Датчик давления
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()939983
=9 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 16. 12. 80 (21) 3221320/18 10 с присоединением заявки М— (23) Приоритет
G 01 L 9/04
1Ъсударствснный кемнтет
СССР но делам нзобретеннй н аткрытнй
Опубликовано 30. 06. 82 ° Бюллетень Р6 24
Дата опубликования описания 30. 06. 82 (53) УДК 531 .787(088.8) 11 1
В.Н. Черняев, В.Ф. Корзо, Д.Н. Гогия и P В.. Салия. .- ( (72) Авторы изобретения
Московский авиационный технологический институт им. К.Э. Циолковского
"° 4 (7I ) Заявитель (5.4) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ
Изобретение относится к технике измерения динамического давления с широким диапазоном перепада и может быть использовано в устройствах регистрации статического и динамичес-. кого давления общего назначения.
Известны датчики давления, содержащие кремниевую мембрану и расположенный на ней тензослой. Такой датчик с помощью специального клея о устанавливается на диэлектрической основе и герметизируется (1 J.
Недостаток датчиков — низкая чувствительность измерения динамического давления из-за жесткости связи
tS между мембраной и диэлектрической основой.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее мембрану, 2о слой диэлектрика,и размещенный на нем тензочувствительный слой (2 ).
Недостатком устройства является недостаточно высокая чувствительность
2 измерения при больших перепадах динамического давления, что связано с .ограниченным изменением величины полного сопротивления тензослоя при резких перепадах давления.
Цель изобретения — повышение чувствительности измерения динамического давления.
Поставленная цель достигается тем, что в датчик давления, содержащий корпус с мембраной, на которой расположен тенэочувствительный слой с контактами, введены установленный на тенэочувствительном слое переключающий диэлектрик переменной толч1ины, расположенный на нем диэлектрик той же толщины и управляющие контакты, причем диэлектрики образуют пластину постоянной толщины, а между ними установлены управляющие контакты.
На фиг. 1 изображен датчик, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.
939983
Датчик содержит корпус 1 с мембраной 2, на которой расположен тензочувствительный слой 3 с контактом
4 регистрации и контактом 5 подводящего напряжения. На слое 3 установлен 5 переключающий диэлектрик 6 переменной толщины. Его острие направлено в сторону регистрирующего контакта
Сверху переключающего диэлектрика
6 расположен диэлектрик,7, выполненный из материала с близким по величине коэффициентом динамического расширения. В диэлектрике 7 могут быть выполнены отверстия 8, в которых установлены управляющие контакты 9.
Рабочее давление P приложено нормально к поверхности мембраны.
Датчик давления работает следующим образом.
В зависимости от величины измеря- 2о емого давления и требуемой чувствительности используется больший или меньший участок тензочувствитель
I ного слоя между управляющими контактами 9. Величина чувствительности регулируется управляющим напряжением
U через контакты 9. При увеличении входного напряжения 0Вх линейно нара стает величина управляющего напряжения U. По мере роста напряжения 0 нарастает величина критического поля на контактах 9, достигая порогового значения Ео » при котором происходит переключение диэлектрика 6. Так как самым тонким является участок
35 у вершины диэлектрика 6, расположенный наиболее близко к контакту 4, то при напряжении U< срабатывает первый контакт, происходит переключение диэлектрика 6 под этим. контактом в проводящее состояние.
По мере дальнейшего увеличения управляющего напряжения 0 срабатывает второй контакт и в результате переключения воспринимающим элемен45 том становится участок до второго контакта 9, а чувствительность достигает следующего значения и т.д. Таким образом, увеличивая последовательно напряжение U, можно управлять величинои чувствительности. 50
Величина напряжения управления
J линейно нарастает по мере увеличения толщины диэлектрика 6, т.е. определяется величиной его угла и типом переключающего диэлектрика. При снятии напряжения U диэлектрик скачком переходит в исходное высокоомное состояние и далее, весь цикл измерений можно повторять вновь (стрелками на фиг. 2 показаны линии направления тока после включения рабочих участков тензочувствительного слоя)„
Для устранения нелинейных искажений и повышения чувствительности измерения динамического давления на переключающий диэлектрик.б наносят близкий по механическим характеристикам диэлектрик 7 так, чтобы по толщине и геометрическим параметрам диэлектрик 6 компенсировался встречным диэлектриком 7. В этом случае выполняются условия симметрии колебаний мембраны и не возникает нелинейных искажений. Отверстия 8 в диэлектрике 7 формируются для размещения управляющих контактов 9 на переключающем диэлектрике 6. Технологически конструкция датчика давления содержит один или несколько указанных элементов.
Предлагаемая конструкция датчика позволяет значительно повысить пределы регулирования чувствительности датчиков динамического давления, Формула изобретения
Датчик давления, содержащий корпус с мембраной, на которой расположен тензочувствительный слой с контактами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цел1ю повышения чувствительности измерения динамического давления, в него введены установленный на тензочувствительном слое переключающий диэлектрик переменной толщины, расположенный на нем диэлектрик такой же толщины и управляющие контакты, причем диэлектрики образуют пластину постоянной толщины, а между ними установлены управляющие контакты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
N 249700, кл. G 01 R 9/04, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке 6 2639977, кл. Н 01 С 17/00, 1979.(прототип).
939983 фиг.1 фиг. 2
Составитель В. Казаков
Редактор M. Голаковски Техред А. Ач Корректор А. Дзятко
Заказ 55/ 2 Тираж 7 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,
