Емкостный матричный датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления на поверхности объекта без дренирования. Сущность изобрете/ -4 ,ния: изобретение позволяет измерять высокие уровни пульсации давления при наличии высоких уровней статического давления. Конструкция датчика содержит четыре слоя (1, 3, 4, 8) диэлектрической пленки (металлизированных и неметаллизированных ). Ячейки (14) перфорации выполнены в металлической фольге четвертой пленки глухими и объединены с мембранами (12) чувствительных элементов давления. На одной подложке диэлектрика формируют несколько штук чувствительных элементов . Отношение глубины ячейки перфорации к толщине общей обкладки конденсатора находится в пределах от 0,1 до 10. Отношение толщины слоя фольги к толщине четвертой диэлектрической пленки (8) выбирают от 0,25 до 10. 1 ил. ff-S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (39) (! 1) (Я)5 G 01 L 9/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ОО Я с

С

I-д d

1Ф

18 7

4 б б

Е

Cr

tC

tg.

Ю

Р г (21) 4931269/10 (22) 25.04.91 (46) 07.07.93. Бюл, N 25 (71) Центральный аэрогидродинамический институт им, проф, Н, Е.Жуковского (72) А.А,Казарян (73) Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е.Жуковского (56) Акустический журнал,т.ХХХ,М 4, 1984, с.

428-431, Recherche Aегоspattgle Аппее, 1982,п.3 (Мае-J uin),c. 177-186. (54) ЕМКОСТНЫЙ МАТРИЧН6!Й ДАТЧИК

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления на поверхйости объекта без дренирования. Сущность изобретения: изобретение позволяет измерять высокие уровни пульсации давления при наличии высоких уровней статического давления. Конструкция датчика содержит четыре слоя (1. 3, 4, 8) диэлектрической пленки (металлизированных и неметаллизированных). Ячейки (14) перфорации выполнены в металлической фольге четвертой пленки глухими и объединены с мембранами (12) чувствительных элементов давления.

На одной подложке диэлектрика формируют несколько штук чувствительных элементов. Отношение глубины ячейки перфорации к толщине общей обкладки конденсатора находится в пределах от 0,1 до

10. Отношение толщины слоя фольги к толщине четвертой диэлектрической пленки (8) выбирают от 0,25 до 10. 1 ил.

1827018

10 ры ЧЭ датчиков находятся в пределах от 4х6

15: до бх 9 мм. Отсюда и следует, что диаметр ячейки 14 может находиться в пределах от

25 ской усталости

Чувствительность датчика повышается за счет замены перфорированной диэлектрической пленки из фольги, в сравнении с

35 чувствительностью датчика-прототипа, Принцип работы датчика. При изменении давления Р металлическая пленка 12 (мембрана) изгибается внутрь ячейки перфорации

14, объединенной обкладки 13, а емкость С

40 изменяется пропорционально давлению на величину ЛС, При этом выходное напряжение, снимаемое с выводов 7 ЧЭ давления, пропорционально напряжению поляризаЛС ции и отношению — - U. По изменению емкости судят. о давлении, .Формула изобретения

Емкостный матричный датчик давления, содержащий четыре диэлектрические пленки, соединенные клеевым соединением в пакет, первая из которых является основакием датчика и на ее верхней поверхности нанесен первый экран, а также содержащий обкладки конденсаторов, о т л и ч а ю щ и йИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

"измерения давлений при акустических испытаниях авиационной техники.

Цель изобретения -- увеличение верхне- 5

ro диапазона нагружения датчика и повышение надежности, На чертеже изображены отдельные элементы и конструкция датчика давления.

Датчик имеет основу 1 со сплошным экраном 2 из металлизированной пленки, . изоляционную диэлектрическую пленку 3 (см. сеч. В-В). Третья диэлектрическая пленка 4 на нижней поверхности содержит обкладки 5,-экран 6 и выводы 7 (см. сеч, А-А).

