Датчик гидростатического давления

сОки сОВетснихСРЕСПУБЛИК 01 Ь 9/ Госуд ственный комитет сссРпо делдм изоБ етений и отнятии ИЗОБРЕТЕНИ3 ИДф"ПГЛЬСТВУ(21) 3912333/24 (22) 09.04.85 (46) 30,11,86, (71) Львовский Бюл. 9 4ордена Линститут ими Институт при и математикВаршава, Б.И,урин87 (088.8)ское с нина полиЛенинскогокладных проби АН УССРСыдир ство СССР4, 1978.во СССР6, 1970. видетел 01 Ь 9/ идетельс01 В 7/ кл еое скл. 3 ОРИСАНИ АВТОРСКОМУ(54) ДАТЧИК ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и повышает чувствительность датчика. Чувствительный элемент 1 датчика выполнен изкристалла теллура.трубчатой формы,наторцах которого установлены герметичные заглушки 4. В исследуемой средепод действием разности давлений вполости 5 и среде чувствительный элемент 1 деформируетсяОтносительноеизменение сопротивления элемента 1характеризует давление среды. 2 ил.о 8 1-К которое Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений в жидких и газовых средах,Целью изобретения является повышение чувствительности датчика.На Фиг, 1 изображендатчик, общий вид; на Фиг. 2 - градуировочнаяхарактеристика датчика.Датчик (фиг. 1) содержит чувствительный элемент 1, к концам которого присоединены омические контакты2 и токовыводы 3. Торцы чувствительного элемента 1 закрыты герметическими заглушками 4 и образуют вместе 15с чувствительным элементом 1 замкнутую полость 5,Датчик работает следующим образом.Производится его предварительная 20градуировка на установке высокогодавления УВД. Отградуированныйдатчик подключают токовыводами 3 крегистрирующему прибору, напримерцифровому универсальному вольтметруВ 7-1 б, и измеряют его начальное сопротивление. Помещают датчик в исследуемую среду, Под действием разности давлений во внешней среде ив полости 5 происходит деформация 30чувствительного элемента 1, в результате чего изменяется сопротивление чувствительного элемента 1 междуконтактами 2, которое регистрируется измерительным прибором. Вычисляют относительное изменение сопротивления чувствительного элемента 1, покоторому из градуировочной зарактеристики (фиг.2) находят давление среды, 40Рассмотрим более детально работудатчика. При воздействии гидростати 1 еского давления на полый чувствительный элемент, который одновременно является и воспринимающим элементом, в нем возникает сложно-напряженное состояние, которое может бытьпредставлено в виде гидростатическом го сжатия г3внутренний радиус трубчатогокристалла;его внешнийрадиус,1в -- раз больше чем иэ 1-К"Ъ меряемое давление, и одноосных напряжений 1 и ,1 г 1 гР- Р(2) которые увеличиваются по абсолютной .величине от наружной поверхноститрубки к внутренней. В таком датчикепроисходит увеличение чувствительнос 1ти за счет увеличения в враз1-К"давления воспринимающего чувствитель" ного элемента по сравнению с измеряемым давлением. Это увеличение чувствительности связано с уменьшением чувствительного элемента. Однако напряжения Г, иТа также приводят к приращению сопротивления чувствительного элемента, которое, суммируясь с приращением, вызванным гидростатической частью тензора внутренних напряжений, дает повьппение чувствительности, что установлено экспериментально. Этот эффект возможен только в анизотропных телах, в том числе в полупроводниках, в которых особенности зонного строения обеспечивают суммирование эффектов пьезосопротивления, вызванных гидростатическим сжатием и одноосным растяжением (теллур), Проведенные эксперименты подтвердили возникновение этого эффекта (фиг, 2). Так для К = 0,67 чувствительность увеличивалась более чем в 10 раз а за счет снижения жесткос 1ти она может увеличиться в 1 (1-К ) в 2 раза,Таким образом, положительный эффект от использования изобретения достигается за счет применения нитевидного кристалла теллура трубчатой формы,. обладающего сильной анизотропией электрических и пьезоэлектрических свойств, выбора полупроводникового материала, обладающего высокой пьезочувствительностью, сум" мирования эффектов, вызванных гидро- статическим давлением и одноосными растяжениями.Установим связь между К и верхним пределом .измеряемого давления Р., На внутренней поверхности трубчатого кристалла напряжения радиальное(б) и тангенциальное(о ) соот 9 ветственно равны1273988 4о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения чувствительности,полупроводниковый чувствительный элемент выполнен из кристалла теллура,имеющего трубчатую форму, на торцахкоторого установлены герметичныезаглушки, при этом отношение внутреннего радиуса г трубчатого кристалла к,внешнему радиусу г опреде 1 О ляется из соотношения СБЗ -Р КС й Г 83+Р4Составитель В. Казаков Гулько Техред И. Попович орректорА. Тяско дак аказ 6482/50 Тираж 778 НИИПИ Государстве по делам изобрет 13035, Москва, Ждписное омитета СССР открытийушская наб., д. 4/5 о ний ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и Согласно 3-й теории прочности наибольшие касательные напряжения не должны превышать Я, откудаб - 6 с6 1 4) или с учетом ( 3)1+Кт Р-ГЯЗ С 5)1-К формула изобретения Датчик гидростатического давления, содержащий полупроводниковый чувствительный элемент, к которому прикреплены контакты с токовыводами,где Я - предел прочности материалачувствительного элемента;Р - верхний предел измеряемогоидавления.