Датчик давления

(51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА ТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кий институт фиаев, Н. П, ПедоСССР(57) Использование: устройство относится к измерительной технике, в частности к области конструирования датчиков давления. Цель - повышение точности измерения. Сущность изобретения: датчик содержит приемный штуцер 1 с элементами натяжения защитной металлической мембраны 2, которая закреплена между корпусом 3 датчика и опорным кольцом 4. С внутренней Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления агрессивных жидкостей и газов в нефтегазовой и химической промышленности. Оно является усовершенствованием устройства по а. с. М. 1615579.Известный датчик давления содержит корпус, основание, закрепленную в корпусе металлическую мембрану и расположенную за ней полупроводниковую мембрану с тенэорезисторами, соединенными в измерительный мост, установленный в корпусе резьбовой прижимной элемент, поджимающий основание к металлической мембране, при этом в основании выполнено центральное отверстие, а на его торце со стороны металлической мембраны кольцевая прость метал(61) 1615579%1615579, 6 01 1 9/04, 19 Ы 1760411 А 2 стороны металлической мембраны 2 нанесен слой 5 полиорганического силоксана, который покрывает торец измерительного модуля 6 и полупроводниковой мембраны 7, Измерительный модуль 6 поджат к металлической мембране 2 через прокладку 8 гайкой 9, имеющей возможность перемещения в корпусе 3. Внутри корпуса 3 установлены элементы балансировки и термокомпенсации. Корпус датчика заканчивается герметичным разъемом 11, через который подается питание тенросхемы и снимается выходной сигнал, За счет нанесения небольшого объема полиорганического силоксана на поверхность полупроводниковой мембраны и растекания его по поверхности металлической мембраны при поджатии первой устраняются дефекты сборки. Это приводит к уменьшению погрешности от нелинейности в 2-3 раза, а погрешность от истерезиса уменьшается до 100 раз. 2 ил,точка, Полупроводниковая мембрана по контуру расположена в кольцевой проточке, закреплена на основании заподлицо с его торцевой поверхностью и контактирует с металлической мембраной, выполненной из коррозионно-устойчивого материала и имеющей диаметр, не менее, чем в три раза, превышающий диаметр полупроводниковой мембраны, при этом цилиндрические жесткости мембран удовлетворяют следующему соотношению0,1,0 пгде Ом - цилиндрическая жестколической мембраны;Оп - цилиндрическая жесткость ишлупроводниковой мембраны.5 10 15 20 30 40 ой 55 полупроводниковой мембраны, Обьем силоксана ориентировочно определяется выражением (1).Технико-экономическим преимуществом изобретения, по сравнению с известным устройством, является уменьшение Недостатком известного устройства является сложность в обеспечении надежного прилегания металлической и кремниевой мембран, Это обьясняется наличием неперпендикулярности между плоскостью кремниевой мембраны и осью датчика, что связано с неизбежными неточностями изготовления деталей. Отсутствие прилегания по всей поверхности кремниевой мембраны приводит к появлению гистерезиса и нелинейности градуировочной характеристики и, следовательно, к погрешности,Цель изобретения - повышение точности измерения давления за счет уменьшения явления гистерезиса и нелинейности. Укаэанная цель достигается тем, что в датчик давления по а. с. М 1615579 введен слой герметика из полиорганического силоксана, размещенный между металлической мембраной и поджатым к ней основанием с полупроводниковой мембраной, объем Ч которого определяется из соотношенияЧ+(Рг 1 Ргг) Ьг) (1) где Р 1 - максимальный диаметр металлической мембраны;п 1 - допуск на неперпендикулярность торца основания;Рг - минимальный диаметр основания; пг - высота основания,При установке основания с полупроводниковой мембраной в датчик, при поджатии последней к металлической мембране, на поверхность полупроводниковой мембраны наносится тонкий слой герметика на основе полиорганического силоксана. при поджатии основания слой силоксана, растекаясь, заполняет микрополости между металлической и полупроводниковой мембраной и тем самым обеспечивает прилегание по всей поверхности полупроводниковой мембраны, Физические свойства полиорганического силоксана таковы, что он. во-первых, после полимеризации исключает жесткое сцепление металлической и кремниевой мембран и тем самым не ухудшает температурные характеристики датчика из-за значительного различия термических коэффициентов линейного расширения(ТКЛР) мембраны из нержавеющей стали (а = 12-13 10- ) и1 полупроводниковой мембраны (для кремния а= 3-410 - ) Во-вторых, полиоргани 1оСческий силоксан обладает необходим упругостью, обеспечивающей надежную и редачу измерительного давления от мета лической мембраны к полупроводниково При этом его свойства сохраняются как и отрицательных, так и положительных температурах,Нэ фиг, 1 изображен предлагаемый датчик, содержащий приемный штуцер 1, с элементами натяжения защитной металлической мембраны 2 которая закреплена между корпусом 3 датчика и опорным кольцом 4. С внутренней стороны металлической мембраны 2 нанесен слой 5 полиорганического силоксана, который покрывает торец измерительного модуля 6 и полупроводниковой мембраны 7. Измерительный модуль 6 поджимается к металлической мембране 2 через прокладку 8 гайкой 9, которая перемещается в корпусе 3, Внутри корпуса 3 установлены элементы балансировки и термокомпенсации 10. Корпус датчика заканчивается разъемом 11, через который подается питание тенэосхемы и снимается выходной сигнал.На фиг. 2 схематично показан фрагмент конструкции датчика. Металлическая защитная мембрана 2 и прилегающий к ней измерительный модуль б с полупроводниковой мембраной 7 из-за неточности изготовления модуля б и корпуса 3 прилегание к металлической мембране 2 и корпусу 3 происходит с зазором 2, заполненным полиорганическим силоксаном, Измеряемое давление Р (фиг. 1) через входной штуцер 1 воздействует на металлическую защитную мембрану 2 и через слой 5 полиоргэнического силоксана воспринимается полупроводниковой мембраной 7, установленной в корпусе измерительного модуля б. Возникающие в полупроводниковой мембране механические напряжения приводят к разбалансу тензосхемы и появлению на выходном разьеме 11 сигнала, пропорционального давлению Р,При изготовлении датчика, вследствие неизбежных погрешностей, в частности возникает неперпендикулярность торца и боковой поверхности измерительного модуля 6 (фиг, 2), Возможно наличие зазоров между модулем 6 и корпусом 3 датчика, а также возникновение неперпендикулярности металлической мембраны 2 относительно вертикальной оси датчика при ее натяжении (фиг. 1) штуцером 1, при сварке его с опорным кольцом 4. Устранение возможных зазоров 12 (фиг. 2) производится в результате их заполнения полиорганическим силоксаном. Для этого последний наносится в небольшом объеме на поверхность1760411 у =д 2 +(01 - 03) г 1 гл О 1 Составитель С.КачкаеТех ред М.Морге нтал рректор М,Андрушенко Реда аказ 3181 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 гарина, 10 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор состаВляющих Основной погрешности дат. чика - нелинейности и гистерезиса в 2 и более раз,Формула изобретения Датчик давления по авт, св, М 1615579, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен слой герметика из полиорганического силоксана, размещенный между металлической мембраной и поджатым к ней основанием с полупроводниковой мембраной,объем Ч которого определяется из соотношения где О 1 - максимальный диаметр металлической мембраны:Ь - допуск на неперпендикулярность торца основания;Ог - минимальный диаметр основания; йг - высота основания,