Преобразователь давления

 

Ъ

":. . мн (ОПИСАНЙ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i i) 7I 8736

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.04.78 (21) 2606165/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) M. Кл.а б 01 Ь 9/06

Государственный комитет (43) Опубликовано 28.02.80. Бюллетень № 8 (53) УДК 531.787 (088.8) по делам изобретений и открытии (45) Дата опубликования описания 28.02.80 (72) Авторы изобретения И. Н. Магден, А. П. Овчинникова, С. П. Костенко, В. А. Горбенко и А. В. Желудков (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к полупроводниковой тензометрии и может быть использовано для измерения давления в широком диапазоне.

Известен полупроводниковый тензометрический преобразователь давления, в котором давление на элемент осуществляется посредством иглы, жестко закрепленной в металлической мембране (1).

Однако этот преобразователь обладает нестабильностью характеристик.

Известен преобразователь давления, содержащий корпус, в котором установлен упругий элемент с жестким центром, имеющим сферическую поверхность, контакти- 1я рующую с чувствительным элементом, на котором размещен тензодиод,(2).

Однако этот преобразователь имеет невысокие чувствительность и надежность, так как сфера воздействует непосредственно на тензодиод.

Цель изобретения — повышение надежности и чувствительности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что ча одной стороне чувствительного элемента выполнено углубление клиновидной формы, в котором размещен жесткий центр упругого элемента, а тензодиод расположей на другой стороне чувствительного элемента.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый преобразователь давления; на фиг.2— зависимость диаметра пятна контакта от диаметра шара.

Монокристаллическая пластина 1 кремния электронного типа проводимости крепится в корпусе датчика 2. На одной стороне пластины формируется клиновидное углубление, например, методом избирательного травления, в которое помещается шар 3, жестко закрепленный в металлической мембране 4. С противоположной стороны кремниевой пластины сформирован тензодиод 5 (например, диод с барьером Шоттки).

Устройство работает следующим образом.

Под давлением распределенная нагрузка посредством мембраны и шарика преобразуется в сосредоточенную нагрузку в точках А и Б, представляющих собой пятно контакта шара с поверхностью клиновидного углубления. В точках А и Б возникают силы F и F, результирующая которых вызывает деформацию в области расположения тензодиода. В то же время появляются изгибающие моменты М и М, вследствие чего тензодиод испытывает деформацию сжатия и сдвига.

718736

Формула изобретения

d тнпна, жл

0 1 л J т dcu, trent фиг. Л фиг.!

Составитель В. Козлов

Техред В. Серякова

Корректоры: Т. Трушкина и Е. Осипова

Редактор Т, Рыбалова

Заказ 2920/4 Изд. № 170 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

При использовании изобретения увеличивается чувствительность датчиков за счет применения в пластине кремния непосредственно под диодом клиновидного углубления, концентрирующего усилие на малой площади; улучшается стабильность характеристик датчика давления по сравнению с существующими датчиками вследствие того, что давление прикладывается не со стороны контакта металл — полупроводник, 10 а с противоположной стороны кристалла; повышается надежность и долговечность датчика благодаря применению в качестве индикатора шара; при этом поверхность чувствительного элемента не разрушается, 15 так как шар давит на противоположную сторону кристалла; уменьшается гистерезис, так как давление прикладывается не к чувствительному элементу, а к полупроводниковой пластине. 20

Преобразователь давления, содержащий корпус, в котором установлен упругий элемент с жестким центром, имеющим сферическую поверхность, контактирующую с чувствительным элементом, на котором размещен тензодиод, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и йадежности, на одной стороне чувствительного элемента выполнено углубление клиновидной формы, в котором размещен жесткий центр упругого элемента, а тензодиод расположен на другой стороне чувствительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 48 — 31704, кл. 99/5/1з, 1975.

2. Кривоносов И. И. Электромеханические измерительные преобразователи давлений высокотемпературных сред. М., «Энергия», 1975, с. 68 (прототип),