Способ изготовления пьезоэлектрического датчика давления

5 0 01 3 9/О ПИСАНИ ОБ И Т АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬС ыступы с пластин свернуты в протиее к торцам однопят по одному на этом процесс способа явл оэлектриче носительно отражается ния,так и н ливаемых и яетсяских и ак на а на рибо ров. Известен способ лектрического эдеметовления пьезоэзаключающийся в ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский институт физических измерений(56) Заявка Японии ЬЬ 62-200778, кл. Н 0141/08, 1987,Патент США М 4752712, кл. Н 0141/08, 1988,(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ(57) Использование: изобретение относитсяк контрольно-измерительной технике и может быть использовано в производстве пьезоэлектрических датчиков, предназначенныхдля измерения быстропеременных давлений.Цель изобретения - повышение технологичности, Сущность изобретения: способ осуществляется следующим образом, Наоснование 1 устанавливается прокладка 2,на которую затем поочередно устанавливаИзобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при производстве пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения быстропеременных, ударных и акустических давлений, а также для измерения параметров вибраций,Известен способ изготовления пьезоэлектрического датчика давления, заключающийся в сборке пакета из чередующегося набора пьезоэлектрических и металлических пластин. Металлические пластины - электроды в набранном пакете поворачиваюттаким образом, чтобы выступы с пластин, имеющих одинаковую полярность, были поются металлические диски 3 и пьезоэлектрические диски 4. На собранный пакет устанавливается виброгруз, к которому прикладывается усилие, равное по величине усилию защемления пакета в собранном изделии. При действии указанного усилия металлические диски 3 и токосъемники 5 в местах крепления (в местах контактирования) сваривают друг с другом. Далее внутреннюю высоту корпуса подгоняют к высоте набранного пакета с учетом величины натяга мембраны, затем корпус поджимают к основанию 1 за счет специального приспособления и выполняют сварочный шов. Способ изготовления гарантирует надежный электрический контакт в местах крепления металлических электродов 3 с токосъемниками 5, за счет чего существенно повышается надежность в работе пьезоэлектрических датчиков быстропеременного давления, особенно в условиях воздействия различного рода механических факторов, 1 с,п. ф-лы, 3 ил,вернуты в одну сторону, а другой полярности были и воположную сторону, Дал именных выступов кре проводнику боковому и сборки заканчивается,Недостатком данного смещение при сборке пьез металлических пластин от ральной оси датчика, что чувствительности измере дежности работы изготавтом, что собирают пакет из чередующихся пьезодйскови металлических дисков, Предварительно.на обе стороны каждого пьезодиска наносят электроды, а при укладке в пакет металлические диски поджимают к 5 данным электродам, Учитывая то, что каждый из металлических дисков имеет по два выступа, при укладке в пакет смежные металличесОедиеки располагают таким образом, чтобы вйступы каждого следующего 10 диска были повернуты поотношению к выступам предыдущего на 90. Далее выступающие участки изгибают под прямым углом так, чтобы выступы одного ряда соприкасались друг с другом и в местах соприкоснове ния выступы сваривают и соединяют за счет дополнительных проводников (токосъемников) с измерительной схемой, Данный способ исключает случайные радиальные смещения пьезодисков, в результате кото рых могли бы происходить короткие замыкания между смежными металлическими дисками.Недостатком способа является то, чтоон не обеспечивает высокой надежности работы изготавливаемых приборов. Это обусловлено тем, что по данному способу после сваркитокосъемников с выступами металлических дисков и последующем закреплений йьезоэлектрического элемента в 30 корпусе, в местах сварки могут возникать значйтельные механические напряжения, вызванные поджимом чувствительного элемента при сборке. Усилие при стягивании корпусас осйованием; при котором осуществляется поджим чувствительного элемен та, будет одновременно передаваться какна пакет из пьезоэлектрических и металлических дисков, так и на сварные соединения токосъемников с выступами металлических 40 дисков, что приведет к их деформации, нарушению механического контакта и последующему обрыву схемы, особенно при воздействии значительных механических воздействий (вибрации, ударов и т.