Датчик давления и способ его изготовления

/04, 1986.34484, кл. Н СОБ Е Я И ля измерения давлетках турбин, где трегабариты, Сущность содержит пьезоэле, эластичный слой 3, ем, защитный слой 4, льные проводники 5, тельные проводники орые присоедини ч ских измерении ) Ю,А.Пивкин, С.Д,З в и Л.С,Белицкая (56) Авторское свидете М 1404851, кл. 6 01 1Заявка ФРГ М 317/ О, 1988, (54) ДАТЧИК ДАВЛЕН ИЗ ОТОВЛЕНИЯ спользование: д апример на лопа я минимальные етения: датчик 1 с электродами щийся основание присоедините 7, дополнительный эластичный слой 8. Присоединительные проводники 7 электрически связаны с присоединительными проводниками 5, 6 и электродами 2 через металлизированные переходные отверстия, Присоединительные проводники 7 остаются открытыми, Дополнительный слой 8 наносится на основание до приклеивания пьезоэлемента 1 и для получения монолитного соединения выдерживается под давлением и при температуре, необходимых для отверждения данного материала. При этом основание с дополнительным эластичным слоем прижимается к пластине, не имеющей к нему адгезии (например., из фторопласта) и подвергнутой абразивной обработке, При отверждении эластичного слоя происходит его вдавливайиев"рельеф пластины, Рельеф отпечатывается на поверхности дополнительного эластичного слоя, что повышает прочность приклеивания к объекту, т.е, повышается надежность, 2 с,п, ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для йзмерения давления,например, на лопатках турбин, где требуются минимальные габариты и невозможно 5применение ввертных датчиков.Известен пьезорезистор для измерениянапряженного состояния внутри массивамодели горных выработок, содержащий заключенные в упругую оболочку две металлические пластинй - электроды с размещеннымимежду ними чувствительным элементом, и дветяги, соединенные со стержнем, Стерженькаждой тяги прйкреплен к центру соответствующей пластины, . 15Однако такой пьезорезистор обладаетповышейным виброэквивалентом ввиду того, что над чувствительным элементом расположены тяги из диска и стержня, йбольшими габаритами. 20Наиболее близким техническим решением к изобретейию является пьезоэлект-.рический преобразователь, которыйсодержит плату с приклеенным к ней пьезоэлектрическим слоем, имеющим с двух сторон электроды. Плата изготавливается изнеметаллического материала. На плате формируются проводящие дорожки, одна из которых контактирует с электродом пьезоэлемента,обращенным к плате непосредственно, а другая контактирует с противоположным электродом через сквозное отверстие впьезоэлектрическом слое. Краевая областьплаты зажимается между двумя регулировочными элементами, которые удерживаются между частями корпуса.Недостатками этого преобразователяявляются большие габариты и негерметичность чувствительного элемента,Цель изобретения - повышение надежности.Датчик давления, содержащий пьезоэлемент с установленными по обе его стороны электродами, один из которых закрепленна основании, выполненном в виде основного слоя из эластичного неметаллическогоматериала, и первые и вторые присоединительные проводники, снабжен защитным идополнительным эластичными неметаллическими слоями,при этомпервые присоединительные проводники установлены в зонекрепления электрода к основанию с противоположной его стороны и соединены сэлектродом через металлизированные отверстия, выполненные в основании, а вторые присоединительные проводникиразмещены вне зоны крепления электрода,установлены на основании со стороны пьезоэлемента и соединены с первыми проводниками через металлизированные отверстия,выполненные в основании, причем дополнительный слой нанесен на основание со стороны первых проводников, а защитный слой размещен непосредственно на другом электроде и закреплен на основании.Кроме того, согласно изобретению в способе изготовления датчика давления, заключающимся в установке пьезоэлемента междудвумя эластичными слоями и обработке одного из слоев, перед установкой пьезоэлемента на один из эластичных слоев на последний со стороны, противоположной от пьезоэлемента, наносят дополнительный слой, который прижимают к пластине, предварительно подвергнутой абразивной обработке при температуре и давлении отверждения дополнительного слоя. Такое расположение присоединительных проводников и нанесение дополнительного эластичного слоя на основание со стороны первцх присоединительных проводников повышает надежность герметизации при работе датчика в условиях высоких уровней давления и температуры рабочей среды, т.к, при этом исключается наличие присоедини- тельных проводников в зоне соединения защитного слоя и основания,Кроме .