Датчик давления

 

Изобретение может быть использовано для измерения с повышенной точностью быстропеременного и статического давления жидких и газообразных сред при нестационарном температурном режиме работы (при термоударе). Датчик давления содержит корпус, мембрану, два измерительных моста, имеющих одинаковую топологию и расположенных на диэлектрической подложке, нанесенной на мембрану. При этом топология одного моста является зеркальным отображением топологии другого и в каждом мосте по два тензорезистора противоположных плеч покрыты слоем кремния, перекрывающим поверхность, занимаемую тензорезисторами, причем в одном измерительном мосте покрыта пара окружных тензорезисторов, а в другом - пара радиальных. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК и1)з 6 01 L 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4492366/24-10 (22) 10.10.88 (46) 15.06.90. Бюл. hb 22 (72) В.А.Зиновьев, А.И.Ворожбитов, В.Н.Скорлыков и А.В.Кузекмаев (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 1377633, кл. G 01 L 9/04, 1986. (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для измерения с повышенной точностью быстропеременного и статического давления жидких и газообразных сред при нестационарном температурном режиме работы (при

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам дистанционного измерения давления, и может быть использовано в датчиках для измерения быстропеременного и статического давления жидких и газообразных сред при нестационарном температурном режиме работы (при термоударе), например при измерении давления в топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорания и т.п.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения температурной погрешности при воздействии термоудара и увеличения чувствительности.

На фиг.1 показана конс1 рукция тензорезисторного датчика давления; на фиг.2— рэсположение тенэорезисторов на мембране (топология); на фиг.3 — измерительная схема.

Устройство включает корпус 1, мембрану 2, выполненную заодно со штуцером 3.

На мембране 2 образованы два измеритель,» Ы,, 1571447 А1 термоударе). Датчик давления содержит корпус, мембрану, два измерительных моста, имеющих одинаковую топологию и расположенных на диэлектрической подложке, нанесенной на мембрану. При этом топология одного моста является зеркальным отображением топологии другого и в каждом мосте по два тенэорезистора противоположных плеч покрыты слоем кремния, перекрывающим поверхность, занимаемую тензорезисторами, причем в одном измерительном мосте покрыта пара окружных тензорезисторов, а в другом — пара радиальных, 3 ил. ных моста, один †.из тензореэисторов

4-7, другой — из тензорезисторов 8-11. Тензорезисторы 4 и 6 покрыты слоем кремния

12, а тенэорезисторы 9 и 11 — слоем кремния

13. Контактные площадки 14 служатдля подключения входов измерительных мостов к источнику 15 питания, а также для подклю- 4 чения выходов измерительных мостов операционным усилителем (ОУ) 16 и 17, к фь выходам которых подключен блок 18 сложения (ВС).

Датчик давления работает следующим образом, При подаче измеряемого давления через штуцер 3 на мембрану 2 последняя прогибается, тенэореэисторы 4-11 испытывают деформацию, а следовательно, изменяется их сопротивление. Вследствие этого на выходах измерительных мостов появляются сигналы, пропорциональные измеряемому давлению.

При воздействии термоудара изменяются сопротивления тензорезистОров, а

1571447 следовательно. изменяются выходные сигналы измерительных мостов. Ввиду того,что тензорезисторы измерительных мостов установлены на попарно равном расстоянии от центра мембраны, причем топология первого моста является зеркальным отображением топологии второго, температура на тенэорезисторах 4 и 8, 5 и 9. 6 и 10, 7 и 11 имеет попарно одинаковое значение при любых тепловых возмущениях. Покрытие слоем кремния в первом измерительном мо,, сте пары окружных тензорезисторов, а во втором — пары радиальных приводит к тому, что тензорезисторы 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10, 7 и

11 имеют противоположные по знаку значения ТКС.

В результате этого изменения выходных сигналов измерительных мостов от температуры одинаковы, но имеют противоположный знак.

После суммирования усиленных в ОУ с коэффициентом К выходных сигналов с первого. и второго измерительных мостов на выходе БС получают удвоенный выходной сигнал от давления и практически нулевое (скомпенсированное) изменение выходного сигнала от температуры.

Кроме того, при покрытии тензореэисторов слоем кремния от 0,05 до 0,1 мкм увеличивается чувствительность датчика.

Это объясняется возрастанием коэффициента тензочувствительности тензорезисторов до величины 4-5 (тонкопленочные тензорезисторы, не покрытые слоем крем5 ния, имеют коэффициент тензочувствительности от 2 до 3) за счет возрастания роли изменения удельного сопротивления материала при изменении его физических свойств.

10 Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус, мембрану с диэлектрической подложкой на ее поверхности, окружные и радиальные тензорезисторы, соединенные в два изме15 рительных. моста одинаковой топологии и закрепленные на диэлектрической подложке. отличающийся тем, что, с целью повышения точности эа счет уменьшения температурной погрешности при воэдейст20 вии термоудара и увеличения чувствительности, в нем измерительные мосты расположены симметрично относительно центра мембраны, а топология одного измерительного моста является зеркальным ото25 бражением другого, причем в каждом мосте по два тензореэистора противоположных плеч покрыты слоем кремния, при этом в одном измерительном мосте покрыта пара окружных тенэореэисторов, а в другом — па30 ра радиальных.

1571447

Составитель О.Слюсарев

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор А.Долинич

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

Заказ 1506 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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