Измерительный преобразователь давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к полупроводниковым тензометрическим датчикам давления, и может быть использовано в информационно-измерительных, кон- трольно-управляющих и автоматизированных системах в качестве первичного измерительного преобразователя давления жидкостей и газов.

Целью изобретения является повыше- ние чувствительности.

На фиг.1 показан чувствительный элемент с углублением по периметру и с квадратным жестким центром; на фиг.2 - общий вариант чувствительного элемента, базов.ая модель; на фиг.З - конструкция преобразовател51 давления с чувствительным элементом, сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - чувствительный элемент, балочный вариант; Hd фиг.З - мембранный чувствительный элемент с эпюрами напряжений с учетом концентраторов напряжений.

Преобразователь давления содержит полупроводниковую пластину 1, в которой выполнены углубления 2, выполняющие роль упругих элементов, т.е. это участки, где происходят упругие деформации. Утолщенные секторы 3 выполняют роль ребер жесткости, т.е. это участки чувствительного элемента, где упругие деформации практически равны нулю. На утолщенных секторах 3 размещены элементы вто.ричной аппаратуры, например операционный усили- тель, микропроцессор, выпрямительная схема, магазин сопротивлений для балансировки измерительной схемы, компоненты схемы температурной компенсации и т.д. В углублениях 2 размещены компоненты измерительной схемы, в частности тензорезисторы 4, которые с помощью проводников 5 и 6 соединены между собой с вторичными схемами, размещенными на утолщенных секторах, и внещней аппаратурой. Полупровод1ш- ковая пластина 1 закреплена в корпусе 7 (фиг.З), с помощью клеевого состава 8.

,Преобразователь давления работает следующим образом.

Под действием измеряемого давления, углубленные участки 2 пластины 1 упруго деформируются, при этом утолщенные секторы 3 не деформируются. Под воздействием этих деформаций (и соответственно, напряжений) тензорезисторы 4 меняют величины сопротивлений, что приводит к разбалансу измерительной схемы. Сигнал разбаланса измерительной схемы с помощью проводников 5 подается к схемам, выполненным на утолщенных секторах, и к проводам 6, которые соединяют преобразователь с внешней аппаратурой. На измерительную схему подается электрическое напряжение (ток), изменение которого является результатом разбаланса измерительной схемы и прямо пропорционально измеряемому давлению

Формула изобретения

1.Измерительный преобразователь давления, содержащий корпус с чувствительным элементом из полупроводникового материала, на котором расположены тензорезисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем по крайней мере на одной поверхности чувствительного элемента выполнено не менее двух углублений постоянного поперечного сечения, по длине ориентированных по главным кристаллографическим направлениям полупроводникового материала чувствительного элемента, тензорезисторы размещены на поверхности основания каждого углубления вдоль него, при этом толщина h основания углубленных участков удовлетворяет соотношению h тх Н, где И - высота углубления.

2,Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что в нем ширина каждого тензорезистора равна ширине основания углубления.

фиг. I

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность устройства. На поверхности чувствительного элемента в виде полупроводниковой пластины 1 выполнено не менее двух углублений 2 постоянного сечения, ориентированных по ее главным кристаллографическим направлениям. Действующее на преобразователь давление вызывает упругую деформацию углублений 2, приводящую к изменению сопротивления размещенных в них тензорезисторов 4. Сигнал разбаланса измерительной схемы определяет измеряемое давление. Приведено соотношение, связывающее толщину основания и высоту углублений. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л со о Сл 00 СП | cfJue.l

А-А

Фиг.з

XVV

Редактор Э.Слиган

Составитель В.Казаков

Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Заказ 1298/41Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

CPU г. 5