Датчик давления и способ его изготовления Советский патент 1993 года по МПК G01L9/04 

Описание патента на изобретение SU1796927A1

гт ратуры измеряемой среды (термоудара)

на мембране 2 возникает неравномерное поле температур. Неравномерность; теМпё- ратурнОго гизля в конструкции существенно меньше &следствие близости термических сопротивлений мембраны и опорного осно- ванш 3Лиз-за равенства их толщин. При;

этом в. области размещений тёнзорезистЬров 4,5 скоростьизменения темпёратурно:ГРт)рля;;ка|.:по ;радиусу,-та;к и во-времени

минимальна.- В связи с выбранными pasMfe-;

рамй.й естрпрложе нйе1мi..f ёнзоэлементов и;: выбранными сботношениями размеров

опорного основания вследствие увеличения площа ди поверхности опорного .основания, несмотря на не стационарный характер из-: менения температуры на Планерной сторо- v не мембраны, температура тензрэлемёнтов окружных и радиальных тензррезисторов.оди накова. Одинаковая темперзтура радиальных

и окружных тензорезисторов в каждый конкретный момент времени вызываетодинаковые изменения сопротиепений тёнзЬрезйстороекоторые вследствие включения тензорезисторов в мостовую схему взаимно компенсируют: ся.2с. и 1 з.п. ф-лы, Зид. . ;.-. . ;

Похожие патенты SU1796927A1

название год авторы номер документа
Датчик давления 1989
  • Белозубов Евгений Михайлович
SU1744531A1
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 1991
  • Ворожбитов А.И.
  • Назаров В.И.
  • Педоренко Н.П.
  • Потапов А.В.
RU2010194C1
ТЕРМОУСТОЙЧИВЫЙ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 2008
  • Белозубов Евгений Михайлович
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Громков Николай Валентинович
  • Рыжова Татьяна Николаевна
RU2375689C1
Датчик давления 1988
  • Белозубов Евгений Михайлович
SU1765729A1
Датчик давления 1989
  • Белозубов Евгений Михайлович
  • Маланин Владимир Павлович
  • Белозубова Надежда Викторовна
  • Пащенко Валентина Васильевна
SU1818556A1
ТЕРМОУСТОЙЧИВЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С МЕМБРАНОЙ, ИМЕЮЩЕЙ ЖЁСТКИЙ ЦЕНТР 2015
  • Белозубов Евгений Михайлович
  • Белозубова Нина Евгеньевна
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Калмыкова Мария Александровна
RU2601613C1
Датчик давления 1988
  • Белозубов Евгений Михайлович
SU1696919A1
ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 1987
  • Белозубов Е.М.
  • Педоренко Н.П.
RU2041452C1
ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 2004
  • Мокров Е.А.
  • Белозубов Е.М.
  • Тихомиров Д.В.
RU2261420C1
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 2009
  • Белозубов Евгений Михайлович
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Васильева Светлана Александровна
  • Громков Николай Валентинович
  • Тихонов Анатолий Иванович
RU2391640C1

Иллюстрации к изобретению SU 1 796 927 A1

Реферат патента 1993 года Датчик давления и способ его изготовления

Изобретение предназначено для првы- шений чувствительности, уменьшая погрешности при воздействии нестационарной температуры измеряемой среды, уменьшения габаритов, повышения технологичности и уменьшения динамических характеристик. При воздействии нестационарной тем

Формула изобретения SU 1 796 927 A1

., Предлагаемое мзобретениеютноситс я к:.:: измёрителйнрй технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды (гермоудара). . : . Известен йатчй к давления, содержащий корпус, упругий элемент в виде круглой же- сткозащёмл.енной мембраны, выполненной за одно; целреГ с опорнымi основанием.на Которой расположены соединённые в мос- то вую схему тензорезисторы размеиденные по Дуге Ькружностй и по радиусу мембра- , н ы V п р и ч ем о.к ру ж н ы е; те н з о р е з и ст о р ы; своей срединной частью размещены по ок- ружнр;сти с радиусом ; .

::.:::---;:;.--v; . .r----.ro- -1тр -::--;-; / : -;ч- f . : ;..;.-.- -.,:. : - . ..

где УО - расстояние от центра мембраны до середины тёнзорёзистора, размещённого;в радиальном направлении;Л , ;. . тр - длина тёнзорёзистора, разрлещен- ногов радиальном направлении,

Недостатком известной конструкции является сравнительно небольшая чувстви- тельнрхпъ, связанная с тем,.что тёнзорезй- (iTOpbi расположёны в зоне воздействия йемаксимальных радиальных и тангенциальных деформаций. Погрешность датчика 6 условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды также весьма высокая вследствие расположения тен- збрезисторов в зоне неидентйчного изменения температуры. Это связано с тем, что хотя окружные тензбрезисторы находятся в зоне, где температура на мембране равна среднему Значению температуры кра- ёв радиальных: тензорезйсторов, среднеин- тёгральная температурй окружных тензорезисторов не соответствует среднеинтегральной температуре радиальныхтен- зорезйстбров вследствие принципиальна нелинейного распределения тёмпёратурнрго поля по радиусу мембраны. Габариты известнрй конструкции такж в весьма

значительно. Это связано- с тем,,что для обеспечения большей равномерности температурного поля мембране и для минимизации воздействия внешних моментов

(например, момента затяжки при установке датчика давления на изделие) необходимо сравнительно протяжное опорное основание. Технологичность известной конструкции недостаточна вследствие малого

выхода годных при изготовлении датчиков

низких диапазонов измерения из-за боль;шого брака при полировании: мембран небольшой толщины. Недостатком известной конструкций являются несовершенные дйнамйческиё характеристики, вызванные сравнительно низкой собственной частотой канала опорного основания, вследствие недостаточного отношения его ширины к длине и сравнительно низкой собственной

частотой мембраны, вследствие ее сравнительно небольшой толщины.

