Емкостной датчик давления электростатического типа

(71) Научно-производственное объединение "Мотор" и Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(56) Левшина Е.С., Новицкий П,В. Электрические измерения физических величин. Л., 1983, с.131-149.Левшина Е.С Новицкий П.В. Электри- . ческие измерения физических величин, Л,;1983, с.142, рис.7-9 д.(54) ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ТИПА(57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано двя измерения давления при повышенной температуре окружающей среды, Цель изобретения - повышение чувствительности, уменьшение габаритных размеров датчика и расширение диапазона рабочих температур, Сущность изобретения: емкостный датчик давления электростатического типа содержит тарельчатую мембрану 1 с жестким центром, на нижнюю поверхность которой напылен слой 2 серебра или золота, который служит одной из обквадок конденсатора и имеет отвод 3. Мембрана 1 опирается на выступ 4, фиксирующий ее положение относительно основания 5, Центральная часть 6 мембраны 1 опирается на слой 7 изолирующего материала, нанесенного на вторую обкладку 8 конденсатора, от которой выполнен второй вывод 9 через отверстие 10 в основании 5. Внутренняя полость 11 датчика может Я быть вакуумирована. Рассматриваются варианты изготовления отдельных конструктивных элементов датчика. 8 з.п,ф-лы, 2 ил, 6 71796933 На фиг. 1 приведен общий вид емкостного датчика давления; на фиг, 2 - дана расчетная зависимость емкости датчика от измеряемого давления.Датчик (фиг.1) содержит тарельчатую мембрану 1 с жестким центром, на нижнюю поверхность которой напылен слой 2 с высокой электропроводностью например, пленка из серебра или золота), Этот слой 2 имеет отвод 3 и служит одной из обкладок конденсатора. Мембрана 1 опирается на выступ 4, фиксирующий ее положение относительно основания 5. Плоская центральная часть 6 тарельчатой мембраны 1 опирается на тонкий слой 7 изолирующего материала, покрывающего вторую обкладку 8 конденсатора, от которой сделан второй вывод 9 через отверстие 10 в основании 5, Слой 7 может быть выполнен в виде керамической пленки толщиной от единиц микрон до 0,1 мм, либо кремнийорганического каучука толщиной не менее 20 мкм, Вторая обкладка 8 конденсатора выполняется аналогично первойПо краям мембрана 1 развальцовывается с уплотнителем или заделывается герметизирующим составом, что обеспечивает герметичность внутренней полости 11, которая может быть вакуумирована.Датчик работает следующим образом.При повышении давления измеряемой среды, тарельчатая мембрана 1 прогибается в средней части, при этом емкость датчика увеличивается благодаря увеличению эквивалентной площади конденсатора и уменьшению расстояния между обкладками 2 и 8, .Изменение емкости от давления близко к квадратичной зависимости (фиг.2), Датчик может иметь наружный диаметр 4 - 8 мм, толщину 1,5 мм, возможно интегральное исполнение, Возможный диапазон рабочих температур составляет от -100 до +500 С, Наличие дополнительной центральной опоры у подвижной обкладки повышает жесткость и расширяет частотный диапазон емкостного датчика,Особенности конструкции описанного датчика обеспечивают его повышенную надежность и низкую стоимость,5 10 15 20 25 30 органический каучук с толщиной слоя неменее 20 мкм, Обкладки могут быть выполнены в виде пленок, нанесенных на формо 50 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано дляизмерения давления при повышенной температуре окружающей среды,Известны емкостные датчики давленияэлектростатического типа. Наиболее близ. ким к изобретению является емкостный датчик с переменным зазором, Такой датчикимеет сложную конструкцию, большие габариты и может работать в узком диапазонетемператур,Цель изобретения - повышение чувствительности, уменьшение габаритных размеров датчика и расширение диапазонарабочих температур.Цель достигается тем, что в емкостномдатчике давления электростатическоготипа, содержащем две обкладки с изолирующим элементом, одна из которых выполнена с возможностью перемещенияотносительно другой, которые через выводные концы подключены к измерительнойаппаратуре, подвижная обкладка выполнена ввиде тарельчатой мембраны, жестко закрепленной по образующей окружности иопирающейся центральной плоской частьючерез изолирующий элемент на неподвижную обкладку, Для повышения чувствительности, неподвижная обкладка может бытьтакже выполнена тарельчатой, с углом раскрытия обкладок 3-5 градусов, Для расширения пределов измерения, подвижная обкладка; выполненная в виде тарельчатой мембраны, может иметь, по крайней мере, одну кольцевую гофру, охватывающую плоскую часть тарельчатой мембраны, Изолирующий элемент может быть выполнен в виде пленки, нанесенной на неподвижную обкладку. В качестве материала изолирующего элемента может быть использована алюмооксидная керамика, а также пьезокерамика, например, ЦТС - 19, либо кремнийобразующие элементы, Изолирующий элемент может быть нанесен на подвижнуюобкладку,Формула изобретения 1. Емкостный датчик давления электростатического типа, содержащий две обкладки с изолирующим элементом, одна из которых выполнена с возможностью перемещения относительно другой, которые че-,рез выводные концы подключены к измерительной аппаратуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, уменьшения габаритных размеров датчика и расширения диапазона рабочих температур, в нем подвижная обкладка выЗаказ 645 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/б СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.гагарина полнена в виде тарельчатой мембраны, жестко закрепленной по образующей окружности и опирающейся центральной плоской частью через изолирующий элемент на неподвижную обкладку.2. Датчик давления по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем неподвижная обкладка также выполнена тарельчатой,а угол раскрытия обкладок составляет 3 - 5 О,3. Датчикдавления по п.1, от лича ющи йс я тем, что, с целью расширения пределов измерения, подвижная обкладка, выполненная в виде тарельчатой мембраны, имеет по крайней мере одну кольцевую гофру, охватывающую плоскую часть тарельчатой мембраны,4, Датчик давления по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что изолирующий элемент выполнен в виде пленки, нанесенной на неподвижную обкладку.,5, Датчик давления по пп.1 и 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестве материала изолирующего элемента использована алюмооксидная керамика,6, Датчик давления по пп,1 и 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестве материала изолирующего элемента использованкремнийорганический каучук с толщинойслоя не менее 20 мкм.7, Датчик давления электростатического типа по пп, 1-3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, .что обкладки выполнены в виде пленок,нанесенных на Формообразующие элементы,8. Датчик давления по пп.1 и 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью дополнительного увеличения чувствительности, в качестве материала изолирующего элементаиспользована пьезокерамика, например,ЦТ С=19.9, Датчик давления по пп, 1 и 6; о т л ича ю щи йс я тем, что, иэолирующийэлементнанесен на подвйжную обкладку.