Тензопреобразователь давления с раздельными цепями питания и измерения Советский патент 1988 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к лолупро- йодниковой тензометрии и может быть использовано для измерения механи- еских де ормацшЧ, давлений, ускоре- 4ий в измерительньтх и автоматизиро-- йанных системах.

Цель изобретения - увеличение выходного сигнала при одновременном )асширении частотного диапазона изме- )ения давления.

На чертеже изображена топология . гензочувствительного элемента тензо- преобразователя давления с раздельными цепями питания и измерения. 1 Тензопреобразователь давления выполняется, например, на КНС-струк- гуре (кремний на сапфире) и содер- кит расположенную на монокристаллической мембране пластину тензопреоб- разователя 1 с равномерно расположенными Т-образными выемками разде- ПЯЮ1ЦИМИ пластину ця ряд отдельных (участков 3, число которых выбирается в пределах от 10 до 1000,

I Оптимальное отношение длины 1 образованных участков тензоэлемента к ширине b составляет 1 : 100, Остав- риаяся часть 4 полупроводниковой пластины вдоль средней линии тензочувст- 1вительного элемента в результате, Например, химического вытравливания |выемок составляет толпц ну 0,1-0,5 1 длины участко в 3. Причем эти участ- |КИ для оптимизагщи параметров за iC4eTf понижения сопротивления и ис- включения шунтирующего влияния могут быть металлизированы или дополнительно легированы. Участки 5 полупроводниковой пластины на концах отдельных тензочувствительных элементов выбираются шириной 0,3-1 Ь ширины участков 3 тензоэлемента. При меньшей ширине i в этих участках наблюдаются повьш1ен- ная плотность тока и их нагрев, что приводит к дополнительным погрешностям. При большей ширине данной перемычки наблюдается взаимосвязь отдельных тензочувствительных элементов. Таким образом, данная топология тензочувствительного элемента обеспечивает работоспособность каждого из отдельных тензоэлементов за счет равномерного перераспределения механических напряжений и силовых линий электрического поля. Б результате на вьтходных потенциальньк контактных пластинках 6 и 8 при заданном уровне

входного сигнала на токовых контактных пластинках 7 и 9 няб.тодается максимальный выходной сигнал.

Тензопреобразователь давления работает следующим образом.

Под действием измеряемого давления упругая монокристаллическая мембрана с расположенной на ней пла-

стиной тензопреобразователя изгибается вместе с отдельными участками так, что при приложении входного сигнала на выходных контактах каждого отдельного участка вырабатывается

выходной потенциал, пропорциональньй механическому напряжению данного участка в продольном направлении. С учетом оптимально выбранной геометрии тензопреобразователя на выходнь1х контактных пластинках сигнал

равен сумме сигналов отдельных участков, т.е. в N раз больше (где N число отдельных тензозлементов),

Предлагаемый Тензопреобразователь

имеет невысокую стоимость и может

быть использован в измерительных комплексах, предназначенных для вьщеле- нМя слабых акустических сигналов при решении научных и прикладных задач.

Формула изобретения

Тензопреобразователь давления с раздельными депями питания и измерения,

содержащий монокристаллическую упругую мембрану с расположенным на ней тензорезистором, выполненным в виде полупроводниковой пластины, снабженной двумя токовыми входными контактами, расположенными вдоль продольной оси пластины, соориентированной под углом к кристаллографическому Hanpas- лению 11(), обеспечивающим максимальную поперечную тензочувствительность, и двумя выходными потен1щаль- ными контактами, расположенными вдоль поперечной оси пластины, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходного сигнала при одно

временном расширении частотного диа- пазона измерения давления, в нем полупроводниковая пластина в поперечном направлении разделена на отдельные равномерно расположенные участки шириной Ь, выемками Т-образной формы с образованием участками поперечных перемычек толииной h, при этом выемки выполнены на глубину, равную толщине пластины, расположены

314082624

равномерно, нх основания попарно обра-средней линии до края полки Т-образщены друг к другу и расположены наной выемки удовлетворяет соотношению

расстоянии 0,5 h от средней линии2l b-100b, а толщина h поперечпластины, проходящей в поперечном на- гной перемычки выбрана из соотношения

правлении, при этом расстояние 1отh 0,11-0,51.

Изобретение относится к полупроводниковой тензометрии. Цель изобретения увеличение выходного сигнала при одновременном расширении частотного диапазона измерения давления. Для этого устр-во содержит располо- на монокрнсталлической мембране пластину 1 с равномерно располо- KBjiHbiMH выемками 2, разделяющими пластину 1 на ряд отдельных участков 3, которые выбираются в пределах от 10 до 1000.Выемки 2 выполнены на глубину, равную толщине пластины. Данная технология тензоч вствительного элемента обеспечивает работоспособность каждого из отдельных тензо- элементов за счет равномерного перераспределения механических напряжений и силовых линий электрического поля. 1 ил. 9 с