Измерительный преобразователь давления

 

(ii) 586346

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.11.76 (21) 2417001/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12,77. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 03.01.78 (51) М Кл а G 01Ь9/14

G 01L 11/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531.787(088.8) по, делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. М. Викулин, Л. Ф, Викулина, М. А. Глауберман, В. И. Петрищев и И. П. Шнайдер

Одесский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. И. И. Мечникова (71) Заявитель (54) ИЗМБРИ I ÅJ1ÜÍÛÉ ПРБОЬРАЗОВАТ1 .ЛЬ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к магнитомодуляционным преобразователям и может быть использовано в устройствах для измерения давления.

Известны магнитомодуляционные преобразователи давления, у которых магнитометр выполнен, например, в виде магниторезистора (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь давления, содержащий упругий чувствительный элемент, связанный с магнитом, и магнитометр, выполненный в виде датчика Холла (2).

Недостатком такого преобразователя является малый выходной сигнал. Это приводит к необходимости введения усилителя, что уменьшает чувствительность преобразователя и усложняет конструкцию устройства в целом.

Цель изобретения — увеличение чувствительности преобразователя давления и упрощение конструкции.

Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе давления магнитометр выполнен в:виде планарного двухколлекторного транзистора, база которого снабжена двумя омическими электроконтактами.

На фиг. 1 схематически показан преобразователь давления; на фиг. 2 показана планарная структура магнитометра.

Преобразователь содержит корпус 1, упругую мембрану 2, постоянный магнит 3 и магнитометр 4.

Магнитометр представляет собой планар5 ный двухколлекторный транзистор, содержащий исходный полупроводник 5, базу б контакты 7 и 8 к ней, эмиттер 9 и коллекторы

10 и 11.

На фиг. 3 приведена электронная схема

10 включения двухколлекторного транзистора, где 12 — сопротивления нагрузки, 13 — сопротивление базы, 14 — сопротивление эмиттера 9, 15 — вольтметр проградуированный в кг/см, 16 — батарея.

15 Принцип действия двухколлекторного транзистора основан на изменении в магнитном поле траектории движения инжектированных эмиттером 9 носителей заряда в базу б, и следовательно перераспределения их между

20 двумя коллекторами 10 и 11. При отсутствии давления упругая мембрана 2, а значит и постоянный магнит 3, укрепленный на ней, находятся на таком расстоянии от магнитометра 4, при котором величина магнитной

25 индукции, образованная постоянным магнитом 3, на порядок превышает величину индукции магнитного поля земли, что позволяет устранить его влияние на тензометрические измерения. Сигнал, возникающий при

30 этом на коллекторах 10 и 11, компенсируется с помощью сопротивлений 12, так, чтобы при

586346

3 отсутствии давления регистрирующий прибор показывал нуль.

При наличии давления магнит 3, укрепленный на мембране 2, приближается к магнитометру 4, увеличивая магнитный поток, пронизывающий его, при этом происходит более перераспределение инжектированных носителей заряда между коллекторами 10 и 11. Соответственно ток одного коллектора, например коллектора 10, увеличивается, а другого коллектора 11 уменьшается, что приводит к появлению напряжения между двумя коллекторами 10 и 11.

Таким образом, увеличение (уменьшение) давления приводит к увеличению (уменьшению) регистрирующего сигнала. Поскольку перераспределение носителей происходит под действием силы Лоренца, которая пропорциональна скорости движения носителей заряда, увеличение электрического поля в базе

6 двухколлекторного транзистора приводит к росту магниточувствительности.

В качестве магнитометра 4 используют специальную конструкцию двухколлекторного транзистора. Особенностью этойконструкции является наличие двух омических контактов 7 и 8 к базе 6 транзистора. Такая конструкция позволяет легко регулировать величину электрического поля в базе 6 двухколлекторного транзистора и тем самым скорость движения носителей заряда в базе 6.

Кроме того, при пропускании тока через омические контакты 7 и 8 в базе 6 появляется

ЭДС Холла, возникающая при пропускании тока основных носителей через базу 6, которая способствует перераспределению инжектированных эмиттером 9 носителей заряда между коллекторами 10 и 11 и соответственно увеличивается чувствительность прибора.

Простым увеличением тока эмиттера 9 повышение магниточувствительности не достигается, так как одновременно с ростом тока

5 эмиттера 9 происходит увеличение концентрации носителей заряда вблизи него и напряженность поля в этой области базы:6 практически не увеличивается. Таким образом, чувствительность преобразователя давления уве10 личивается и выходной сигнал от него может подаваться непосредственно на регистрирующий прибор, без использования усилителя в электронной цепи.

Предлагаемый преобразователь может

15 быть использован и в других измерительных устройствах, например в измерителях скорости, основанных на измерении разности давлений. Магнитометр, который входит в преобразователь давления, может быть приме20 нен в конструкциях измерителей перемещения, ускорения и т. д.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь давления, 25 содержащий корпус, упругий монометрический чувствительный элемент, связанный с магнитом, и магнитометр, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и упрощения конструкции, в нем магни30 тометр выполнен в виде планарного двухколлекторного транзистора, база которого снабжена двумя омическими электроконтактами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Авторское свидетельство СССР № 410271, кл. G 011 9/14, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР№310145, кл. G 011 13/02, 1969.

586346 ры/о ум ym ET

Рие. 3

Составитель О, Полев

Редактор Т. Рыбакова Техред И. Михайлова Корректор И, Позняковская

Заказ 2902/8 Изд. № 1032 Тираж 1109 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2