Преобразователь линейных перемещений
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ссноз Советских
Социалистических
Республик
«п 691678 (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл.2 (22) Заявлено 14.0з78 (21) 2ь91876/18-28
G 01 В 7/00
G 08 С 9/08 с присоединением заявки М
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК;З1
: 531.14 (088.8) Опубликовано 1Ы0.79, Бюллетень HP 38
Дата опубликования описания 15,10,79 (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Изобретение относится к контрольйо-. измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерени я микроперемещений .
Известны преобразователи перемещений, основанные на использовании проводимости канала МОП илч МДПструктуры„ которая индуцируется в ней приложенным к ее затвору напряжением f,11 . Электрод затвора обладает воэможностью механического перемещения и отделен слоем диэлектрика от поверхности полупроводяиковой структуры. В таком преобразователе ток стока зависит от положения под- 15 вижного электрода затвора.
Недостатком известного преобразователя является сложность его конструкции, связанная с выполнением подвижного затвора.
Наиболее близким техническим решениеч к изобретению является преобразователь линейных перемещений содержащий корпус, заполненный дву- 25 мя слоями жидкого диэлектрика и разделяющим их слоем электролита, рас-. положенный внутри корпуса и жестко связываемый с объектом перемещения подвижный электрод, состоящий из оболочки и размещенного в ней чувст. вительного элемента, неподвижный электрод, расположенный в слое электролита, источник питания и регистрирующий прибор . Подвижный электрод и размещенный внутри него чувствительный элемент-проводник, присоединенный к одному концу этого электрода, подключены противоположными концами к источнику питания переменного тока и образуют делитель напряжения, с которого осу- . ществляется съем переменного электрического сигнала, зависящего. от положения подвижного электрода через слой электролита (21.
Недостатками известного преобразователя являются ограниченная точность измерения перемещений, обусловленная его низкой чувствительнос-, тью, и значительная потребляемая мощность, обусловленная малым, значением электрического сопротивления подвижного электрода.
Целью изобретения является повышение точности измерения микроперемещеннй.
Цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде
631678
МДП-структуры, расстояние между
"истоком и стоком которой изменяется по линейному закону по ширине канала, а обслочка подвижного электрода выполнена из диэлектрика, один полюс источника питания постоянного тока подключен к неподвижному электроду и через регистрирующий прибор — к стоку МДП-структуры, а второй полюс - к полупроводниковой подложке и к истоку МДП-структуры.
Яа фиг . 1 схематически показана конструкция преобразователя; На фиг. 2 — разрез A-А на фиг. 1.
Преобразователь содержит корпус 1, заполненный тремя слоями 2, 3, 4 несмешивающихся жидкостей, подвижный электрод 5, состоящий иэ оболочки 6 и размещенного в ней чувствительного элемента, выполненного в виде
МДП-структуры, и неподвижный электрод 7, МДП-структура представляет собой полупроводниковую подложку 8 одного типа проводимости со сформированнйчи в ней, областями истока 9 и стока 10 другого типа прбводимости
Расстояние (q между истоком 9 и стоком 10 МДП-структуры изменяется но линейному закону (в общем случае изменение расстояния может быть и нелинейньм) . Слби 2 и 4 жидкостей— диэлектрики, а слой 3 представляет собой электролит, т. е. является токопроводящим. удельные веса жидкостей в слоях 2, 3 и 4 равны соот iетственно d<, и, d з и связаны следующим соотношением d 1 > й,с.с1,.: .З5
Верхний слой 4 диэлектрика должен . быть нелетучим для предупрекдейия испарения слоев 2 и :3. Слой 3 электролита, охватывающий МДП-структуру, выполняет Функции электрода-затвора 4Q этбй структуры. К нему с помощью неподвижного электрода 7 подведено напряжение источника 11 постоянного тока.Тот же полюс источника-постоян- "його тока присоединен через регист-рирующий прибор 12 к стоку МДП-струк45 туры и обесйечивает величину тока стока, Противоположный полюс источника подключен к полупроводниковой подложке 8 и к истоку 9 МДП-структуры.
Преобразователь работает следующим образом.
Прн перемещении пбдвижного электрода относительно корпуса преобразователя изменяется площадь затвора
Р что обуславливает соответствующее изменение тока стока, регистрируемое приборсм 12. Изменение тока, протекающего через МДП-структуру
Г находится в прямолинейной зависимости от величины перемещения (по вертикали) слоя 3 электролита относительно подвижного электрода преобразователя.
Формула изобретения
Преобразователь линейных переме щений, содержащий корпус, заполненный двумя слоями жидкого диэлектрика и разделяющим их слоем электролита„ расположенный внутри корпуса и жестко связываемый с объектом перемещения подвижный электрод, состоящий из оболочки и размещенного в ней чувствительного элемента, неподвижный электрод, расположенный в,слое электролита, источййк питания и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ .и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения мнкроперемещений, чувствительный элемент выполнен в виде МДП-структуры, расстояние между истоком и стоком которой изменяется по линейному закону по ширине канала, а оболочка подвижного электрода выполнена из диэлектрика, один полюс источника питания постоянного тока подключен " к"неподвижному электроду и через регистрирующий прибор— к стоку МДП--структуры, а второй полюс — к полупроводниковой подложке и к истоку МДП-структуры.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 ° Делитель напряженИя на МДПтранзисторе, ТИИЭР Р 10, т.59, 1971, с. 189-190.
2. Авторское свидетельство СССР
9 341067, кл. G 08 С 9/08, 1968 (прототип) ..
691678
Фиг.1Фиг. 2
Составитель С.Скрыпник
Редактор Н.Аристова Техред М.Петко Корректор Г.РИаетник
Заказ 6200/30 Тираж 866 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4
