Полупроводниковый датчик давления

 

Полупроводниковый датчик давления может быть использован для измерения давлений с повышенной точностью в широком диапазоне температур и при воздействии агрессивных сред. Измеряемое давление воздействует на защитную металлическую мембрану 1 и вызывает ее прогиб. Этот прогиб приводит к перемещению ее жесткого центра 3 и соотвественно стеклянного стержня 5. Так как края полупроводниковой мембраны соединены с кольцом 2 через стеклянную втулку 4, то появляются деформации в тонкой части мембраны 6 и сигналы с тензосхемы. Защитная мембрана может быть выполнена из нержавеющей стали. Выбор параметров стеклянной втулки и стержня по представленному соотношению позволяет уменьшить температурную погрешность. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМИ ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Q 2 а

10 (21) 4443454/24-10 (22) 04.04.88 (46) 07.08.90. Бюл, М 29 (72) А,В.Саблин, В.M.Êîñîãîðîâ, В.Н.Марин и Т.Н.Ьасулина (53) 531.?87 (088.8) (56) Патент Великобритании М 1586968, кл. 6 01 9/06, 1981. (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК

ДАВЛЕНИЯ (57) Полупроводниковый датчик давления может быть использован для измерения давлений с повышенной точностью в широком диапазоне температур и при воздейст„„5Q„„ f583768 А) вии агрессивных сред. Измеряемое давление воздействует на защитную металлическую мембрану 1 и вызывает ее прогиб. Этот прогиб приводит к перемещению ее жесткого центра 3 и соответственно стеклянного стерж. ня 5.Так как края полупроводниковой мемб раны соединены с кольцом 2 через стеклянную втулку 4, то появляются деформации в тонкой части мембраны 6 и сигналы с тензосхемы. Защитная мембрана может быть выполнена из нержавеющей стали. Выбор параметров стеклянной втулки и стержня по представленному соотношению позволяет уменьшить температурную погрешность. 1 ил.

1583768

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при конструировании полупроводниковых датчиков давления агрессивных жидкостей и газов, используемых при измерении давле- 5 ния в нефтехимической промышленности.

Целью изобретения является повышение точности, расширение температурного диапазона и эксплуатационных .воэможностей датчика. 10

На черте>ке показана конструкция датчика давления, содержащая защитную металлическую мембрану 1 с тонкой рабочей частью, массивным опорным кольцом 2 и жестким центром 3. В опорном кольце 2 15 закреплена стеклянная втулка 4, а в жестком центре — стеклянный стержень 5, к которым креп ивася полуп роводниковая мембрана, содержащая тонкую рабочуlo часть 6,жесткий центр 7 и опорное кольцо 20

8. На внешней стороне полупроводниковой мембраны сформирована тензосхема, соединенная через тонкие выводы 9 с контактной колодкой 10, Все названные детали помещены в кожух 11 и закрыты крышкой 25

12. В кольце 2, образующем одно целое с защитной мембраной 1, выполнены кольцевые проточки 13, предназначенные для уменьшения термомеханических напряжений при вплавлении стеклянной втулки 4, 30

Датчик давления работает следующим образом, Измеряемое давление Р> воздействует на защитную металлическую мембрану 1 и вызывает ее прогиб, Этот прогиб приво- 35 дит к перемещению ее жесткого центра 3 и соответственно стеклянного стержня 5, соединенного с жестким центром 7.полупроводниковой мембраны. Так как края полупроводниковой мембраны, вынесенные в 40 виде опорного кольца 8, соединены с кольцом 2 через стеклянную втулку 4, то перемещение жесткого центра 7. приведет к появлению деформаций в тонкой части мембраны 6, Тензосхема, сформированная, на 45 обратной стороне полупроводниковой мембраны, преобразовывает деформации в изменение сопротивлений тенэорезисторов и соответственно в выходной сигнал, который через тонкие выводы 9 поступает на контак- 50 тную колодку 10 и на выход датчика. Замембранная полость датчика закрывается крышкой 12, При измерении абсолютного давления эта полость вакуумируется, а в случае избыточного давления там сохраня- 55 ется давление окружающей среды, Защитная мембрана 1 может быть выполнена из нержавеющей стали, Соединение стеклянного стер>кня 5 стеклянной втулки 4 с жестким центром 3 и кольцом 2 производится сплавлением, Высота стеклянной втулки 4 и стержня 5 зависит от различия температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) материала защитной мембраны и полупроводниковойй мембраны, Преимуществом датчика давления является то; что выполнение защитной металлической мембраны иэ нержавеющих сталей расширяет область его применения почти

Во всех агрессивных средах, Упрощается изготовление датчика в части соединения полупроводниковой мембраны и защитной металлической мембраны. Это соединение лучше всего выполнимо в паре стекло-полупроводник. Кроме этого, использование .стекла между защитной мембраной и полу-. проводниковой мембраной в наибольшей степени обеспечивает согласование ТКЛР с полупроводниковой мембраной и повь.шает точность и стабильность характеристик тенэосхемы и датчика в целом.

Формула изобретения

Полупроводниковый датчик давления, содержащий металличес сий корпус, выполненную за одно целое с корпусом раэдели-eëüíó o мембрану и расположенную соосно с ней полупроводниковую мембрану с тенэореэисторами с утолщенной периферийной и центральной жесткой частями, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, расширения температурного диапазона и эксплуатационных возможностей, в него введено опорное стеклянное кольцо и стеклянный стержень, при этом стеклянное кольцо закреплено между vopпусом и периферийной частью полупроводниковой мембраны, а стержень — между центром разделительной мембраны и центральной жесткой частью полупроводниковой мембраны, при этом стеклянное кольцо и стержень выполнены равными по высоте, которая удовлетворяет соотношению а

h hp, где cz>, ар — соответственно температурные коэффициенты линейного расширения металлической разделительной и полупроводниковой мембран;

bp — толщина периферийной части полупроводниковой мембраны.