Четвертая пленка 8 из диэлектрической пленки содержит пленку из металлической фольги с выводом 9, экраном 10; опорным отверстием 11, мембраной 12, объединенную обкладку 13, перфорированные ячейки

14, канавки 15 и отверстия 16 диаметром d2.

Пленки между собой и на поверхности изделия скрепляют клеем, Диэлектрическую пленку 8 изготавливают из фольги. Марку металла и полиамидокислотного лака выбирают исходя из условия и характера проводимого эксперимента.

На поверхности фольги наносят лак и по известной технологии получают толщину четвертой диэлектрической пленки 8 (t = 10 .;. 40 мкм). Затем на поверхности фольги методом фотолитографии образуют ячейки перфорации 14 (диаметром 3 ... 6 мм, высотой tz = 5 ... 50 мкм с объединенной мембраной 12 (толщиной t> = 5 ... 50 мкм), экраном

10 и выводом 9. Диаметр ячейки перфорации на поверхности металлической фольги

3 ... 6 мм. Ячейки перфорации 14,мембрану

12 и обкладки 13 изготавливают из одного целого куска металлической фольги матричного или одноштучного исполнения, Датчик такой конструкции способен измерить высокие уровни пульсации давления при наличии высоких уровней статического давления в зависимости от материала выбранной металлической фольги. Диэлектрическая пленка 8 из . металлической фольги одновременно является хорошей защитой первой, второй,. третьей диэлектрических пленок(1, 3, 4) и слоев клея от акустических усталостных воздействий и остаточных деформаций. На поверхности третьей диэлектрической пленки 4 образованы обкладки 5, экран 6 и выводы 7 способом вакуумной 5 металлизации через маски. Толщину диэлектрических пленок 1, 3, 4 выбирают 10 ...

20 мкм. Диаметр отверстия 11 d> на поверхности перфорированной пленки больше ширины канавки 1. в 1.3 ... 1,5 раза, что выбрано из техйологических соображений и одновременно позволяет выравнивать статическое давление при проведении экспе- . риментов в аэродинамических трубах, Реальные размеры канавки 15 от 0,8до 1 мм, Диаметр отверстия 16 на диэлектрической пленке 8 меньше диаметра отверстия (dz <

di) на поверхности перфорированной фольги в 10 ... 15 раз. что обусловлено тем, что при увеличении диаметра dg указанной величины в процессе аэродинамического эксперимента возможно механическое повреждение пленки. Рациональные разме0,5 до 6 мм, Выбор отношения высоты t2 ячейки l4 перфорированной металлической фольги к толщине ti объединенной обкладки

13 конденсатора больше в 0.1 ... 10 раза, Выбор отношения общей толщины фольги к толщине диэлектрической фольги 8

t1 +t2

t в пределах от 0,25 до 10 обеспечивает хорошую защиту датчика от акустиче-

Помехозащищенность датчика повышается за счет увеличения толщины фольги, которая является хорошей защитой от внешних воздействий обкладок 5 и выводов

7. с я тем, что, с целью увеличения верхнего предела измеряемого давления и повышения надежности, в нем на нижней поверхности третьей пленки сформированы обкладки кондечсаторов с выводами и с зазором от

1827018

Составитель А.Казарян

Техред М.Моргентал

Корректор fl..Пилипенко

Редактор З.Ходакова

Заказ 2331, Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 них сформирован второй экран. а на нижней поверхности четвертой пленки нанесен слой металлической фольги, в котором сформированы глухие отверстия. общая обклад- . ка конденсаторов с выводом, и с зазором от них сформирован третий экран, при этом глухие отверстия расположены над обкладками конденсаторов и соединены между собой канавками. которые сообщены с атмосферой с помощью отверстия, выполненного в четвертой пленке, причем отношение глубины глухого отверстия к толщине общей обкладки находится в пределах 0,15 10,0, а отношение толщины слоя металлической фольги к толщине четвертой диэлектрической пленки находится в пределах 0,25 — 10,0.