Емкостный датчик давления

 

Емкостный датчик давления относится к приборостроению и позволяет повысить оЧность измерений за счет снижения погрешности преобразования от непараллельиости электродов. Сущность Изобретения: ёмкостный датчик давления содержит корпус 1 с мембраной 2 и неподвижным диском 4v са которых расположены электроды рабочего 8 И рпорногд 5, 6 конденсаторов. Отличительной особенностью датчика является выполнение рабочего и опорного конденсаторов с равными начальными зазорами и емкостями, причем их электроды разделены каждый на два изолирован S ных коаксиально расположенных электрода при условии равенства их начальных емкостей и следующих соотношениях размеров электродов: Rz Ri + А; Рз r9; R4- R; R6 R5 + Д; Ri4 + R/ - Яз4 0; R54 + R44 + Re4 0; Ri2 + R2 -- Ra2 tR42-R52-Re2 t- 0. где R - радиус мембраны; r0 - радиус жесткого центра мембраны; А- ширина до- . рожки между электродами ; RI - ;радиус кругового электрода первого рабочего конденсатора; Rz - внутренний радиус кольцевогр электрода второго рабочего конденсатора; R3-наружный радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора; R4, Rs, Re, R - соответствующие радиусы (в порядке возрастания) электродов первого и второго опорных конденсаторов. Выходным параметром датчика является разность емкостей разделённых электродов, как рабочего, так и опорного конденсаторов. Положительный эффект: повышается точность измерений, т.к. датчик нечувствителен к непараллеяьнорти электродов, упрощается технология изготовления такого датчика. 2 ил.: ел с 00 hO О hO 4 О

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 0f 1 9/12

ГОСУДАРСТВЕН.ОЕ ПАТЕНТНОЕ. ВЕДОМСТВО. СССР. ф ОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "ф . 00

; ЬЭ

О ЬЭ фь ; К:), К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фИ.) 4861950/10 (22) 24;08.90 . (45) 07;06..93; Бюл. 14 21

=(И):Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Д;ВЯеб едев; П.П.Степа нов е;Г;Н;:Разудалова

:@6):йатемт CiOA Й 4562742, -кл. G01 t,: 9 /12, .19&6. Авторское свидетельство СССР .Ik %522788, кл. 001 9/12; 1991.

®4):ЕМКО ТНЫЙДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

"(57) Емкостный датчик давления относится к .приборостроению и позволяет повысить

-точность измерений за счет снижения погрешности преобразования от непараллель: иоств электродов. Сущность изобретения: емкастййй -датчик давления содержит корПус 1-С мембраной 2 и неподвижным диском

4, на которых расположены электроды рабо чего 7. 8 и опорного 5. 6 конденсаторов.

Отличительной.особенностью датчика явля:ЕТся выполнение рабочего и опорного конденсаторов с равными начальными зазорами.й емкостями,. причем их электро-. ды разделены каждый на два изолирован8. Ч Х

„„5U „, 1820249 А1 ных коаксиально расположенных электрода при условии равенства их начальных емкоcreA и следующих соотношениях размеров электродов: Rg - R1+ h., йз = r, R4 - R; ВЕ =

=Re+ Ь; R1 +ф Йз 0; Й5 +R4 +Re"

-Й7 =О;В1 +Rz -.Йз +R4 -R5 --R6 +87

- О, где R - радиус мембраны; г0 — радиус жесткого центра мембраны;.Л- ширинадо- . рожки между .электродами; R1— радиус кругового электрода первого рабочего конденсатора; Rg--— внутренний радиус кольцевого электрода..второго рабочего конденсатора; йз.— наружный радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора; R4, Р5, Rs, .

R7 — соответствующие радиусЫ (в порядке - возрастания) электродов первого и второго опорных конденсаторов. Выходным пара-! метром датчика является разность емкостей разделенных электродов, как рабочего, так . и опорного конденсаторов. Положительный ф эффект: повышается точность измерений, т.к. датчик нечувствителен к непараллельцости электродов, упрощается технология изготовления такого датчика. 2 ил.

7: Ю

1&20249

Р в полость датчика, мембрана 2 прогибается, При этом, изменяется зазор и емкость рабочего конденсатора, а емкость опорного конденсатора остается неизменной, Электроды каждого конденсатора разделены на два изолированных коаксиально расположенных электрода: электроды рабочего конденсатора — на круговой, радиусом R1, и кольцевой, с радиусами 82, Йз, и размещены

10 нажестком центое мембраны, причем Йз=го, аэлектроды опорного конденсатора — на два кольцевых, с радиусами R4, Й и 86, Йт, и размещены на утолщенной недеформируемой части корпуса датчика, при.1Б чем R4=R.

