Датчик механических усилий

 

" . Ф:1й. и В. Л. Серебренников

- " --.1

1

I

Институт физики им. Л. В. Киренского СО АН CCCP

4 (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для преобразования механических усилий в электрические величины.

Известно устройство для измерения давления в жидкостях и газах, содержащее монокристаллическую подложку иэ окиси магния со слоем кобальтового феррита, на который нанесена пленка, ферромагнитного металла .- с отрицательной магнитострикцией f1 ) . о

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность и сложное конструктивное выполнение.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик механических усилий, содержащий монокристаллическую подложку из окиси магния, пленочный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пленzo ки никеля и электрические контакты.

Работа датчика основана на использовании плоского эффекта Холла в тон2 кой монокристаллической пленке никеля, жестко связанной с монокристаллической подложкой иэ окиси магния. Измеряемое усилие прикладывается к двум боковым граням подложки. Сигнал возникает вследствие поворота вектора намагниченности в плоскости пленки иэ-за возникающих в пленке упругих напряжений (2) .

Недостатком данного датчика является его низкая чувствительность и невозможность измерения гидростатического давления.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике, содержащем монокристаллическую подложку иэ окиси магния, пленочный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пленки никеля, и электрические контакты, толщина пленки никеля составляет

350-450 А .

Датчик механических усилий, содержаший монокристаллическую подложку иэ окиси магния, пленочный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пленки никеля, и электрические контакты, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, толшина пленки никео ля составляет 350«450 А .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 674510, кл, G 01 4 1/14, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

% 573727, кл. G 01 Ь 1/12, 1975 (прототип ), 3 97990

На фиг. 1 изображен датчик механических усилий; на фиг. 2 - схема as менения намагниченности пленки от давления; на фиг. 3 - зависимость Холловской разности потенциалов от величины гидростатического давления.

Датчик содержит монокристалличес; кую подложку 1 иэ окиси магния, пленочный чувствительный элемент, выполнен: ный в виде монокристаллическф1 пленки 10

2 никеля толшнной 350-450 А, токовые контакты 3 и 4 и контакты 5 и 6 для съема сигнала, Монокристаллическая пленка никеля осаждается на подложку методом вакуумного напыления. Подлож- iÇ

«а во время .напыления пленки должна иметь температуру около 200 С. Электрические контакты наносят на поверх- ность пленки никеля вакуумным напылением контактного металла, например се- 20 ребра.

Датчик работает следуюшим образом.

При отсутствии давления намагниченность пленки никеля лежит в плоскости пленки под,.углом 45 к линии тока. 25

Ориентация намагниченнЬсти задается кристаллографической анизотропией пленки. В это время на боковых контактах

:пленки будет разность потенциалов (плос. кий эффект Холла). Эта разность потен- 30 циалов имеет максимальную величину н может быть уменьшена и результате перехода пленки в закритическое" состояние. Последнее характеризуется тем, что пленка разбивается на микрополосовые домены, векторы намагниченности которых поочередно отклоняются от плос.кости пленки вверх и вниз (фиг, 2)

В результате плоскостная компонента намагниченности уменьшается и величи- щ

1, 4 на плоского эффекта Холла тоже уменьшается. Переход пленки в закритическое состояние может происходить под влиянием давления, С увеличением давления увеличивается угол отклонения векторов намагниченности от плоскости пленки, а следовательно, уменьшается компонента намагниченности в плоскости пленки, Это приводит к соответствуюшему уменьшению плоского эффекта Холла.

При снятии измеряемого усилия векторы намагниченности в микрополосовых доменах возвращаются в плоскость пленки, в результате чего доменная структура исчезает.

Изобретение. позволяет с высокой чувствительностью измерять как гидростатнческое давление, так и однонаправленные механические усилия.

Формула и э о б р е т е н и я

Фиг.Z

979901

"хол()

И би (ур )

Составитель А. Елкин

Редактор В. Иванова Техред С.Мигунова Корректор М. Шароши

Заказ 9345/29 Тираж 887 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, 4