Емкостной датчик давления электростатического типа

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления при повышенной температуре окружающей среды. Цель изобретения - повышение чувствительности, уменьшение габаритных размеров датчика и расширение диапазона рабочих температур, Сущность изобретения: емкостный датчик давления электростатического типа содержит тарельчатую мембрану 1 с жестким центром, на нижнюю поверхность которой напылен слой 2 серебра или золота, который служит одной из обкладок конденсатора и имеет отвод 3. Мембрана 1 опирается на выступ 4, фиксирующий ее положение относительно основания 5. Центральная часть 6 мембраны t опирается на слой 7 изолирующего материала, нанесенного на вторую обкладку 8 конденсатора, от которой выполнен второй вывод 9 через отверстие 10 в основании 5. Внутренняя полость 11 датчика может быть вакуумированэ. Рассматриваются варианты изготовления отдельных конструктивных элементов датчика. 8 з.п.ф-лы, 2 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)ю G01 1 9/12

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГоспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4919347/10 (22) 12.12.90 (46) 23,02.93. Бюл. l4 7 (71) Научно-производственное объединение

"Мотор" и Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.Д;Цветков, А,М.Зубаиров, А.П.Торгашев, M,Ï.Èâàíîâ и В,И.Зиновьев (56) Левшина E.Ñ., Новицкий П,В. Электрические измерения физических величин. Л., 1983, с.131-149.

Левшина Е.С.. Новицкий O.Â. Электри- . ческие измерения физических величин, Л,: l 983, с.142, рис.7-9д. (54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ТИПА (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления при повышенной температуре окружающей среды, Цель изобретения — по„,5U„„1796933 А1 вышение чувствительности, уменьшение габаритных размеров датчика и расширение диапазона рабочих температур. Сущность изобретения: емкостный датчик давления электростатического типа содержит та рел ьчатую мембрану 1 с жестким центром, на нижнюю поверхность которой напылен слой 2 серебра или золота, который служит одной из обкладок конденсатора и имеет отвод 3. Мембрана 1 опирается на выступ 4, фиксирующий ее положение относительно основания 5, Центральная часть 6 мембраны 1 опирается на слой 7 изолирующего материала, нанесенного на вторую обкладку 8конденсатора,,от которой выполнен второй вывод 9 через отверстие 10 в основании

5. Внутренняя полость 11 датчика может Я быть вакуумирована. Рассматриваются варианты изготовления отдельных конструктивных элементов датчика. 8 з.п,ф-лы, 2 ил, 6 7ц .ЮУ

1796933 органический каучук с толщиной слоя не менее 20 мкм, Обкладки могут быть выполнены в виде пленок, нанесенных на формо- 45

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления при повышенной температуре окружающей среды.

Известны емкостные датчики давления электростатического типа. Наиболее близ. ким к изобретению является емкостный датчик с переменным зазором, Такой датчик имеет сложную конструкцию, большие габариты и может работать в узком диапазоне температур, Цель изобретения — повышение чувствительности, уменьшение габаритных размеров датчика и расширение диапазона рабочих температур.

Цель достигается тем, что в емкостном датчике давления электростатического типа. содержащем две обкладки с изолирующим элементом, одна из которых выполнена с возможностью перемещения относительно другой, которые через выводные концы подключены к измерительной аппаратуре, подвижная обкладка выполнена в виде тарельчатой мембраны, жестко закрепленной по образующей окружности и опирающейся центральной плоской частью через изолирующий элемент на неподвижную обкладку, Для повышения чувствительности, неподвижная обкладка может быть также выполнена тарельчатой, с углом раскрытия обкладок 3-5 градусов. Для расширения пределов измерения, подвижная обкладка, выполненная в виде тарельчатой мембраны, может иметь, по крайней мере, одну кольцевую гофру, охватывающую плоскую часть тарельчатой мембраны, Изолирующий элемент может быть выполнен в виде пленки, нанесенной на неподвижную обкладку. В качестве материала изолирующего элемента может быть использована алюмооксидная керамика, а также пьезокерамика, например, ЦТС вЂ” 19, либо кремнийобразующие элементы. Изолирующий элемент может быть нанесен на подвижную обкладку, Формула изобретения

1. Емкостный датчик давления электростатического типа, содержащий две обкладки с изолирующим элементом, одна из которых выполнена с возможностью перемещения относительно другой, которые че5

На фиг. 1 приведен общий вид емкостного датчика давления; на фиг. 2 — дана расчетная зависимость емкости датчика от измеряемого давления.

