ЕМКОСТНЫЙ МАТРИЧНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК G01L9/12 G01L7/08 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения давлений, температуры, теплового потока и определения пограничного слоя при аэродинамических и натурных испытаниях авиационной техники. Изобретение является усовершенствованием основного изобретения по авт. св. СССР N 1577483, кл. G 01 L 7/08, 1988 г.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения давления, температуры и теплового потока.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика; на фиг. 2 - сечение датчика (Д-Д) в увеличенном масштабе.

Основанием датчика является первый слой 1 диэлектрической изоляционной пленки, содержащей экран 2, электроды 3 и 4, термопары, выводы 5 (фиг. 1, Г-Г) и общий вывод 6. Вторая пленка 7 на верхней поверхности содержит вторую половину элементов преобразователя температуры и теплового потока, таких как 8, электроды 9 и 10 (термопары), сигнальные проводящие выводы 11 и общий проводящий вывод 12 (фиг. 2, В-В). Верхняя поверхность третьего слоя 13 содержит экран 14, проводящие выводы 15 для съема сигнала с выходов преобразователя давления (фиг. 2, Б-Б) и обкладки 16. Четвертый слой 17 - перфорированная пленка. Пятый слой 18 из диэлектрической пленки на нижней поверхности содержит экран 19, обкладки 20, выводы 21 преобразователя давления и слои клея 22 между пленками (фиг. 1, Д-Д). Верхняя поверхность пятого слоя 18 содержит экран 23, обкладки 24, выводы 25 (фиг. 1, А-А) и объект, на котором наклеен датчик.

Принцип работы датчика заключается в следующем.

При воздействии давления и теплового потока в месте соединения электродов 3 и 4 и 9 и 10 возникает эффект термопары. При тепловом потоке на поверхности датчика через диэлектрические слои 18, 17 и 7, верхние 9 и 10 и нижние 3 и 4 чувствительные элементы (термопары) испытывают действие температур. При этом тепловой поток определяется на измеряемой разности температуры по обе стороны слоя 1. При измерении давления Р толщина пленки 18 уменьшается, а емкость С изменяется пропорционально давлению на величину ΔС. При этом выходное напряжение, снимаемое с датчика 15, 25, пропорционально напряжению поляризации и соотношению ΔC/C . По изменению емкости судят о давлении.

Конструкция датчика позволяет в заданной точке одновременно измерить четыре сигнала разного рода, из них два сигнала несут информацию о температуре и тепловом потоке, остальные два сигнала несут информацию о давлении, их можно суммировать и делить. При суммировании двух сигналов за счет уменьшения выходной емкости повышается чувствительность преобразователя давления к нижнему порогу и помехоустойчивость.

Применение датчика позволяет измерить давление, температуру, тепловой поток и определить пограничный слой в аэродинамических экспериментах в заданной точке одновременно. Это позволяет совместить измерения ряда физических величин с весовыми экспериментами и повышает технико-экономическую эффективность аэродинамических испытаний. (56) Авторское свидетельство СССР N 1577483, кл. G 01 L 7/08, 1988.

Изобретение может быть использовано для одновременного измерения на поверхности модели двух разных значений давления (динамического и статического), а также температуры и теплового потока. Для достижения цели, кроме емкостного преобразователя давления (обкладки 20, 24 конденсатора), в датчик введены преобразователи температуры и теплового потока, которые выполнены в виде диэлектрической пленки 1, 7, на каждой из которых напылены электроды 3, 9 из меди, а на них общий электрод 4, 10. В результате соединения электродов возникает эффект термопары и по термоЭДС судят о температуре и тепловом потоке. 2 ил.

ЕМКОСТНЫЙ МАТРИЧНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ по авт. св. N^o 1577483, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения давления, температуры и теплового потока, в него дополнительно введены первая и вторая диэлектрические пленки, выполненные из полиамидокислотного лака, причем на одной из поверхностей каждой из них сформированы первые электроды, выполненные из меди, с соответствующими выводами, на каждый первый электрод нанесен второй электрод, выполненный из никеля, при этом вторые электроды соединены электрически друг с другом и общим выводом, а с зазором от всех электродов и выводов нанесен металлизированный экран, причем площадь первого электрода равна площади обкладки конденсатора датчика, а площадь вывода от второго электрода больше площади обкладки конденсатора и площади вывода первого электрода в 1,4 - 1,6 раз, при том первая диэлектрическая пленка прикреплена к внешней поверхности первого слоя датчика своей поверхностью, на которой сформированы электроды, выводы и экран, а вторая диэлектрическая пленка прикреплена аналогичной поверхностью к другой поверхности первой пленки, причем все электроды расположены под соответствующими обкладками конденсаторов датчика.