Емкостный матричный датчик давления

 

Изобретение относится к емкостным матричным датчикам давления, позволяющим измерить низкий уровень давления, эквивалентный разговору человека шопотом и средней громкости. Датчик содержит пять слоев пленки, из которых три металлизированные обкладки, выводы, экраны (одна пленка используется в качестве изоляции между токоведущими частями) и упругий элемент тоже из диэлектрической пленки с отверстиями под обкладками чувствительного элемента. Верхний предел измеряемого давления 100 Па. При этом площадь обкладки прямоугольной формы выбирают в 3 . . . 3,5 раза больше от площади отверстия. Введение в датчик пленки 1 с экраном 2 позволяет снизить внешние электромагнитные помехи в 2 . . . 3 раза и, соответственно, повысить точность измерения. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений при аэродинамических и натурных испытаниях авиационной техники. Целью изобретения является повышение точности и помехозащищенности датчика. На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 4. Датчик имеет основу 1 с экраном 2 (1-й слой), изоляционную диэлектрическую пленку 3 (2-й слой) пленочную основу 4 с выводами 5, обкладками 6, экраном 7 (3-й слой), диэлектрическую пленку 8, содержащую канавки 9, 10, отверстия 11 (4-й слой). Верхняя диэлектрическая пленка 12 содержит вывод 13, мембрана 14, обкладки 15, экран 16 (5-й слой). Между диэлектрическими пленками находится клей 17. Все металлизированные пленки на поверхности полиимидной пленки наносят методом термического испарения в вакууме. При измерении давлении 4-80 дБ (0,1-0,2 Па) возникает необходимость защищать выходной сигнал экраном 2 от проникновения электромагнитных помех, т. е. защищать обкладки 6,15 и выводы 5,13. Изоляционная диэлектрическая пленка 3 изолирует обкладки 5, выводы 6 и экран 7 от экрана 2. Толщину мембраны 14, т. е. толщину верхней диэлектрической пленки 12 выбирают в 4-6 раз меньше толщины диэлектрической пленки. При измерении низких уровней давления для исключения влияния паразитных емкостных связей и электромагнитных помех на результаты измерения целесообразно увеличение площади обкладок 6,15 в 3-3,5 раза больше площади отверстия 11. При этом сохраняется прямоугольная форма обкладок (отношение длины обкладки к ширине 1,5), выходная емкость датчика увеличивается с увеличением площади обкладок. Увеличение емкости позволяет стабилизировать и повысить точность измерения выходного сигнала. Введение в конструкцию датчика основания 1 с экраном 2 позволяет снизить внешние электромагнитные помехи в 2-3 раза и, соответственно, повысить точность измерений. Датчик работает следующим образом. При действии давления возникает прогиб металлизированной пленки в объеме отверстия 11, при этом выходное напряжение, снимаемое с датчика, пропорционально напряжению поляризации датчика и, соответственно относительному изменению емкости в обкладках конденсаторов. Применение датчиков в специальных областях аэроакустики позволяет измерять пульсации давления низкого уровня (разговор человека шепотом). Это позволяет повысить эффективность аэродинамических экспериментов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1598631, кл. G 01 L 9/12, 1989.

Формула изобретения

ЕМКОСТНЫЙ МАТРИЧНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий верхнюю и нижнюю диэлектрические пленки, при этом в каждой пленке на одной из ее поверхностей сформированы металлизированные обкладки конденсаторов прямоугольной формы, их выводы и расположенные с зазором от обкладок и выводов экраны, расположенную между металлизированной поверхностью верхней пленки и нижней пленкой промежуточную диэлектрическую пленку, в которой выполнены сквозные отверстия под каждой обкладкой конденсатора, канавки, соединяющие сквозные отверстия между собой, и канал, сообщающий одно из отверстий с атмосферой, при этом промежуточная диэлектрическая пленка выполнена из материала с модулем упругости меньшим и с коэффициентом диэлектрической проницаемости большим, чем у материала верхней и нижней пленок, а толщина нижней пленки больше толщины верхней пленки в 2 - 3 раза, причем все пленки склеены друг с другом, а нижняя пленка своей металлизированной поверхностью склеена с дополнительной диэлектрической пленкой, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и помехозащищенности, в него введена дополнительная металлизированная диэлектрическая пленка, которая своей металлизированной поверхностью склеена с дополнительной диэлектрической пленкой, при этом площадь сквозного отверстия в промежуточной диэлектрической пленке меньше в 3 - 3,5 раза площади обкладки соответствующего конденсатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5