Выходным параметром датчика является разность емкостей разделенных электродов, как рабочего, .так и опорного конденсаторов.

20 Функция преобразования емкостного датчика давления, при выполнении указанных выше условий для радиусов электродов, линейна при любом угле параллельности электродов и не зависит от него. При этом, как аддитивная, так и мультипликативная составляющие погрешности описанного датчика равны нулю, Преимуществом описанного емкостного датчика давления является повыше0 ние точности измерений, т.к, датчик нечувствителен к непараллельности электродов, благодаря чему также значительно упрощается технология изготовления такого датчика.

Формула изобретения

Емкостный. датчик давления, содержащий. корпус с мембраной и неподвижным . диском, на которых расположены электро-. ды рабочего и опорного конденсаторов, о т0 л и чаю щи йся тем,что. с целью повышения точности измерений за счет снижения погрешности преобразования от непараллельности электродов, рабочий и опорный конденсаторы BblllollHGHbl с равными на5 чальными зазорами и емкостями, а их элек.троды разделены, каждый на два изолированных коаксиально.расположенных электрода при условии равенства их начальных емкостей и следующих соотно0 шениях размеров электродов: где R — радиус мембраны; гр — радиус жесткого центра мембраны; Ь- ширина до- 2 рожки между электродами; Л1 —. радиус кругового электрода первого рабочего . конденсатора; Йг — -внутренний радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора; Йз — наружный радиус коль- З цевого электрода второго рабочего конденсатора; R4 — внутренний радиус кольцевого электрода первого опорного конденсатора; 85 — наружный радиус кольцевого электрода первого опорного кон- .З денсатора; R6 — внутренний радиус кольцевого электрода второго опорного конденсатора; 82- наружный радиус кольцевого электрода второго опорного конденсатора.

На фйг. 1 показан емкостный датчик . давления; на фиг. 2- схема положения электродов конденсатора.

Емкостный датчик давления (фиг. 1) содержит корпус 1 с утолщенной недеформи- 4 руемой торцевой частью, мембрану 2 с жестким центром 3 и пластину 4, где, соответственно; размещены электроды опорного 5, 6 и рабочего.7, 8 конденсаторов.

Рабочие электроды 7, 8 размещены на же- 5 стком центре 3 мембраны 2, а опорные электроды 5, 6 — на торцевой недеформируемой части корпуса. После выставки зазора за счет полосок вкладышей толщиной

d<. производят сварку пластины 4 с карпу- 5 сом 1.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления датчиками, изготавливаемыми с применением тонкопленочной микроэлектронной технологии. . Целью изобретения является повышение точности измерений за счет снижения погрешности преобразования от непараллельности электродов.

Цель достигается тем, что в емкостном датчике давления рабочий и опорный конденсаторы выполнены с равными начальными зазорами и емкостями, а их электроды разделены, каждый, на два изолированных коаксиально расположенных электрода при условии равенства их начальных емкостей и следующих соотношениях размеров электродов:

R2 = R1 + 6; R3 = го. 84 = R; R6 = 85 + Ь

R1 +82 ЙЗ =.О 85 -84 +R6 "87 =0:

R1 +R2 -R3 +R4 -R5 -86 +87.=0, Емкостный датчик давления работает следующим образом, При подаче давления

R2 R1+ Ь; Йз го, R4 R; 86 85+

R1 +Йг Йз О.

85 84 . + 86 - 87 = 0;

R1 +82 -83 +R4 -85 -86 +87 =О, где R — радиус мембраны; г — радиус жесткого центра мембраны;

1820249

4"д о <х х О O <» ac

Составитель И. Сумцов

Техред М.Моргентал Корректор M. Ткач

Редактор С. Кулакова

Заказ 2024 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., 4

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

Л вЂ” ширина дорожки между электродами;

Rq — радиус кругового электрода первого рабочего конденсатора;

Rz — внутренний радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора; йз — наружный радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора;

R4 — внутренний радиус кольцевого электрода первого опорного конденсатора;

Rs — наружный радиус кольцевого электрода первого опорного конденсатора; .

5 Яе .внутренний радиус кольцевого электрода второго опорного конденсатора:

Rz — наружный радиус кольцевого электрода второго опорного конденсатора.