того, нанесение дополнительного эластичного слоя, исключает образование микротрещин на поверхности эластичного слоя без уменьшения адгезии при приклеивании к обьекту.На фиг. 1 и 2 изображен датчик давления в двух проекциях; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг.2; на фиг, 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1.Датчик содержит пьезоэлемент 1 с электродами 2, выведенными на торцевую поверхность пьезоэлемента, обращенную к эластичному слою 3, являющемуся основанием, защитный слой 4, первые присоединительные проводники 5 и 6, вторые присоединительные проводники 7, дополнительный эластичный слой 8.Присоединительнье проводники 5, 6 и 7 наносятся на основание известным способом, например, вакуумным напылением. Структура напыленных проводников хром- медь-олово-висмут. Присоединительные проводники 7 электрически связаны с присоединительными проводниками 5, 6 и электродами 2 через металлизированные переходные отверстия диаметром 50-70 мкм на фиг. 4 и 5 показаны знаком "+"). Присоодинительнце проводники 7 остаются открытыми, т,к, защитный слой 4 их не перекрывает.Дополнительный слой 8 наносится на основание до приклеивания пьезоэлемента 1 и для получения монолитного соединения1793285 эластичного слоя близка к поверхности необработанной полиимидной пленки.При большем значении глубины абразивной обработки также происходит сниже 5 ние клеевой прочности за счет неравномерностиклеевого шва по толщине,Давление через защитный слой 4 воздействует на пьезоэлемент 1, в результатечего на его электродах 2 возникает электры 10 ческий заряд, который через первые 6, 5 ивторые 7 присоединительные проводникипоступает на регистрирующую аппаратуру,Регистрирующая аппаратура подключаетсяко вторим прйсоединительным проводни 15 кам 7 с помощью дополнительных проводников, длина которых выбирается дляконкретного обьекта. Провода присоединяются с помощью пайки или сварки. Местоприсоединения герметизируется влагостой 20 ким клеем.Использование изобретения по тнадежность без увеличения габар и рат ног доп мае гез под отв его те в сн ван иментально уст клеевая прочнос при глубин пластины, равн ей глубине об снижается, так к поверхность дЭкспе Лысая ается ботки меньш ность ченна ановлен ть на о е абр ой 3,5 работки дк в это ополни о, что натрыв доазивной - 7 мкм,леевая случае ибо сти обр При про пол виброэквивалента. льно юФормула изобретения1, Датчик давления, содержащий пьезоэле ент с установленными по обе его сторон электродами, один из которых 30 зак еплей на основании, выполненном в виде основного слоя из эластичного неметалл ческого материала и первые и вторые при оединительныепроводники, отличаю щ и й с я тем, что, с целью повышения 35 надежности, он снабжен защитным и дополнительным эластичными неметаллическийи слоями, при этом первые приооединительные проводники установлены в зоне крепления электрода к основанию 40с пр тивоположной его стороны и соединены с электродом через металлизированные отве стия, выполненные в основании, а вторые присоединительные проводники размещены вне эоны крепления электрода, 45 установлены на основании со стороны пьезоэлмента и соединены с первыми проводнные отаери, причем доа основание ов, а защит-. дственно на н на основаерживается под давлением и при темпере, необходимых для отверждения данматериала. При этом основание с лнительным эластичным слоем прижися к пластине, не имеющей к нему ади (например, из фторопласта) и ергнутой абразивной обработке, При рждении эластичного слоя происходит давливание в рельеф пластины, Рельеф чатывается на поверхности дополни- ного эластичного слоя. В результате поается прочность приклеивания к кту и повышается герметичность, так исключается нарушение целостности никами через металлизиров стия, выполненные в основани полнительный слой нанесен со стороны первых проводни ный слой размещен непосре другом электроде и закрепле нии,2. Способ йзготовления датчика давления, заключающийся в установке пьезоэлемента между двумя эластичными слоями и обработке одного из слоев, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения надежности эксплуатации, перед установкой пьезоэлемента на один из эластичных слоев на последний со сторонй, противоположной от пьезоэлемента, наносят дополнительный слой, который прижимают к пластине, предварительно подвергнутой абразивной обработке при давлении и температуре отверждения дополйительного слоя.е ктор За аз 497ВНИИПИ Государствени ри ГКНТ СССР11 ая Производственно-издательс мбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г.10 Тиражнного комитета по изобрете 3035, Москва, Ж, Раушск Корректор А ОбрПодписноеям и открытиям онаб., 4/5