Датчик давления

(21) 4133896/ (22) 14.10.86 (46) 23.09,88 (72) В.Г,Кась В,Л,Сорокопут (53) 531.787( (56) Авторско В 947658, кл.Малов В.В.М.: Эне 4-1 35олесник,репков ки. -рис,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ Бюл. Уян, Е.С.Ки А,И.Че088.8)е свидетельство СССРС О 1. 1/14, 1982.Пьезорезонансные датчиргия, 1978, с.173,(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений, Цельюизобретения является повышение точности измерения, В датчике в силу расположения кварцевого резонатора (КР)7 относительно выступов так, что КРзакреплен в точках с минимальной тензочувствительностью, акустическаясвязь КР с корпусом минимальна, следовательно, добротность его будет выше, а погрешность в определения давления, обусловленная нестабильностью частоты автогенератора, будет меньше. Для обеспечения этого условия выступы 8 корпуса 2 расположены относительно друг друга на 60 , а ось КР расположена симметрично между выступами. Корпус 2 и мембрана 1, воспринимающая давление, выполнены из монокристаллического кремния и-типа про" водимости одинакового среза, причем в мембране и корпусе соосно с КР выполнена область р-типа проводимости с диаметром 3 в центре,.;равным половине диаметра КР, и соединенная радиальным участком с электродом 5 в периферийной части мембраны. Изменение зазора между мембраной и областью р-типа проводимости приводит к изменению емкости зазора, в котором воз-" буждается КР, а следовательно, частота автогенератора. Фиксируя величину этого изменения, судят об изменений давления, 4 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения давлений,51 ель изобретения - повышение точности измерений давления.На фиг.1 изображен датчик давления; на фиг.2 - мембрана; на фиг.Зкорпус, общий вид; на фиг.4 - взаим- Оное расположение корпуса и кварцевогорезонатора,Датчик давления содержит мембрану1, корпус 2, выполненные из монокристаллического кремния и-типа одного 5среза, например (100)Мембрана 1 икорпус 2 имеют области. 3 и 4 р-типав виде диаметра в центре и радиального участка (фиг,2 и 3), на которыхрасположены электроды 5 и 6 из метал 20ла, например алюминия, Резонатор АТсреза 7 установлен на выступы 8, сформированные в корпусе 2, Мембрана 1 икорПус 2 соединены между собой посредством слоя 9 легкоплавкого стекла, температурный коэфициент линейногорасширения которого близок к анало, гичной величине кремния, причем кристаллографические оси как мембраны 1,так и корпуса 2 совпадают. Выступы 8,расположены один относительно друго, го так (фиг.З), что острый угол, образованный прямыми, проходяшими через, два противоположных выступа и центр, симметрии корпуса 2, равен 60О 35Кварцевый резонатор (КР) 7 закреплен.на выступах 8 посредством клеятак, что ось КР 7 делит острый уголпополам. Диаметр круглой части р-областей выбирается равным половинедиаметра КР 7. Для снятия информациив виде частоты датчик подключаетсяэлектродами 5, 6 в схему автогенератора, Полость, образованная мембраной 1 и корпусом 2, вакуумируется сцелью устранения стоячих звуковыхволн.Датчик работает следующим образом,При номинальном давлении окружающей среды Р, мембрана 1 расположена 50на расстоянии Й от поверхности КР 7.В этом случае емкость зазора, в котором возбуждается КР 7, равна Со, Приэтом колебательная система, образованная КР 7 и емкостью С зазора, 55имеет резонансную частоту Го, которая имеет место на выходе автогенератора, Измеряя величину Г судят означении РПри отклонении измеряемого давления на величину 4 Р от его номинального значения происходит прогиб мембраны 1 на величину 6 Л, что ведет кизменению скорости зазора, в которомвозбуждается КР 7, на величину б С.Следовательно, частота автогенератора, в который включен датчик, изменяется на величину а Г. фиксируя величину этого изменения, судят о значении 4 Р.В датчике в силу расположения КР7 относительно выступов 8 так, чтоКР закреплен в точках с минимальнойтензочувствительностью, акустическаясвязь КР с корпусом минимальна, следовательно, добротность его выше,а погрешность в определении давления,обусловленная нестабильностью частоты автогенератора, меньше.1Формула изобретенияДатчик давления, содержащий корпус, соединенную с ним с образованием полости мембрану, кварцевый резонатор, расположенный в полости, иэлектроды, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерения, в полости в корпусе выполнена кольцевая проточка, соответствующая диаметру кварцевого резонатора, с четырьмя посадочными выступами, одна из пар которых расположенадиаметрально противоположно другой,а каждый выступ пары отстоит относиотельно другого на 60, кварцевый резонатор установлен параллельно мембране с образованием зазора между ними и закреплен на выступах, причемось кварцевого резонатора расположена симметрично между выступами пары,а корпус и мембрана выполнены из монокристаллического кремния и-типапроводимости одинакового среза, причем в мембране и корпусе соосно скварцевым резонатором выполнена область р-типа проводимости с диаметром в центре, равным половине диаметра кварцевого резонатора, соединенная радиальным участком с электродом, расположенным соответственно впериферийной части мембраны и корпуса, а кристаллографические оси мембраны и корпуса совпадают, 14254881425488 СОСТЯВИТРЛЬ ХПОС В.Нетраш Техред Л. СердваФВЭВваВЮФЮ 4 ВФВЮВЮЮ 4 ЮВ амюа ваВЮ ава фее аде ВДВЕ ков ав 4 Тираж 847 Подл исн ВНЮШИ повенного кретений и5, .Раушская омитета открытий делаосква П я тие, г. Уж го еск пре одственно-попиг судар м Иэ орректор В. Роман