Полупроводниковый тензопреобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНЙХРЕСПУБЛИН И 0 юл. У 5А.И,Митина,М.Б.Замылйо8)ША У 3447362,19 б 9.по эксплуатацииакселерометров НЗОПРЕ-, оложенДНИ КОВЫЙ держащии рас лементе кали оединенные в зисторы, о т вочстиГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) (57) ПОЛУПРООБРАЗОВАТЕЛЬ, соные на упругом эный резистор иУитстона тензор.,801138 50 А 4 (51) С 01 Р 15/12 ф ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповьппения точности и достоверностидиагностирования, в него введен,дополнительный калибровочный резистор,причем каждый из калибровочных резисторов включен в смежное плечомоста между тензорезистором и выходной клеммой моста, температурныйкоэффициент сопротивления материала калибровочных резисторов равеналгебраической сумме температурныхкоэффициентов сопротивления тензо-.резисторов и коэффициента их тензо-.чувствительности, а сопротивлениякалибровочных резисторов равны повеличине.1 11387Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении ускорения,вибрации и давления,Известен полупроводниковый тен 5зопреобразователь, содержащий четыретензореэистора, соединенные в мостУитстона, балансировочные и компенсационные резисторы1.Недостатком данного устройства 0является невозможность диагностирования состояния преобразователя послеего установки на измеряемом объекте.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является по.лупроводниковый тензопреобразовательфирмы Епйедсо, который включает всебя мост Уйтстона, образованныйдвумя тензорезисторами и двумя пассивными прецизионными резисторами.Параллельно одному иэ пассивныхрезисторов через переключатель подключен калибровочный резистор, величина которого значительно большесопротивления резистора полумоста 21.25Однако известному устройству прит"сущи недостатки, заключающиеся вневозможности проведения .калибровкипри воздействии на преобразовательизмеряемого ускорения. Кроме того,с изменением температуры изменяетсякрутизна. преобразования устройства,поэтому соотношение между сигналомкалибровки и сигналом на диапазонменяется что снижает точность измен35рения.Цель изобретения - повышение точности и достоверности диагностирования состояния преобразователя впроцессе измерений.Указанная цель достигается тем,что в полупроводниковом тензопреобраэователе, содержащем расположенныена упругом элементе калибровочныйрезистор и соединенные в мост Уитсто-на тензорезисторы введен дополнительный калибровочный резистор,причем каждый из калибровочных резисторов включен в смежное плечомоста между тензорезистором и выходной клеммой моста, температурный50коэффициент сопротивления материалакалибровочных резисторов равен.алгебраической сумме температурныхкоэффициентов сопротивления тензорезисторов и коэффициента их тензочувствительности, а сопротивлениякалибровочных резисторов равны повеличине. 50 2На фиг. изображена электрическаясхема тензореобразователя; нафиг.2 - возможная топологическаяреализация чувствительного элемента;на фиг,3 - конструкция акселерометра,Тензообразователь 1 содержит тен-,зорезисторы 2-5, соединенные в мостУитстона, В два смежных плеча мостапоследовательно с тензорезисторами2 и 3 подключены калибровочные резисторы 6 и 7, от одного из которыхсделан дополнительный отвод. Питание тензопреобразователя 1 осуществляется расположенным во вторичнойаппаратуре 8 источником 9. Переключатель 10 предназначен для выборарежима измерение-калибровка, подключая на вход усилителя 11 либовыходной сигнал, либо сигнал калибровки, Усилитель своим выходомсоединен с регистратором 12. Чувствительный элемент 13 выполненв виде профилированной консоли. Тензорезисторы 2-5 образованы диффузией бора в кремниевую подложку исоединены алюминиевыми металлизированными дорожками с балансировочными резисторами 14 и 5, образованными также диффузией бора, и термокомпенсационными тонкопленочнымирезисторами 16 и 17 иэ нихрома Балансировочные и термокомпенсационйыерезисторы до проведения настройкизакорочены алюминиевыми перемычками,Калибровочные резисторы.18 и 19равного сопротивления из нихромаподключены последовательно с тензорезисторами 2 и 3. Для прецизионнойнастройки величины калибровочныхрезисторов служат подстроечные резисторы 20 и 20 а, до настройки закороченные алюминиевыми перемычками. К контактным площадкам 21-25приварены золотые проводники. Тензорезисторы 2-5 расположены надпрофилированным участком 26 балки,т.е, в области деформации. Дляслучая использования тензопреобразователя в акселерометре 27 чувствительный элемент в виде консольнозакрепленной балочки прикреплен коснованию 28 и закрыт крышкой 29,Соединение со вторичной аппаратуройосуществляется через кабель 30,укрепленный на основании,28,Устройство работает следующимобразом.3 11При подаче питающего напряжения на входную диагональ моста наего выходной диагонали возникаетблизкий к нулю сигнал. Одновременномежду выводами К к Ч ., формируется калибровочный сигнал Ч. Принеобходимости в процессе изготовления преобразователя подключениембалансировочных и термокомпенсационных резисторов 14-17 проводитсяточная балансировка и термокомпенсация начального сигнала, измеряется сигнал данного преобразователя,достигаемый в измеряемом диапазонеЧ и подключением подстроечных каД Улибровочных резисторов 20 и 20 апроводится точная настройка калибровочного напряжения на заданнуювеличину отношения У/ЧПри изменении температуры меняется начальный сигнал преобразователя но это не сказывается на веЭличине Ч ., а изменение Ч с температурой имеет тот же характер, чкйчтои изменение Ч , так что отношение.АфЧ /Ч остается неизменным для шиАрокого диапазона температур,38750 4П и воздействии ускорения наРе 31акселерометр 27 свободныи конецбалки 13 смещается, балка деформируется и,.на выходе моста появляетсясигнал, пропорциональный действующему,ускорению. Величина калибровочного напряжения остается неизменной, что позволяет проводить калибровку непосредственно в процессеизмерений. Любая неисправностьизмерепреобразователя скажется наа величинекалибровочного напряжения, что позволяет диагностировать неисправностьпреобразователя15Таким образом, введение в мостостовую схему калибровочных резисторовпозволяет повысить точность измерения за счет исключения. температурнойпогрешности устройства, повысить 20точность калибровки, исключив Изнее вклад от начального сигналапреобразователя, обеспечить возмож-.ность проведения калибровки и диагностирования преобразователя непосредственно в процессе измерений.1138750С,2Я 4 ВНИИПИ Заказ 10681/35 Тираж 897 ПоДпижфе Филиал БПП "Патентфг. Ужгород, ул. Проектная, 4