Датчик давления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 917014(22) Заявлено 030480 (21) 2903386/18-10с присоединением заявки МВ -(23) Приоритет "Опубликовано 300382. Бюллетень Мо 12 Р 11 М К з6 01 1 9/04 С 01 Ь 1/22 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300382 о/Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыковаи Московский институт электронной техники(54) ДА 1 ЧИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических на-. пряжений в статических и динамических режимах.Известны преобразователи давления, содержащие мембрану и две пары пленочных тензорезисторов прямоугольной Формы, напыленные на мембрану. При воздействии давления мембрана деформируется, в результате чего первая пара тензорезисторов испытывает напряжении растяжения, а вторая пара - напряжения сжатия 1).Недостатками таких первичных преобразователей являются неодинаковая чувствительность реэистивных эле- ментов, так как резисторы расположены на поверхности мембраны в зонах максимальных напряжений растяжения ф сжатия (в том числе и наведенных) мто не позволяет изготовить на их основе первичные преобразователи с идентичными параметрами и высокой точностью измерения давления.Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому является первичный преобразователь, содержащий кремниевую мембрану и расположенные на ее поверхности у точек пере" сечения центральных осевых линиймембраны с линией ее контура на одинаковом расстоянии и симметрично 5друг относительно друга восемь тензорезисторов, соединенных в две измерительные мостовые схемы 21.Однако устройство характеризуется недостаточно высокой точностьюв основном из-за существенных различий в тензочувствительности резисторов мостовых схем, подвергающихсядеформации растяжения и сжатия. Цель изобретения - повышение точ ности.Поставленная цель достигается тем,что в датчике давления четыре основных тензорезистора расположены подуглом сС = 28-32 к линии контура мем браны на лучах, проведенных из точекпересечения осевых линий мембраны иее контура, и лежат по однусторонуэтих линий, четыре других основныхтенэорезистора расположены по другую 25 сторону центральных осевых линий иориентированы перпендикулярно к линиям контура, при этом подгоночныетензорезисторы расположены симметрично относительно осей мембраны 30 основным тензореэисторам.На чертеже представлен датчик давления, содержащий кремниевую мембрану 1, ориентирсванную в плоскости 3, на поверхности которой сформированы тензочувствнтельные резисторы, соединенные между собой в две мостовые схемы. Два противоположных плеча каждой иэ двух мостовых схем состоят соответственно из основных тензорезисторов 2,3 и 4,5 и подгоночных 6,7 и 8,9 тензореэисторов, нодверга ющихся сложным деформациям (растяжениям и, частично, сжатиям),а два других плеча - из основных тензореэисторов 10,11 и 12,13 и подгоночныхтензорезисторов 14,15, и 16,17, под вергающихся деформациям сжатия. На поверхности мембраны сформированы методом, вакуумного напыления контактные площадки 18-21 для подключения источников питания, контактные пло щадки 22-25 для снятия выходных сигналов с каждой мостовой схемы, пленочные полоски 26 для коммутации подгоночных резисторов и пленочные токоведущие дорожки 27.По контУРУ 25 мембраны 28, у точек 29-32 пересечения центральных осевых линий 33-34 мембраны с контуром мембраны расноложены тенэорезисторы каждой иэ двух мостовых схем.Датчик работает следующим образом.Подгонка в номинал тенэорезисторов и начальная балансировка каждой из двух мостовых схем производится путем последовательного перерезания (сФайбированиемзлектроэрроэионным, лазерным и т.п, методами) пленочных полосок 26, напыленных на подгоночные тензорезисторы 6 и 7, 8 и 9, 14 и 15, 16 и 17Напряжение питания на каждую из4 О двух мостовых схем подается к двум противоположным углам моста через контактные площадки соответственно 18,19 И 20,21. Мехаиическне напряжения (деформации), возникающие под 45 действием давления в мембране 1, вызывают в основных 2,3 и 4,5 и под" гоночных 6,7 и 8,9 тензорезисторах сложную деформацию (растяжения и, частично, сжатия за счет углоВого раз мещения этих резисторов на поверхности мембраны), в результате чего величины их сопротивлений уменьшают" ся.В основных тенэорезисторах 10.,11 и 12,13 и подгоночных 14, 15 и 16,17возникают деформации сжатия,в результате чего величины их сопротивленийувеличиваются.При воздействии на мембрану давления относительные изменения сопротивлений тензореэисторовкаждого иэ двух противоположных плечмостовых схем первичного преобразователя равны по величине и противоположны по знаку.Изменение сопротивлений тензореэисторов,вызванное дефор"мацией,преобразуется в изменение электрического напряжения, которое снимается соответственно для каждой иэдвух мостовых схем с контактных площадок 22,23 и 24,25.Таким образом изменения выходного напряжения вызванные температурным влиянием, взаимно исключаются,повышая тем самым точность предлагаемого устройства,ФормулаизобретенияДатчик давления, содержащий кремниевую мембрану и расположенные наее поверхности у точек пересеченияцентральных осевых линий мембраны слинией ее контура на одинаковом расстоянии и симметрично друг относительно друга восемь основных и восемь подгоночных тензореэисторов,соединенных В две измерительные мостовые схемы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности,в нем четыре основных тензореэисторарасположены под углом 4= 28-32 клинии контура мембраны на лучах,проведенных из точек пересечения осевых линий мембраны и ее контура, илежат по одну сторону этих линий,четыре других основных тенэорезистора расположены по другую сторонуцентральных осевых линий и ориентированы перпендикулярно к линиям контура, при этом подгоночные тензорезисторы расположены симметрично относительно осей мембраны основнымтензорезисторамИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СШЬ М 3230763, кл. 73141 г 2501 ебб2. Шадрин В.С. и др. фНовые приборы. М., 1975, Р 2, с. 185917014 оставитель В.ТехредА. Бабин ов Корректо Ога едактор И. Ты илиал ППП фПатент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 1875/бО ВНИИПИ Г по дел 113035 МоскТираж 883сударственног м изобретенийа, 3-35, Рауш Поддиснокомитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5 7 38