являетсл увеличение точности в условиях воздейст-вия нестационарной температуры измеряемой среды, На фиг.1 изображен датчик давле-ния, общий вид; на фиг.2 — мембрана 15 со снятым корпусом, вид сверху; »а фиг.3 — узел I на фиг,2; на фиг.4 сечение А-A на фиг.3; иа фиг.5 эквивалентная электрическая схема предлагаемого датчика давления. 20
Датчик давления содержит корпус 1, мембрану 2, тонкоплено -1ный -,åíçîðåзистивный мост З,сформированный на мембРане. Тенэорезистивный мост состоит из тензорезисторов 4-7. Б 25 случае использования металлической мембраны необходимо перед-формированием электрической схемы предварительно нанести на мембрану изолирующий слой, Тонкопленочные терморезисторы 30
8-11 выполнены из пленки Ti-Zn — N толщиной 0,01-0,02 мкм и совмещeíû с соответствующими тензорезисторами
4-7 толщиной 0,1-0,2 мкм. Терморезисторы частично расположены между 3 мембраной и соответствующим тензорезистором и частично вне тензорезисторов (фиг ° 3), вдоль одной иэ наибольшей стороны соответствующих тензсрезисторов, не касаясь их контактных площадок 12 (фиг, 2), Каждый терморезисто р 8-11 имеет только одну контактную площадку 1316, общим выводом терморезисторов служит одна иэ контактных площадок чувствительного элемента, что упрощает коммутацию элементов, Граница 17 между каждым терморезистором и er o контактной площадкой (т, е, линия, где на терморезис торе начинается 50 контактная площадка) выполнена параллельно наибольшей стороне соответ.ствующего тензореэистора, Датчик работает следующим образом, При воздействии на мембрану давле-
55 ния в ней возникают напряжения и деформации, Тенз vpe зис торы воспринимают деформации, сопротивление их изменяетсл, Изменение сопротивлений тензорезисторов преобразуется мостовой схемой в выходHoH сигнал ° При изменении температуры измеряемой среды температура тенэорезисторов иэменяется, его характеристики также изменяются, Так как термореэисторы частично расположены между мембраной и соответствующими тензорезисторами, а частично расположены вне соответствующих тензорезисторов вдоль одной из наибольшей стороны соответствующего тензорезистора, то температура терморезистора с высокой точностью отслеживает температуру тензорезисторов вследствие малого термического сопротивления между тензорезисторами и терморезисторами ° Так как сопротивление терморезисторов существенно больше сопротивления тензорезисторов, то влияние термореэисторов на тенэорезисторы и тепзоре- исторов на терморезисторы будет незначительньи, Поэтому изменение сопротивления терморезисторов от температуры тензорезисторов не будет зависеть от изменения сопротивления тензорезисторов от температуры или давления, Изменение сопротивления терморезисторов от температуры совместно с выходным сигналом тензомоста подается на вход микропроцессора (на фиг.1-4 не показан), в котором запрограммирована индивидуальная корреляционная характеристика выходного сигнала тензомоста и сопротивлений терморезисторов ° Причем входные цепи микропроцессора по фиксации сопротивлений терморезисторов могут быть организованы самым различным образом, Например, можно использовать изменение тока, протекающего через терморезистор в зависимости от температуры, или в случае включения последовательно с терморезисторами дополнительных резисторов использовать изменение напряжения на полученном делителе напряжения, Граница между каждым терморезистором и его контактной площадкой выполнена параллельно наибольшей стороне соответствующего терморезистора.с целью равномерного распределения сопротивления терморезистора вдоль тензорезистора, Преимуществом датчика является уменьшение в 3-4 раза аддитивной тем::ературной погрешности в условиях!
5696!3 воздействия нестационарной температуры измеряемой среды за счет более точного восприятия термореэисторами температуры соответствующих тензоре5 зисторов и возможности раздельного учета температуры каждого иэ тензорезисторов. Индивидуальный учет температуры каждого тензорезистора позволяет учесть индивидуальные температурные характеристики каждого тензорезистора, а также индивидуальную температуру каждого тензореэистора при произвольном распределении температур отдельных тенэорезисторов в слу-! чае воздействия нестационарной температуры измеряемой среды °
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
Датчик давления, содержащий корпус, закрепленную в нем мембрану, четыре металлопленочных тензорезис.тора,соединенные в измерительный мост контактными площадками, сформированными на мембране, и четыре металлопленочных термореэистора, каждый иэ которых соединен с соответствующей дополнительной контактной площадкой, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности в условиях воздействия нестационарной температуры, в нем терморезисторы сформированы на мембране, на поверхности терморезисторов закреплены тензорезисторы и дополнительные контактные пчощадки, при этом каждая дополнительная контактная площадка расположе..а с зазором с тносительно соответствующего тенэорезистора и параллельно ему, а сопротивление каждого термореэистора не менее чем на два порядка больще со"противления тензоре- истора, 1569613
Составитель О,Слюсарев
Техред 11.Дидык Корректор С.Шевкун
Редактор Л.Гратилло
Заказ 1439 Тираж 467 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
