Тензорезисторный датчик давления и способ его настройки

 

Изобретение может быть использовано при настройке тензорезисторных датчиков давления, изготовленных по металлопленочной и полупроводниковой технологии. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения температурной погрешности чувствительности. Цель достигается тем, что в датчике давления, где упругий элемент выполнен в виде стакана с мембраной 2 в основании, на которой сформирована измерителчная схема, регулирование натяга мембраны осуществляется путем введения термокомпенсационного кольца и эго смещения на величину, рассчитанную по представленному соотношению. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 1 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4489778/10 (22) 03.10,88 (46) 30.01,91. Бюл. М 4 (72) В.А,Зиновьев, В.В.Халястов и В,И.Назаров (53) 531.787 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

М 1478077, кл. G 01 L 9/04, 1988. (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение может быть использовано при настройке тензорезисторных датчиков давления, изготовленных по металлопле„„. Ж „„1624288 А1 ночной и полупроводниковой технологии.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения температурной погрешности чувствительности. Цель достигается тем, что в датчике давления, где упругий элемент выполнен в виде стакана с мембраной 2 в основании, на которой сформирована измерительная схема, регулирование натяга мембраны осуществляется путем введения термокомпенсационного кольца и его смещения на величину, рассчитанную по представленному соотношению.

1 ил.

1624288

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тенэорезисторных датчиков давления, изготовленнь;х по металлопленочной и полупроводниковой технологии.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения температурной погрешности чувствительности датчика, На чертеже изображен тенэорезисторный датчик давления, Датчик давления содержит цилиндрическую часть упругого элемента (УЭ) 1, мембраны 2, основание 3, термокомпенсационное кольцо (ТК) 4, тензосхемы 5.

Датчик давления работает следующим образом.

При подаче давления на мембрану 2 последняя деформируется и тензорезисторы 5, соединенные в мостовую измерительную схему, вырабатывают выходной сигнал, Для реализации способа калибруют настраиваемый датчик в нормальных температурных условиях, снимают выходную характеристику при повышенной температуре (например +200 С), определяют величину и знак температурной погрешности чувствительности датчика (ТПЧД) Auь На цилиндрическую часть УЭ 1 по горячей посадке на произвольном расстоянии QT центра основания 3 устанавливают ТК 4.

Материал TK зависит от знака ТПЧД. При положительной ТПЧД материал ТК выбирают с меньшим ТКЛР, чем ТКЛР материала

УЭ, при отрицательной — с большим, Затем снимают выходную характеристику датчика при повышенной температуре и определяют значение ТПЧД с ТК (AUp ), По полученным данным AU иЛUpr определяют точное положение ТК относительно середины толщины основания 1 по представленному соотношению и устанавливают ТК на этом расстоянии. Для более точной настройки все операции повторяются, Сущность способа настройки заключается в следующем.

Чувствительность датчика давления зависит от величины натяга мембраны — с возрастанием натяга уменьшается чувствительность. От изменения величины натяга изменяется величина радиальных усилий в мембране, которые изменяют жесткость в мембране. Натяг обеспечивается в устройстве (cM, чертеж) за счет передачи радиального усилия от ТК через основание на мембрану, Изменение натяга, а следовательно, изменение чувствительности датчика от температуры, выражается через

55 разность ТКЛР УЭ и ТК, а также соотношения расстояний от мембраны до середины толщины основания и от середины толщины основания до ТК, Величина изменения натяга, а следовательно, величина изменения чувствительности датчика (термокомпенсации), регулируется путем перемещения кольца вдоль цилиндра ЧЭ, за счет изменения отношения расстояний приложения усилия.

Способ настройки тензореэистивного датчика давления позволяет по величине изменения предельного выходного сигнала в зависимости от температуры с достаточной точностью определить место установки ТК, в результате чего температурная погрешность уменьшается почти на порядок, Формула изобретения

1. Тенэорезисторный датчик давления, содержащий корпус в виде полого цилиндра с основанием, в котором выполнена за одно целое с ним мембрана, на которой закреплены тензорезисторы, соединенные в мостовую измерительную схему, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурной погрешности чувствительности, в него введено термокомпенсационное кольцо, которое установлено с натягом на цилиндре корпуса, причем кольцо выполнено из материала с температурным коэффициентом ли-, неиного расширения СТКЛР) отличным от (ТКЛР материала корпуса.

2, Способ настройки тенэорезисторного датчика давления, включающий определение температурной погрешности чувствительности AU датчика и изменение натяга мембраны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурной погрешности чувствительности датчика, до измерения температурной чувствительности замеряют расстояние I между серединой основания цилиндра корпуса и термокомпенсационным кольцом, а затем после замера температурной погрешности чувствительности

AUk< изменяют натяг мембраны путем смещения кольца на величину Л, определяеAU, мую из соотношения A I = I - -т- -, причем материал термокомпенсационного кольца выбирают с меньшим ТКЛР, чем ТКЛР материала корпуса при положительной температурной погрешности чувствительности датчика, и с большим — при отрицательной.