д,) 45Изобретение направлено на повышение технологичности за счет увеличения надежности изготавливаемых приборов,Согласно изобретению в способе изготовления пьезоэлектрического датчика дав ления, заключающемся в сборке чувствительного элемента путем поочередной укладки пьезоэлектрических и металлических дисков в пакет, ориентировании металлическихдисков в пакете, сварке ме таллических дисков с жестко закрепленными восновании токосъемниками, защемлении чувствительного элемента междумембраной и основанием и последующем закреплении корпуса датчика с основанием, перед сваркой металлических дисков с токосъемниками, производят поджатие чувствительного элемента к основанию с усилием, равным усилию защемления чувствительного элемента между мембраной и основанием, а после окончания сварки нагрузку с чувствительного элемента снимают.Поджатие пьезоэлектрического элемента позволяет исключить механические напряжения в местах сварки и тем самым предотвратить проявление возможных при эксплуатации датчика дефектов.Усилие поджатия при сварке не должно быть меньше усилия защемления чувствительного элемента между мембраной и основанием датчика при сборке, иначе напряженное состояние в местах сварки при сборке до конца не исключается, а значит,остается возможность проявления рассматриваемых дефектов, хотя и в значительно меньшей мере, чем в прототипе. Если же усилие поджатия пьезопакета при сварке будет наоборот больше усилия защемления чувствительного элемента при сборке, то может произойти нарушение целостности пьезочувствительного элемента (в виде разрушения отдельных пьезопластин) непосредственно на данной технологической операции, Следовательно, оптимальной нагрузкой будет являться нагрузка, равная усилию защемления чувствительного элемента при сборке.На фиг,1 - 3 изображены основание 1, прокладки 2, металлические диски 3, пьезоэлектрические диски 4, жесткие токосъемники 5, виброгруз 6, места 7 крепления металлических дисков 3 с токосъемниками 5, корпус 8, мембрана 9, сварной шов 10 корпуса 8 с основанием 1.Сборка чувствительного элемента приведена на фиг.1 и осуществляется следующим образом. На основание 1 устанавливается прокладка 2, на которую поочередно устанавливаются металлические диски 3 и пьезоэлектрические диски 4, Указанные диски собираются в пакет и ориентируются в нем с помощью специальных направляющих, которыми являются жесткие токосьемники 5, герметично закрепленные в основании 1. Далее на собранный1 пакет дисков устанавливается виброгруз 6 (см. фиг,2), к которому прикладывается усилие Ргр., равное по величине усилию защемления чувствительного элемента в собранном изделии, Данным усилием набранный пакет поджимается к основанию 1 и в поджатом состоянии пакета металлические диски 3 с токосъемниками 5 в местах крепления 7 сваривают друг с другом, Окон1789894 чательная сборка готового изделия представлена на фиг.3. Перед установкой корпуса 8 на основание 1, внутреннюю высоту корпуса 8 подгоняют под размер высоты набранного пакета с виброгрузом б, с учетом величины натяга мембраны 9 (т.е. высота пакета должна быть больше внутренней высоты корпуса 8 на величину необходимого натяга мембраны 9). Последней сборочной операцией является выполнение заключительного сварного шва 10, обеспечивающего герметичное соединение Корпуса 8 с основанием 1. Данная операция обеспечивается поджимом корпуса 8 к основанию 1 за счет специального приспособФормула изобретения Способ изготовления пьезоэлектрического датчика давления, заключающийся в сборке чувствительного элемента путем поочередной укладки пьезоэлектрических и металлических дисков в пакет, ориентировании металлических дисков в пакете, сварке металлических дисков с жестко закрепленными в основании токосъемниками, защемлении чувствительного элемента между мембраной и основанием и последуления. После окончания сварки шва 10 и снятия усилия с корпуса 8, металлические диски 3 и пьезоэлектрические диски 4 оказываются плотно поджатыми друг к другу и 5 к основанию 1, однако в местах сварки токосъемников 5 с металлическими дисками 3 деформационные напряжения в этом случае будут отсутствовать, что в свою очередь будет гарантировать надежный электрический 10 контакт в местах крепления 7.Изобретение позволяет повысить механическую надежность, увеличить ресурс работы, расширить эксплуатационные возможности за счет использования прибо ра в условиях механических воздействий,ющем закреплении корпуса датчика с основанием, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности за счет увеличения надежности изготавливаемых приборов, перед сваркой металлических дисков с токосъемниками, производят поджатие чувствительного элемента к основанию с усилием,равным усилию защемления чувствительного элемента между мембраной и основанием, а после окончания сварки нагрузку с чувствительного элемента снимают,1789894 сО3ель А,Кулакова Составидактор Т.Иванова Техред М Корректор И,Шмако гентал Заказ 345 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Производст