Датчик давления

 

то . .- .. с -..„<

О П-И --С А"Й И Е

И306РЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистичесюа

Республик »672525

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.06.77 (21) 2497514/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

G 01 L9/06

Гюсударстеоннвй номнтот ссср оо делам нзооретоннй н отнрытнй

Опубликовано 05.07.79. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 15.07.79 (53) УД К 531. 787 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. И. Будыко, Ю. М. Волокобинский, Ю. В. Духнин, В. Э. Коганер, Ю. В. Кобзев, К. В. Смирнов и Е. Ф. Тифанюк

Центральный научно-исследовательский и конструкторский институт топливной аппаратуры автотракторных и стационарных двигателей и Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявители (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано при измерении давления быстроизменяющихся процессов.

Известен датчик давления с кремниевой мембраной (1) .

Этот датчик имеет довольно сложное компенсирующее схемное устройство для устранения температурного дрейфа прибора.

Наиболее близок к предлагаемому датчик абсолютного давления, содержащий мембрану с тензорезисторами на воспринимающей давление части, соединенными в измерительную схему, полости измерительного и опорного давлений, разделенные воспринимающей давление частью мембраны, и компенсирующие тензорезисторы, расположенные на не воспринимающей давление части мембраныЯЗ.

Однако схема, примененная в этом датчике, сложна в изготовлении и настройке и принципиально не может полностью компенсировать температурного изменения тензочувствительности.

Цель изобретения — повышение температурной стабильности выходного сигнала измерительной схемы датчика при одновременном упрощении конструкции и технологии изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в известном датчике давления, содержащем мембрану с тензорезисторами на воспринимающей давление части, соединенными в измерительную схему, полости измеряемого и опорно: о давлений, разделенные воспринимающей давление частью мембраны, и ком пенсирующие тензорезисторы, расположенные на не воспринимающей давление части мембраны, невоспринимающая часть мембраны жестко зафиксирована в дефорпрованном состоянии.

Термокомпенсирующие тензорезисторы находятся в одном и том же жестко зафиксированном деформированном положении, что позволяет получить в чистом виде сигнал термокомпенсации по изменению тензочувствительности компенсационной схемы.

На фиг. 1 представлен общий вид дат|о чика давления в разрезе, на фиг. 2 — электрическая схема датчика.

Датчик содержит мембрану из монокристаллического кремния с воспринимающей давление частью 1 и не воспринимающей

672525

Фо рлдн ула изобретения

Vïèò

ГО 4 ГО У моиг. /

Составитель В. Козлов

Техред О. Луговая Корректор Г. Назарова

Тираж 1089 Подписное

Редактор Б. Федотов

Заказ 3880/43

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 давление частью 2. Воспринимающая часть, отделяющая полость измеряемого давления

3 от вакуумированной полости 4, укреплена на опорном кольце 5. Невоспринимающая часть мембраны зафиксирована в деформированном положении при помощи опорного кольца 6, несколько отличного Ilo высоте от кольца 5, и разгружена оТ воздействия окружающей среды, так как полость 7 сообщена с атмосферой через отверстия 8 в базе 9. Как на воспринимающей, так и на невоспринимаюгцей частях мембраны размещены полупроводниковые тензорезисторы

10 и 11. Они изготовлены на кремниевой мембране по единой технологии и имеют одинаковые физические свойства, в частности температурные коэффициенты сопротивления и тензочувствительности. Группа тензорезисторов 10 соединена по схеме моста

Уитстона. Группа тензорезисторов 11 соединена аналогично. Мостовые схемы 12 и

l3 показаны на фиг. 2.

К одной из диагоналей каждого моста через регулирующий элемент 14 подводится напряжение 1.1пит источника питания 15.

С противоположной диагонали моста 12 снимается сигнал, который через дифференциальный усилитель 16 поступает на выход прибора. С противоположной диагонали моста 13 сигнал через дифференциальный усилитель 17 поступает на сумматор 18, в котором складывается с опорным напряжением.

Результирующий сигнал с сумматора подается на регулирующее устройство 14. Тензорезисторы каждого моста расположены на мембране так, что смежные плечи моста испытывают деформаци1о противоположного знака.

При изменении температуры тензорезисторов изменяется Нх тензочувствительность, а следовательно и величина сигнала, поступающего с усилителя 17 на сумматор 18.

Измененный сигнал с сумматора 18, воздействуя на устройство 14, регулирует напряжение питания мостов 12 и 13 таким образом, чтобы сигнал на выходе усилителя 17 оставался неизменным и равным по абсолютной величине опорному напряжению. Таким образом, напряжение питания мостов изменяется обратно пропорциональНо измеHc íшо тензочувствительности моста 13.

Поскольку мосты расположены на одной

10 мембране; выполнены по единой технологии и находятся в одинаковых температурных условиях, тензочувствительность каж3oIo моста изменяется в зависимости от

I температуры по одинаковой закономерности.

1$ Следовательно, выходной сигнал усилителя 16 зависит только от изменения давления.

Датчик давления, содержащий мембрану с тензорезисторами на воспринимающей давление части, соединенными в измерительную схему, полости измеряемого и опорного давлений, разделенные воспринимающей давление частью мембраны, и компенсирующие тензорезисторы, расположенные на не воспринимающей давление части мембраны, отличающийся тем, что. с целью повышения температурной стабильности вы39 ходной характеристики, невоспринимающая часть мембраны жестко зафиксирована в деформированном состоянии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ! . Заявка Франции № 2290658, эз к I. G 01 L 9/06 1976

2. Патент ClllA № 3899695, кл. 307 — 310, 1975.