Способ настройки интегральных тензометрических мостов Советский патент 1989 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении и настройке тензометрических мостов, работакхцих в условиях воздействия термоудара.

Целью изобретения является снижение чувствительности интегрального моста с тонкопленочными металлическими тензорезисторами к термоудару за счет совмещения в тензорезисторе функций тензочувствительного и термокомпенсационного резисторов, что достигается предварительным покрытием двух смежных тензорезисторов моста диэлектрическим слоем окиси кремния и их термообработкой, подключением во всех случаях измерения выходного сигнала моста при двух других тензорезисторов моста, а после каждого подключения настроечного резистора - подключением параллельно смежному с ним тензорезистору с диэлектрическим слоем балансировочного резистора и подбором величины его сопротивления так, Чтобы выходной сигнал-моста не превышал допустимого напряжения начального разбаланса моста.

На чертеже представлена электрическая схема интегрального тензр- метрического моста после настройки по рассматриваемому способу.

Способ осуществляют следующим образом.

Настраиваемый интегральный тензо- мост с тонкопленочкыми металлическими тензорезисторами 1 - 3 сопротивлением R, Р-2° R 4-°° помещают в установку для напыления диэлектрического слоя, и два смежных тензорезистора, например тензорезисторы 1 и 2, покрывают диэлектрическим слоем окиси кремния при температуре 573-673 К с последующей термообработкой при температуре 623-673 К. При этом происходит самопроизвольная диффузия в планарных резистивном и защитном слоях. Примеси, захваченные во время напыления, мигрируют в процессе термообработки к границам зерен резистив ного материала, где имеется большая вероятность юс выладяния. Диффузия по границам зерен протекает на несколько порядков быстрее, чем по объему металлической пленки. Поэтому в результате термообработки температурный коэффициент сопротивления верхних .слоев резнетивге 1х пленок будет существенно отрицательным, а внутренних слоев -останется положительным. Это позволяет получить результирующий температурный коэффициент сопротивления покрытого диэлектрическим слоем тен- зорезистора почти на порядок сниженным по сравнению с исходным значением этого коэффициента, о Затем одну из диагоналей моста соединяют с источником питания постоянного тока, а другую - с измерителем выходного напряжения моста (условно не показаны). Для двух различных температур измеряют выходной сигнал моста в каждом из двух случаев:

5

при отсутствии настроечного и балансировочного резисторов 5 и 6;

при подключении параллельно одному из двух не покрытых диэлектрическим слоем тензорезисторов настроечного резистора 5 с заданным исходным сопротивлением Rj. и параллельно смежному с этим тензорезистором покрытому диэлектрическим слоем тензорезистору - балансировочного резистора 6, причем значение сопротивления последнего подбирают так, чтобы выходной сигнал моста не превыщал допустимого напряжения начального разбаланса моста.

Затем рассчитывают требуемое значение сопротивления R настроечного резистора 5 по формуле

R . УМ

&и„

где . и iU

Off

(RS + R),

соответственно приращення выходного сигнала моста от температуры без настроечного резистора и с подключенными настроечным и балансировочным резисторами.

5

0

5

0

5

Если в результате расчета будет получено отрицательное значение величины сопротивления R, то это означает, что настроечный резистор 5 должен быть подключен в другое плечо моста - к смежному с ним тензорезнсто- ру без диэлектрического покрытия. В этом случае целесообразно повторить операции измерения выходных сигналов моста с вновь подключенными настроеч- 1ным и бапанснровопным резисторами 5 и 6 для двух температур и заново провести расчет.

После получения расчетного значения настроечного резистора 5 подклю- .чают в плечо моста настроечный резистор 5 с требуемым сопротивлением R и вновь подбирают значение сопротивления балансировочного резистора 6.

Описанный способ настройкн интегральных тензометрических мостов работоспособен в диапазоне температур 223-473 К и позволяет на порядок снизить чувствительность моста к термоудару.

51525

Формула изобретения

Способ настройки интегральных тензометрических мостов, яаключаю- щийся в том, что выходной сигнал моста измеряют при двух различных темпетатурах при отсутствии настроечного резистора и при его включении в плечо моста, рассчитывают требуемое значение сопротивления на- строечного резистора и подключают в плечо моста настроечный резистор с полученным расчетным сопротивлением, о тличающийся тем, что, с целью снижения чувствитель- нести интегрального моста с тонкопленочными металлическими тензоре- зисторами к термоудару за счет совмещения в тензорезисторе функций

тензочувствительного и термокомпенсационного резисторов, два смежных тензорезистора моста предварительно покрывают диэлектрическим слоем окиси кремния и термообрабатывают, настроечный резистор во всех случаях прдключают параллельно одному из двух других тензорезисторов моста, а после каждого подключения настроечного резистора подключают параллельно смежному с ним тензорезистору с диэлектрическим слоем балансировочный резистор и подбирают значение его сопротивления так, чтобы выходной сигнал моста не превышал допустимого напряжения начального разбаланса моста.

Способ относится к измерительной технике и может быть использован при изготовлении и настройке тензометрических мостов, работающих в условиях воздействия термоудара. Цель изобретения - снижение чувствительности интегрального моста с тонкопленочными металлическими тензорезисторами к термоудару за счет совмещения в тензорезисторе функций тензочувствительного и термокомпенсационного резисторов достигается предварительным покрытием двух смежных тензорезисторов моста диэлектрическим слоем окиси кремния и их термообработкой, подключением во всех случаях измерения выходного сигнала моста при двух разных температурах настроечного резистора параллельно одному из двух других тензорезисторов моста, а после каждого подключения настроечного резистора - подключением параллельно смежному с ним тензорезистору с диэлектрическим слоем балансировочного резистора и подбором величины его сопротивления так, чтобы выходной сигнал моста не превышал допустимого напряжения начального разбаланса моста. При покрытии тензорезисторов слоем окиси кремния изменяется в меньшую сторону почти на порядок температурный коэффициент сопротивления этих тензорезисторов, что позволяет подобрать балансировочный резистор без существенного изменения величины недокомпенсации алдитивной температурной погрешности, обусловленной подбором настроечного резистора по его расчетному значению сопротивления. Способ работоспособен в диапазоне температур от 223 до 473 К. 1 ил.

I 1 1

{/

пит

1 1

У8ы,

tf