433694

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПА ТЕНТУ Своз СоветсааСоциалистицескинРеслублик(11) 433694 1) Зависимый от патента -2) Заявлено 03. 04. 69(21)1323175/18-10 Гасударственный квинтет Совета в 1 нннстров СССР оо делам нвобретеннн н открытой. 787.088. 81 исания 15.12,74 Дата опубликования Иностранец Хайнц Кастен ЦХ) Иностранная Жирм нститут фюр Регелун 1 ЮР2) Автор изобретени 71) Заявите тЕтГНИ 1 541 ПРОФ ОВ Изобретение касается профилированных металлических мембран для линейного измерения давления с помощью пьезосопротивления, Эти измерения могут вестись как в условиях атмосферного,так и в условиях статического давления (измерение разности давлений),Известны плоские металлические мембраны с тензометрическими преоб азователями. Под воздействием давления на поверхности такой мембраны образуются области с положительным и отрицательным удлинениями. Различные тензометрические преобразователи обеих областей соединяют с мембраной в схему половины моста или в схему полного моста. Такие мостовые схемы дают измерительное напряжение,зависимое от давления и от приложенного питающего напряжения. Однако пропорциональность междудавлением и измерительным напряжением достигается только прибли-зительно от 10 кг/см.Если размеры такой же мембраны выбирают с расчетом ее испол 5 зования для измерения давления,меныпего 10 кг/см,то наблюдаетсяувеличивающееся отклонение от линейности,так как вследствие увеличивающейся относительной дефоро мации мембраны на напряжение изгиба дополнительно накладываетсяеще напряжение растяжения.Во избежание таких явленийпри измерении малых давлений пре дусматривают тензометрическиедатчики не на самой мембране,а насвязанном с ней носителе. В этомслучае сама мембрана слт только для создания усилия,а перевод О этого усилия осуществляется носителем.Однако такие устройства конструктивно сложны и громоздки.Известны также мембраны,в 5 которых полностью отказались от,усилия, созданные мембранОй,непОСреДственнО переДаются на свобОДнонатянутые проволокиркоторые д 8 йстБуют как пьезосОпротивления.Однако затДаты на изгОтОБление таких устройств Очень высокиаЦ 8 ль изобр 8 тения повышениетОчнОсти при изм 8 рении малых величин дав л 8 ния.Для этОГО кря 823 я зона мембраны т,е. участок мембраны,непосредственно граничаЙ с корпусом) выполнена поюостью плоскоии расположена Б Одной плоскОстис профильной частью мембраны. НакраеБОЙ зон 8 нан 8 сены пьезоэлектрицеские слои Пьезозлектрический слой представляет собои проводящий слОЙ, распОложенный межц 7изоляционным и защитным слоямиэЭто обеспечивает прохождение токаглавным Образом Б направлении радиального растяж 8 ния,ПьВзозлектрические слОи МОгут быть размещены как на Берхнецтак и на нижней стороне краевойзоны мембраны, Их можно делить наотд 8 льные учстки например,нфкаждой стороне по даа учясткаЗчто позволяет построить полнуюМОстоаую схему,Дял 88,например,преимущестБенНО при изм 8 рении пер 8 пада давления в условиях высоких абсолютныхДавлений стороны мембраны О нанеСОННЫМИ ПЬ 8 ЗОЗЛ 8 КТРИЧЕСКИМИ СЛОями можно размещать в защитнойжидкости.ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЗКОНОМИЧ 8 СКИ 8преимущества изобретения заключаются Б простой и прочной конструкции мембраны и пьезосопротивленияпри хорошей линейности между давлением и соответствующим исходящим злектрическим сигналом.Кроме того,на требуется дополнительных носителей для тензометрических преобразователей илиэлементов=носителей для размещения свободно натнутых прок,выполняющих электрические измерения удлинений. Прочность конструкции обеспечивается тем,что соответствующие слои наносятся,а ненаклеиваются,что,н свою очередь,позволяет избежать потерь из-заповерхностной утечки тока. Наносимые слои могут быть очень тонкими,что гарантирует хороший от, вод тепла от материала проводни ка. Радиально направленные положительные + 8 и отрицательные - 8 удлинения на верхйей и нижней сторонах поверхности краевой зонымембраны оптимально передаются напроводящий слой. Малая толщина 5 слояа также меандрическия структа создают условия для относительно высокого внутреннего сопротивления,что обеспечивает изм 8 рительный Эффект Электрическую 1 о нагрузку на нанесенном проводящемслое мозно поддерживать на заданном уровне,а вследствии высокоговнутреннего сопротивления могутбить применены Относительно высОД кие питающие напряжения.Нанесенные проводящие слоимохут подвергаться высоким абсолютным давлениям., предлагаемой мембраны;на фиг. 2 проводящие слои на краевой зонемембраны; на фиг. 3 - проводящийслойс изоляционным и защитными 5, сложац на фиг, 4 - проводящие 25 с,разделенные на Отдельные учас тки еПрофилированная металлическаямембрана 1 зажата между частями2 и 3 корпуса, Профилирование мембраны доходит до плоской краевойзоны 4,средняя плоскость которойидентична средней плоскости 5мембраны. В данных условиях нетребуеся профиля специальной Зб формы: важным является только высота профиля. Краевую зону 4 пре усматривают относительно узкой,од воздействием давления на профилированной мембране получается о тркая деформация средней плоскости 5,которая ведет к образованиюотносительно малого радиуса кривизны краевой зоны, благодаря чемудостигаются высокие значенйя 45 удлинения при очень малых отклонениях от линейности. Профилирование мембраны препятствует образованию напряжений растяжения,чторазно для уменьшения отклоненйй 50 ОТ ЛИНЕЙНОСТИ.Проводящий слой 6 (см. фиг.2) размещен на краевой зоне 4.Концы Этого слоя контактируют с,мембраной Б местах 7,а злектричес кие проводники через изоляционные,непроницаемые для давления,вводы .выведены из корпуса.На фиг. 3 показана конструкция проводящего слоя 6,являющегося пьезосопротивлением. На краевую зону 4 мембраны 1 с однойили обеих сторон сначала наносяттонкий изоляционный слой а,а заб4 тем - тонкий проводящий слой 6. Далее для защиты проводящего слоя . можно сверху нанести защитный слой 9.Ба фиг. 4 показано меаюрообразное расположение слоя б,который слующт для получения высокого сопротивления. ПРОЕДЯТ ИЗОБРЕ,БНИНПрофилированная металлическая мембрана, средняя и краеваяЗОНВ которой покрыты слоем пьезо 5 сопротивления из полупроводниковой пленки, отличающаяся тем,что,с целью повышения точности йриизмерениях малых величин давления,краевая зона выполнена полностью ю плоской и расположена в однойплоскости с профильной частьюмембраны.Составитель Г, НВВСКВЯРедактор ТИВВНОВ Техред КИРВЯДЯШО Щ КорректорАРОМЙЙОЫЗаказ фЯ Изд. М Ю Тираж 760ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 Предприятие Патента, Москва, Г 59 Бережковская наб., 24