Датчик (фиг.1) содержит тарельчатую мембрану 1 с жестким центром, на нижнюю поверхность которой напылен слой 2 с высокой электропроводностью (например, пленка из серебра или золота). Этот слой 2 имеет отвод 3 и служит одной из обкладок конденсатора. Мембрана 1 опирается на выступ 4, фиксирующий ее положение относительно основания 5. Плоская центральная часть 6 тарельчатой мембраны 1 опирается на тонкий слой 7 изолирующего материала, покрывающего вторую обкладку 8 конденсатора, от которой сделан второй вывод 9 через отверстие 10 в основании 5. Слой 7 может быть выполнен в виде керамической пленки толщиной от единиц микрон до 0,1 мм, либо кремнийорганического каучука толщиной не менее 20 мкм, Вторая обкладка

8 конденсатора выполняется аналогично первой..По краям мембрана 1 развальцовывается с уплотнителем или заделывается герметизирующим составом, что обеспечивает герметичность внутренней полости 11, которая может быть вакуумирована.

Датчик работает следующим образом.

При повышении давления измеряемой среды, тарельчатая мембрана 1 прогибается в средней части, при этом емкость датчика увеличивается благодаря увеличению эквивалентной площади конденсатора и уменьшению расстояния между обкладками 2 и 8, .Изменение емкости от давления близко к квадратичной зависимости (фиг.2), Датчик может иметь наружный диаметр 4 — 8 мм, толщину 1,5 мм, возможно интегральное исполнение. Возможный диапазон рабочих температур составляет от -100 до +500 C.

Наличие дополнительной центральной опоры у подвижной обкладки повышает жест кость и расширяет частотный диапазон емкостного датчика.

Особенности конструкции описанного датчика обеспечивают его повышенную надежность и низкую стоимость. рез выводные концы подключены к измерительной аппаратуре, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, уменьшения габаритных размеров датчика и расширения диапазона рабочих температур, в нем подвижная обкладка вы1796933

Составитель И, Сумцов

Твхред М.Моргентал

Редактор Т. Вагова

Корректор С. Шекмар

Заказ 645 . Тираж %щписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4l5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.гагарина, 101 полнена в виде тарельчатой мембраны, жестко закрепленной по образующей окружности и опирающейся центральной плоской частью через изолирующий элемент на неподвижную обкладку.

2. Датчик давления по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем неподвижная обкладка также выполнена тарельчатой, а угол раскрытия обкладок составляет 3-5 .

3. Датчик давления по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения пределов измерения, подвижная обкладка, выполненная в виде тарельчатой мембраны, имеет по крайней мере одну кольцевую гофру, охватывающую плоскую часть тарельчатой мембраны, 4. Датчик давления по п.1, о т л и ч à юшийся тем, что изолирующий элемент выполнен в виде пленки, нанесенной на неподвижную обкладку., 5, Датчик давления по пп.1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве материала изолирующего элемента использована алюмооксидная керамика, 6. Датчик давления по пп,1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве материала изолирующего элемента Использован кремнийорганический каучук с толщиной слоя не менее 20 мкм.

7. Датчик давления электростатического типа по пп. 1-3, отличающийся тем, . что обкладки выполнены в виде пленок, нанесенных на формообразующие элементы, 8. Датчик давления по пп.1 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью дополнительного увеличения чувствительности, в качестве материала изолирующего элемента использована пьезокерамика, например, ЦТ С=19.

9. Датчик давления по пп, 1 и 6; о т л ича ю щи йс я тем, что, иэолирующийэлемент нанесен на подвйжную обкладку.