Тензопреобразователь давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к устройствам для измерения давления с помощью тензочувствительных элементов.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения„

На фиг.1 изображен предлагаемый тензопреобразователь; на фиг.2 - рай- рез А-А на фиг.1.

На круглой мембране 1 с плоской утоньшенной рабочей частью 2, выполненной из монокристалла сапфира в плоскости (0001) расположен замкнутый полный равноплечий тензомост,образованный резисторами R - R и соеРабота устройства осуществляется следующим образом.

диненными их уширениями 3, сформиро- ванньми из эпитаксиального однородного кремния, выращенного плоскостью , (111), причем пара одинаковых танген-зо тензорезисторов R,- R снимается

При действии давления на мембрану

сигнал, ления.

соответствующий значению дав

циальных тензорезисторов R, и R3 расположена по дуге окружности, где радиальные деформации равны нулю, т.е. по окружности с радиусом 0,54 г, тензорезисторы R и R имеют зубчатую форму, огибающая каждого лепестка которой характеризуется формулой

2(К,, +К,, ).г

K,J . г

(1)

где об г К , ,К, угол между радиусом-вектором точки и касательной в этой точке;

относительный радиус-вектор (модуль радиуса-вектора, отнесенный к радиусу рабочей части мембраны); коэффициенты продольной и поперечной тензочувствитель ности полупроводника соответственно.

Толщина, ширина и длина средней линии всех тензорезисторов одинаковы, следовательно, их номинальные сопротивления также одинаковы.

На уширёниях 3 выполнены омические контакты.4, расположенные вне прямых, соединяющих концы смежных тензорезисторов. Удалением части соответствующего уширения 3 достигается точное равенство сопротивлений йсех плеч тензомоста при номинальном значении сопротивлений тензорезисторов. На изотропной поверхности мембраны обе пары тензорезисторов распо0

5

лагаются симметрично относительно осей 5 и 6. В данном случае лучи 7 тензорезисторов Rj и R расположены на площади, ограниченной окружностями радиусом 0,75 г и 0,85 г.

Очевидно, что подобный рисунок бу- ;дет иметь диффузионный и приклеиваемый тензорезисторы, в том числе металлический, если они выполнены из материалов, изотропных по механическим и пьезорезистивным свойствам, и размещены Hai мембране с плоской утоньшенной paбoчe частью, изотроп- ной по механическим свойствам.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

, о тензорезисторов R,- R снимается

тензорезисторов R,- R снимается

При действии давления на мембрану

, тензорезисторов R,-

сигнал, ления.

соответствующий Формула изобретени

я

Тензопреобразователь давления, содержащий упругую мембрану из монокристалла с тензочувствительными элементами из монокристалла полупров.од- ник а, соединенными в мостовую измерительную схему, о тличающий- с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, в нем тензо- чувствительные элементы одной пары противоположных плеч мостовой изме- рительной схемы размещены по окружности преимущественно с нулевой радиальной деформацией мембраны, а тен- зочувстрительнь1е элементы другой пары противоположных плеч имеют зубчатую форму, огибающая каждого лепестка которой характеризуется формулой

к 3

+ К,,,- 2(К„ +К,) . г

(К,,- к,)..

де об - угол между радиусом-вектором точечного элемента и касательной в этой точке:

о

г - относительный радиус-вектор, т.е. модуль радиуса-вектора, отнесенный к радиусу рабочей части мембраны; соответственно коэффициенты

продольной и поперечной тен- зочувствительности полупроводника.

А-А.

К1 R1 J/fj

... ...,.г. ,. |ХчЧЧ Ч|

7 / I

12R2

Фив,2.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет уменьшить погрешиость измерения. На мембране 1 из монокристалла сапфира размещен замкнутый равноплечий мост, образованный тензочувствительными элементами R J - R Одна пара зтих элементов R, и Rj размещена по окружности иуле- -вой радиальной деформации мембраны. Элементы R и R имеют зубчатую форму с определенной формой огибающей каждого лепестка. При воздействии на мембрану давления с тензочувствитель- ных элементов снимается соответствующий значению давления сигнал. 2 ил. КЗ ее СО О 4 СО я