Емкостный датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/12 

ного конденсатора размещен на диэлектрике в области опорного основания. Зеркально-симметричные неподвижные электроды 6 и 7 соответственно измерительного и опорного конденсаторов расположены на диэлектрике крышки 8. Гермопроходник 9 выполнен за одно целое с пластиной.

Жесткий центр 2 мембраны направлен в сторону, противоположную воздействию измеряемой среды, а диэлектрик упругого элемента выполнен в виде монолитной пластины 10 с жестким центром 11, расположенной зеркально-симметрично упругому элементу, Диэлектрик пластины выполнен в виде монолитной пластины 12 с отверстиями 13, расположенными соосно контактам гермопроходника9. Контакты гермопроход- ника частично выполнены в виде полос 14 толщиной, равной величине межэлектродного зазора, частично расположенных между диэлектрическими пластинами. При этом каждый из контактов одной из своих поверхностей расположен на одной из контакт- ных площадок 15 соответствующего электрода, а другой - на противолежащей монолитной пластине. Упругий элемент и пластина герметично соединены по периферии с деформацией в пределах упругости монолитных пластин и выводов при помощи втулки 16.

Емкостный датчик давления работает следующим образом.

Измеряемое давление воздействует на мембрану датчика. Под воздействием измеряемого давления жесткий центр мембраны, а следовательно, и жесткий центр монолитной пластины и расположенный в области жесткого центра подвижный электрод измерительного конденсатора перемещаются в направлении неподвижного электрода измерительного конденсатора. В результате этого межэлектродный зазор измерительного конденсатора уменьшается, а его емкость соответственно увеличивается. Емкость опорного конденсатора не зависит от измеряемого давления вследствие расположения его электродов на неподвижных элементах конструкции. Значения емкостей измерительного и опорного конденсаторов через их контактные площадки передаются через выводы на нормирующее устройство (на фиг. 1,2 не показано), которое формирует выходной сигнал, зависящий от соотношения опорной и измерительной емкостей, а следовательно, и от измеряемого давления. При воздействии на датчик повышенной температуры вследствие применения монолитных диэлектрических пластин сравнительно большой толщины электрическое сопротивление изоляции и тангенс диэлектрических потерь между электродами и то- копроводящими элементами конструкции (упругим элементом, пластиной) сохраняются при более высоких значениях температур.

Указанное соотношение позволяет выбирать необходимую толщину пластины по известным характеристикам других элементов конструкции.

., Технико-экономическим преимуществом конструкции датчика являются обеспечение работоспособности при повышенных температурах, уменьшение габаритов и повышение технологичности за

счет использования монолитного диэлектрика, устранения необходимости сварки выводных проводников с контактными площадками электродов, изменения пространственного расположения гермопроходника

и пластины. Это позволяет устранить зазор между пластиной и выводами гермопроходника, избежать необходимость формирования электродов на тонкопленочном диэлектрике и присоединения выводных

прбводников к контактам гермопроходника. Кроме того, преимуществом конструкции является возможность ее использования для измерения давления более вязких и плотных сред вследствие пленарной приемной полости.

Формула изобретения Емкостный датчик давления, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки, упругий чувствительный элемент в виде мембраны с жестким центром и утолщенным периферийным основанием толщиной у.э., на которой закреплена первая диэлектрическая подложка, круглый

подвижный электрод измерительного конденсатора, закрепленный на первой диэлектрический подложке в центре мембраны, кольцевой неподвижный электрод опорного конденсатора, закрепленный на первой диэлектрической подложке концентрично подвижному круглому электроду над периферийным основанием мембраны, вторую диэлектрическую подложку, на которой закреплены с межэлектродным зазором неподвижные электроды измерительного и опорного конденсаторов, крышку, на которой закреплены гермопроходники с проводниками толщиной IK, размещенными в i межэлектродном зазоре и контактирующими с выводами электродов конденсаторов, при этом крышка и чувствительный элемент укреплены герметично в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, уменьшения габаритов и повышения технологичности, в нем каждая

диэлектрическая подложка выполнена в виде пластин толщиной мп,причем, первая диэлектрическая подложка закреплена на поверхности мембраны, противоположной ее планарной стороне, при этом в первой диэлектрической подложке над мембраной выполнена кольцевая проточка, а вторая диэлектрическая подложка закреплена на внутренней стороне крышки, причем параметры корпуса связаны с параметрами мембраны, диэлектрических пластин и крышки соотношением

1В

1п

0

2 1МП («в «мп) + IK («в «к) + 1уэ(Дв -«уз)

ап -«в

где 2л - температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) крышки;

«мп - ТКЛР материала диэлектрической пластины;

OB - ТКЛР материала корпуса;

ауэ -ТКЛР материала мембраны;

Ок. - ТКЛР материала проводников.

. фиг. i А- А повернуто