Тензометрический датчик давления

)5 6011 9/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТСССР ИГ иОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тут 1 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 883680, кл. 6 01 3 9/04, 1980,Авторское свидетельство СССРВ 1221512; кл. 6 01 1 9/04, 1984. 5 Ц 1755073 А 1(54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИИ ДАТЧИК ДА 8- ЛЕНИЯ(57) Использование; для измерения давления жидких и газообразных сред. Цель изобретения: увеличение чувствительности датчика давления, Сущность изобретения: в датчике давления с мембраной 1, связанной посредством штока 4 с балкой 2, тензорезисторы 5, входящие в смежные плечи мостовой схемы, расположены относительно друг друга со смещением поперек балки 2; а вдоль балки тензорезисторы имеют общую область перекрытия, равную 0,1 - 0,2 , длины балки. Выполнение датчика с заявляемыми взаимосвязями основных конструктивных элементов йа порядок увеличивает чувствительность датчика. 2 ил,Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензометрическим датчикам давления, и может найти применение для измерения давлейия жидких и газообразных сред.Известны тензометрические датчикидавления, содержащие корпус, мембрану, соединенную с консольной балкой, на которой размещены тензореэисторы, измеряющие деформацию, возникающую на поверхностях балки при прогибе мембраны под давлением,Расположение нэ консольной балкеприводит к низкой чувствительности и большой. нелинейности датчика, вызваннымисложными продольно-поперечными изгибами балки и соединительного штока,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тензометрический датчик давления, содержащийкорпус с параллельно расположенными жестко защемленными в нем мембраной соштоком и измерительной балкой, на которой размещены включенные в мостовую измерительную схему тензорезисторы,расположенные в центральной части измерительной балки и на периферии, гибкаятяга соединяет центр балки с эксцентричноустановленным на мембране штоком,Недостатком известнОгО датчика является низкая чувствительность, обусловлен,ная расположением тенэорезистороа наизмерительной балке, При фиксированнойбазе тензорезисторов размещение каждогоиз них в зонах однополярных деформацийвынуждает применять балки значительнойдлины, Однако это приводит к понижениюэнергетического КПД передачи упругой, энергии от мембраны к тенэорезисторам,так как при этом используется лишь незначительная часть упругой энергии изогнутой"балки,Цель изобретения - увеличение чувствительности датчика давления эа счет повышения КПД передачи упругой энергии отмембраны к тензорезисторам.Указанная цель достигается тем, что а тензометрическом датчике давленид, содержащем корпус, мембрану, связанную посредством штока с жестко защемленной с двух концов балкой, нэ одной иэ сторон которой размещенц цейтрэльные и перифе. рийные тензорезисторы, соединенные в мостовую измерительную схему, при этом каждый периферийный и центральный тензорезисторы включены в смежные плечи мостовой схемы, тенэореэистары, входящие а смежные плечи мостовой схемы, расположены вдоль балки параллельно друг другу с общей областью перекрытия вдоль балки равной 0,1-0,2 длины балки,На фиг.1 представлен тензометриче- .ский датчик давления, разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1,На фиг.1 и 2 обозначены, 1 - мембрана,2 - балка длиной 1, 3 - корпус, 4 - шток, 5 -10 тензорезисторы с базойб, 1 - длина общейобласти перекрытия вдоль балки тензорезисторов, входящих в смежные плечи мостовой схемы.Датчик давления содержит мембрану 1,15 связанную с балкой 2, которая жестко защемлена с двух концов в корпусе 3. Центрмембраны 1 соединен с балкой 2 посредством штока 4, На балке 2 установлены тензорезисторы 5, которые соединены в20 мостовую измерительную схему и располо- .жены параллельно друг другу со смещением,поперек балки и имеют общую область перекрытия 1 вдоль балки. Длина этой общейобласти равна 0,1 - 0,2 длины балки,25 При подаче давления на мембрану 1 онэизгибается. Прогиб ее центра посредствомштока 4 передается центру балки 2 и вызывает ее изгиб, При изгибе балки 2 нэ ееповерхности возникает деформация, кото 30 рая измеряется мостовой схемой, состоящей из тензореэисторов 5,Датчик давления содержит мембрану111 из стали 44 НХТЮ с модулем Юнга Е =1,8 10 Па и толщиной 0,1 мм. Рабочийдиаметр мембраны 6 мм. Балка 2 длиной 2,25 мм, толщиной 0,1 мм и шириной 1 мм выполнена из монокристаллического кремния и закреплена с помощью ситалло цемента СЦНв корпусе 3 из ковара29 НК. Центр балки 2 соединен с центром мембраны 1 посредством штока 4 из ковара 29 НК, Нижняя поверхность кремниевой балки 2 содержит слой двуокиси кремния, 45 на котором по интегральной технологиисформированы четыре поликремниевых тензореэистора 5 с.базой 1 мм и шириной 0,1 мм с перекрытием периферийного и центрального тенэореэисторов, равным 0,74 50 мм, что составляет 0,17 длины балки. Приподаче давления нэ мембрану 1 балка 2 из.гибается, центральные тенэорезисторы ис- .пытывают деформацию растяжению, периферийные - деформацию сжатия. При 55 сопротивлении тензорезисторов 5 порядка10 кОм и напряжении питания мостовой схемы 10 В коэффициент преобразования составит а 2,7 мкВ/Пэ (при номинальном давлении 10 Пэ выходной сигнал равен а 270 мВу1755073 Использование предлагаемого датчика с существующими устройствами аналогичного назначения. обеспечивает более высокую чувствительность за счет повышения КПД передачи упругой энергии от мембраны к тенэорезисторзм путем расположения последних вдоль балки параллельно друг другу с общей областью перекрытия вдоль балки, равной 0,1-0,2 длины балки. Выполнение балки с заявляемым размещением тенэорезисторов и взаимосвязью размеров основных конструктивных элементов значительно увеличивает чувствительность датчика при заданных мембране и базе тензорезисторов. 6Формула изобретения Тенэометрический датчик давления, содержащий корпус, мембрану, связанную посредством штока-с жестко защемленной 5 с двух концов балкой, на одной из сторонкоторой размещены центральные и периферийные тензореэисторы, Соединенные в мостовую измерительную схему, при этом каждый периферийный и центральный 10 тензореэисторы включены в смежные пле. чи мостовой схемы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, в нем тензорезисторы, входящие в смежные плечи мостовой схемы, располо жейы вдоль балки параллельно друг другус общей областью перекрытия вдоль балки, равной 0,1-0,2 длины балки.Составитель Ю. Панковедактор Л, Веселовская Техред М.Моргвнтал Корректор А, Мот эводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 2884 Тираж Подписное: ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 П 1