Емкостный матричный датчик давления

 

Емкостный матричный датчик давления позволяет измерять низкие уровни пульсаций давления в широком диапазоне статических давлений. Конструкция датчика содержит четыре слоя 1, 2, 6, 10 полиимидной пленки, выводы 9, 11 обкладки 4, 13 и экраны 5, 14. Чувствительность тонкопленочного датчика повышена благодаря выполнению отверстий 9. Отверстия 9 связаны между собой и с окружающей средой с целью выравнивания статического давления. Слой 6 в 3 - 4 раза толще верхней пленки. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений при аэродинамических и натурных испытаниях авиационной технике. Цель изобретения - увеличение нижнего предела измеряемого давления путем повышения чувствительности. На чертеже изображены отдельные элементы конструкции датчика давления. Датчик имеет изоляционную диэлектрическую пленку 1 (слой I), пленочную основу 2 (слоя II) с выводами 3, нижними обкладками 4, экраном 5, диэлектрическую пленку 6 с пазом 7 и канавками 8, отверстия 9 (слой III), верхнюю диэлектрическую пленку 10 с выводом 11, мембраной 12, обкладками 13 и экраном 14 (слой IY). Выводы 11 предназначены для подачи напряжения поляризации. Между пленками клей 15. На пленочную основу 2 и верхнюю диэлектрическую пленку 10 методом термического испарения в вакууме с помощью масок соответственно нанесены экраны 5, 14, обкладки 4, 13 и выводы 3, 11. Экраны обеспечивают защиту датчика от внешних электромагнитных помех и трибоэлектрического эффекта. Экраны 5, 4 защищают датчик от помех и частично от проникновения влаги. Работа датчика заключается в следующем. При выбранном типе материала (полиимидная пленка) и конструкции датчика (размеры упругого элемента) при действии давления возникает прогиб металлизированной пленки 10 в объеме отверстия 12 и частично сжатие по стенкам отверстия 12 в перфорированной пленке 6. Как показывают расчетны, чувствительность тонкопленочного емкостного датчика с отверстиями 12 при малых отклонениях пропорциональна перепаду давления и четвертой степени радиуса отверстия упругого элемента и обратно пропорциональна кубу толщины мембраны. При этом снимаемое с датчика выходное напряжение пропорционально напряжению поляризации датчика и соответственно относительному изменению емкости. Благодаря выполнению отверстий 12 чувствительность датчика повышается более чем на порядок и позволяет применять его в широком диапазоне статических давлений, что дает возможность измерять низкие уровни пульсаций давления в условиях аэродинамических экспериментов в широком диапазоне статических давлений и повысить эффективность аэродинамических испытаний. (56) Авторское свидетельство СССР N 1356680, кл. G 01 L 9/12, 1987.

Формула изобретения

ЕМКОСТНЫЙ МАТРИЧНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий верхнюю и нижнюю диэлектрические пленки, на одной поверхности которых сформированы металлизированные обкладки конденсаторов прямоугольной формы, их выводы и с зазором обкладок и выводов - экраны, а также промежуточную диэлектрическую пленку, расположенную между металлизированной поверхностью верхней пленки и нижней пленкой, причем модуль упругости материала промежуточной диэлектрической пленки меньше, а диэлектрическая проницаемость больше, чем у материала верхней и нижней пленок, при этом толщина нижней пленки больше толщины верхней в 2 - 3 раза, а все пленки склеены между собой, отличающийся тем, что, с целью расширения нижнего предела измеряемого давления, в него введена дополнительная диэлектрическая пленка, которая приклеена к металлизированной поверхности нижней пленки, при этом в промежуточной диэлектрической пленке выполнены под обкладками конденсаторов сквозные отверстия, канавки, соединяющие отверстия, и сквозной паз, сообщающий одно из отверстий с атмосферой, причем диаметр сквозного отверстия - не более ширины прямоугольной обкладки конденсатора, канавка - шириной в 4 - 6 раз меньше диаметра сквозного отверстия, а паз - шириной не более толщины промежуточной пленки, толщина которой в 3 - 4 раза больше толщины верхней пленки.

РИСУНКИ

Рисунок 1