Устройство для измерения давления

 

Датчик давления предназначен для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды. Целью изобретения является уменьшение температурной погрешности в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды за счет более точного восприятия терморезисторами температуры соответствующих тензорезисторов с раздельным учетом температуры каждого тензорезистора. Цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, мембрану, тензорезисторный мост, сформированный на мембране из тензорезисторов 4, 5, 6, 7, и терморезисторы 8, 9, 10, 11, совмещенные с соответствующими тензорезисторами в соответствии с предлагаемым изобретением. Тензорезисторы и терморезисторы выполнены непосредственно соприкасающимися друг с другом по наибольшей поверхности и сформированы из полупроводникового материала разного типа проводимости, а тензорезисторы и терморезисторы запитываются напряжением разной полярности, причем резисторы P-проводимости запитываются напряжением отрицательной полярности, а резисторы N-проводимости - напряжением положительной полярности. Кроме того, в соответствии с изобретением, каждый терморезистор имеет только по одной контактной площадке, а общим выводом служит одна из контактных площадок тензорезисторного моста. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 L9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4481970/10 (22) 13.09.88 (46) 07.08.91. Бюл. hh 29 (72) Е.M.Áeëoçóáîâ и В.П.Маланин (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1569613, кл. G 01 L 9/04, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Датчик давления предназначен для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды. Целью изобретения является уменьшение температурной погрешности в условиях нестационарной температуры измеряемой среды за счет более точного восприятия терморезисторами температуры соответствующих тензорезисторов с раздельным учетом температуры каждого тензорезистора. Цель достигается тем, что в датчике давления, Изобретение относится к измеритель.ной технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды (термоуда ра).

Целью изобретения является повыше. ние точности измерения давления в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды.

На фиг.1 изображен датчик давления, общий вид; на фиг.2 — фрагмент узла 1 на фиг.1; на фиг.3 — датчик со снятым коопусом, „„SU „„1668881 А1 содержащем корпус, мембрану, тензорезисторный мост. сФоомиоованный на мембране - из тензорезисторов 4, 5, 6, 7, и терморезисторы 8,9,10,11, совмещенные с соответствующими тензорезисторами в соответствии с предлагаемым изобретением.

Тензореэисторы и терморезисторы выполнены непосредственно соприкасающимися друг с другом по наибольшей поверхности и сформированы из полупроводникового материала разного типа проводимости, а тензорезисторы и термореэисторы запитываются напряжением разной полярности, причем резисторы р-проводимости эапитываются напряжением отрицательной полярности, а резисторы и-проводимости— напряжением положительной полярности.

Кроме того, в соответствии с изобретением, каждый термореэистор имеет только по одной контактной площадке, а общим выводом служит одна из контактных площадок тензорезисторного моста, 4 ил. вид сверху: на фиг.4 — схема соединений . ОО резисторов в устройстве. ОО

Датчик давления содержит корпус 1, QQ мембрану 2, тензорезисторный мост 3 из а тензорезисторов 4,5,6,7. сформированный на мембране, и терморезисторы 8,9,10.11, со- р вмещенные с соответствующими тензорезисторами 4,5,6,7. Мембрана выполнена иэ

%605k монокристалла кремния и-типа проводимости, Тензорезисторы 4,5,6,7 и их коммутационные области 12 выполнены и-типа проводимости. Поверхностное сопротивление тензорезисторов на порядок больше поверхностного сопротивления коммутационных областей 11. Терморезисторы 8,9.10,11 и их

1668881

30 коммутационные области 13 выполнены ртипа проводимости. Поверхностное сопротивление терморезисторов 8,9,10,11 на три порядка больше поверхностного сопротивления коммутационных областей 13. Тензореэисторы и терморезисторы выполнены непосредствен но соп ри касающимися друг с другом по наибольшей поверхности. Тензорезисторы и терморезисторы запитываются напряжением различной полярности, причем терморезисторы р-проводимости запитываются напряжением отрицательной полярности, а тензорезисторы и-проводимости запитываются напряжением положительной полярности, Коммутационные. области тензорезисторного моста соединены с контактными площадками 14. Коммутационные области терморезисторов соединены с контактными площадками 15.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии на мембрану давления в ней возникают напряжения и деформации. Тензореэисторы воспринимают деформации, сопротивление их изменяется, Изменение сопротивлений тензарезисторов преобразуется мостовой схемой в выходной сигнал. При изменении температуры измеряемой среды температура тензорезисторов изменяется, его характеристики также изменяются. Так как тензореэисторы и терморезисторы выполнены непосредственно соприкасающимися друг с другом по наибольшей поверхности, то температура терморезисторов с высокой точностью отслеживает температуру тензорезисторов вследствие малого термического сопротивления р-п-перехода, образующегося между тензорезистором и терморезистором вследствие того, что тензорезисторы и терморезисторы запитываются напряженисм разной полярности, В связи с тем, что резисторы р-проводимости запитываются напряжением отрицательной полярности, а резисторы и-проводимости напря>кением положительной полярности, то сопротивление р-и-перехода будет значительным, Вследствие этого взаимное вли яние терморезисторов на тензорезисторы будет несущественным.

Изменение сопротивления терморезисторов от температуры совместно с выходи ным сигналом тензомоста подается на вход микропроцессорного устройства (на фиг.1 не показано), s котором запрограммирована индивидуальная корреляционная характеристика выходного сигнала тензомоста или выходного сигнала терморезисторного моста или выходных сигналов р-и-переходов. B результате на выходе микропроцессорного устройства получается сигнал, не зависящий от температуры .

Преимуществом устройства является уменьшение в 3 — 4 раза аддитивной температурной погрешности в условиях воздействия . нестационарной температуры измеряемой среды за счет более точного восприятия термореэисторами температуры соответствующих тензорезисторов и возможности отдельного учета. температуры каждого из тензорезисторов. Индивидуальный учет температуры каждого тензорезистора позволяет учесть индивидуальные температурные характеристики каждого тензорезистора, а также индивидуальную температуру каждого тензорезистора при произвольном распределении температур бтдельных тензорезисторов в случае воздействия нестационарной температуры измеряемой среды.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, включающее датчик давления, содержащий корпус, закрепленную в корпусе полупроводниковую мембрану и-типа проводимости, расположенные на мембране четыре тензорезистора, соединенные в измерительный мост, и четыре терморезистора, закрепленные соответственно на текзорезисторах, и контактные площадки, расположенные на мембране, а также включающее источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях воздействия нестационарных температур, в нем тензорезисторы выполнены ll-типа проводимости, à TGpMQ" резисторы — р-типа проводимости, при этом на мембране сформированы коммутационные участки р-типа проводимости, которыми тензорезисторы соединены с контактными площадками, причем терморезисторы соединены в дополнительный измерительный мост, диагональ которого подключена к "минусу" источника питания, а диагональ измерительного моста — к "плюсу" источника питания.

1668881 г, б

Раг. 2 ;)01

12

Ц

14

1668881

Составитель О.Слюсарев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Редактор Г,Наджарян

Заказ 2650 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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