Емкостный датчик давления

1820249 А ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК У ГСКУДАРСТВЕН ОЕ ПАТЕНТНОЕ . ВЕДОМСТВО. СССР., К АВТОРСКО Лаириая с 3 аркаФиг,1 1 2фИ.) 4861950/10 ных коаксиально расположенных электродаф 2)24;08.90при условии равенства их начальных емко- . (46) 07.06,93; Бюл. ЬЬ 21 . стей иследующих соотношениях размеров :(П):Научно-исследовательскийинститутфи- . электродов: В 2- В 1+ А, Вз = г, В 4- В; Ва = зическихизмерений .=В 5+ Ь: В 1 +Ву -Яз 4-О; В 5 +В 4 +В 64 72)Д.ВЯебедев; П.П.Степанов -Вт = О; В 1 + В 2 -.Вз + В 4 -В 5 -В 6 +.В е Г;Й;Разудалова ., - О, где В - радиус мембраны; г 0 - радиус ф 6):йатемт США Ь:4562742; жесткого центра мембраны;.Ь- ширинадо-, .кл 9611,:9 К 12,.1986; . рожки между электродами; В 1 -АвторскоесаидетельствоСССР радиус кругового электрода пер- .М.1:%2788, кл. 60 И.9/12; 1991 вого рабочего конденсатора; В 2-4)ЕМКОСТНЫЙДАТЧИКДАВЛЕНИЯ . - внутренний радиус кольцевого "(Б 7)Емкостныйдатчикдавленияотноситсяк электродавторого рабочего конденсатора; приборостроению и позволяет повысить Вз. - наружный радиус кольцевого электрода Точность измерений за счет снижения по-; второго рабочего конденсатора; В 4, В 5, Вб, грешности преобразования от непараллель- В 7 - соответствующие радиусы (в порядке иоств электродов. Сущность изобретения: возрастания) электродов первого и второгоФмкаствый датчик давления содержит кор- опорных конденсаторов, Выходным парапус 1:С мембраной 2 и неподвижным диском метром датчика является разность емкостей4,накоторыхрасположены электроды рабо- разделенных электродов, как рабочего, так Чего 7, 8 и опорного 5,6 конденсаторов и опорного конденсаторов. Положительный ф Отличительной.особенностьюдатчикаявля- эффект: повышается точность измерений, тся выполнение рабочего и опорного кон- т.к, датчик нечувствителен к непараллельнодемсаторов с равными начальнымисти электродов., упрощается технология из-, "фЗазорами.й емкостями, причем их электро-. готовления такого датчика. 2 ил СО ды разделены каждый на два изолирован.-: р гцК 7 а . ОЬЭ1820249 Р в полость датчика, мембрана 2 прогибается, Приэтом, изменяется зазор и емкостьрабочего конденсатора, а емкость опорногоконденсатора остается неизменной, Элект 5 роды каждого конденсатора разделены надва изолированных коаксиально расположенных электрода: электроды рабочего конденсатора - на круговой, радиусом 81, икольцевой, с радиусами 82, Вз, и размещены10 нажестком центое мембраны, причем Йз=го,аэлектроды опорного конденсатора - надва кольцевых, с радиусами 84, 85 и 86,87, и размещены на утолщенной недеформируемой части корпуса датчика, при.1 Б чем 84=8.Выходным параметром датчика является разность емкостей разделенных электродов, как рабочего, .так и опорногоконденсаторов.20Функция преобразования емкостногодатчика давления, при выполнении указанных выше условий для радиусов электродов,линейна при любом угле параллельностиэлектродов и не зависит от него. При этом,как аддитивная, так и мультипликативнаясоставляющие погрешности описанногодатчика равны нулю,Преимуществом описанного емкостного датчика давления является повыше 0 ние точности измерений, т.к, датчикнечувствителен к непараллельности электродов, благодаря чему также значительноупрощается технология изготовления такого датчика,5 Формула изобретенияЕмкостный. датчик давления, содержащий. корпус с мембраной и неподвижным, диском, на которых расположены электро-.ды рабочего и опорного конденсаторов, о т 0 личающийсятем,что,сцельюповышения точности измерений за счет сниженияпогрешности преобразования от непараллельности электродов, рабочий и опорныйконденсаторы выполнены с равными на 5 чальными зазорами и емкостями, а их элек.троды разделены, каждый на дваизолированных коаксиально расположенных электрода при условии равенства ихначальных емкостей и следующих соотноО шениях размеров электродов; где 8 - радиус мембраны; го - радиус жесткого центра мембраны; Ь- ширина до рожки между электродами; 81 - . радиус кругового электрода первого рабочего . конденсатора; 82 в .внутренний радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора; Йз - наружный радиус коль цевого электрода второго рабочего конденсатора; 84 - внутренний радиус кольцевого электрода первого опорного конденсатора; 85 - наружный радиус кольцевого электрода первого опорного кон- .3 денсатора; Йб - внутренний радиус кольцевого электрода второго опорного конденсатора; 87- наружный радиус кольцевого электрода второго опорного конденсатора,На фйг. 1 показан емкостный датчик давления; на фиг. 2- схема положения электродов конденсатора,Емкостный датчик давления (фиг, 1) содержит корпус 1 с утол щенной недеформи руемой торцевой частью, мембрану 2 с жестким центром 3 и пластину 4, где, соответственно; размещены электроды опорного 5, 6 и рабочего 7, 8 конденсаторов. Рабочие электроды 7, 8 размещены на же стком центре 3 мембраны 2, а опорные электроды 5, 6 - на торцевой недеформируемой части корпуса. После выставки зазора за счет полосок вкладышей толщиной бо, производят сварку пластины 4 с карпу сом 1. Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления датчиками, изготавливаемыми с применением тонкопленочной микроэлектронной технологии,. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет снижения погрешности преобразования от непараллельностиэлектродов.Цель достигается тем, что в емкостном датчике давления рабочий и опорный конденсаторы выполнены с равными начальными зазорами и емкостями, а их электроды разделены, каждый, на два изолированных коаксиально расположенных электрода при условии равенства их начальных емкостей и следующих соотношениях размеров электродов: 82 = 81+ Ь 1 Йз = го 84 = Й; 86 = 85+ Ь 1 81 +82 -Вз =,0;85 "84 +86 "87 =.0 81 +82 Йз +84 85 -86 +87.=0,Емкостный датчик давления работаетследующим образом, При подаче давления 82 81+ Ь; Вз го,84 В; 86 85+ Ь81 +Йг Йз О,854 844+ 864. Й,4: О81 +82 -Вз +84 -85 -86 +87 =О,где В - радиус мембраны; го - радиус жесткого центра мембраны;. Кулакова Заказ 2024 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ С 113035; Москва, Ж,. Раушская наб., 4 Р 5,звод Ь - ширина дорожки между электродами;81 - радиус кругового электрода первого рабочего конденсатора;й 2 - внутренний радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора;йз - наружный радиус кольцевого электрода второго рабочего конденсатора; Й 4 - внутренний радиус кольцевогоэлектрода первого опорного конденсатора;й 5 - наружный радиус кольцевого электрода. первого опорного конденсатора; .5 Яв - .внутренний радиус кольцевогоэлектрода второго опорногоконденсатора:Вг - наружный радиус кольцевого электрода второго опорного конденсатора,