Известен способ изготовления датчика давления, заключающийся в формировании мембраны с цилиндрическим опорным основанием и посадочным местом, полирова нии поверхности мембраны и нанесении на неё диэлектрических, теизорезмстивных и проводящих пленок.

Недостатком известного способа я ел яетс я невозможность изготовления датчиков давления с необходимыми чувствительностью, погрешностью от воздействия нестационарной температуры измеряемой среды, габаритами; технЬлогичностьк и динамическими характеристиками

вследствие причин, и зложен ных выше j критике конструкции.;

Известнаконструкция датчика давления, выбранная в каче держащая R0priyc:;; i мембрану с периферийным основанием, выполненным в виде оболочки вращения с поднутрением Относительно края мембраны, причём щи на Станки оболочки вращения равна толщине мембраны, а на планарнЬй стороне мембраны сформированы окружные и радиальные тёнзорезистрры, соединенные в из- мерител ну|р схему и выполненные в виде нескольких идентичных тензоэлемёнтов, соединенных между собой нйзкоомными перемычками и размещенных на одинаковом расстояний отцентра мембраны. { Недостгаткрм известиой конструкции является небольшая чувствительность, свя- зацным с тем, чтоте 130элём0нты реагируют на радиальныеи тангенциальные деформа Ции, образуемые в данной конструкции только в результате воздействия измеряемого давления на мембрану датчика. По- грешность известного датчика от воздействия нестационарной температуры измеряемой среды также весьма высока, вследствие расположения тензорезйсторрё в зонах сравнительно большой;екоростй изменения температурного поля. V : : . ; Габариты известной конструкции также весьма значительны. Зто связано с тем, что для обеспечения большей равномернрсти температурного поля на мембране и для минимизации воздействия внешних усилий (например, от момента затяжки при установке датчика Давления) необходимо срав нительно протяженное опорное основание. Технологичность известной конструкции недостаточна, вслёдствий малого выхода годных при изгртовлейии датчиков низких диапазонов измерения из-за большого бра- ка при пЬлировании мембран небольшой толщины. Недостатком известной конструкции является также невысокие динамических характеристики, вызванные сравнительно низкой собственной частотой канала опорного основания вследствие недостаточного большого отношения его ширины к длине и сравнительно низкой собственной частотой мембраны вследствие ее сравнительно небольшой толщины.

Известен способ изготовления датчика давления, включающий изготовление мембраны с периферийным основанием в виде рболочки вращения и поднутрением относительно края мембраны, полирование по- верхности мембраны и формирование на ней тензоэлемемтов с нйзкоомными перемычками между ними.

Недостатком известного способа изготовления является невозможность изготовления датчиков Мения с нербходимыми чувствительнострью, погрещнрстыо bf воздействия Нестационарнрй температуры измеряемойi среды, габаритам,технологи / ностью;и динамическими характеристиками вследствие причин, изложенных & критике конструкции ,/ ,: ; v- Целые изобретения является ПО1зыше- ние чувствительности, у меньщениепогрёшг ности при воздействии нестационарной

температуры измеряемой среды, уменьте- :ние габаритов, повышение технологичности и улучшение; динамических харэктеристик, за счет увеличения деформаций в зоне уста- ноеки тензорезйрторов вследствие сумми- рова:ния деформаций от воздействия измеряемого давления на мембрану с деформациями от воздействия измеряемого давления на опорное основание, за счет повышения равномерности и уменьшения скорости изменения температурного поля в зоне установки тёнзорезйсторов.

:; На фи г.1 изображен общий вид предлагаемого датчика давления; на фиг.2 - фрагмент опорного основания датчика: на фиг.З - pt/дельНые этапы изготовления датчика;

Толщины диэлектрической, резистиб- н.ой и контактной пленок для наглядности несколько увеличены. Датчик давления со1 держит вакуумированный корпус 1, мембрану 2 с периферийным основанием 3, окружные 4 и радиальные 5 тензорезисто рь(, выпойненные соотбетственно в виде идентичных тензоэлемёнтов, соединенных нйзкоомными перемычками 6 и размещёнными на периферии мембраны на одина-г крвом расстояний от ее центра. Периферийное основание выполнено в виде расположенного в плоскости мембраны консольного участка 7, выполненного заодно целое с опорным основанием 8 в виде оболочки вращения, ось 9 которой перпендикулярна плоскости мембраны, а образующие 10 и 11 выполнены в виде кривых, выпукл ых в сторону от .оси и со пряже н н ых с обоих концов с параллельными оси вращения прямыми 12, 13, t4, 15, соединенными другими концами с мембраной или посадочным местом 16, толщина оболочки вращё - ни я и консольного участка равны толщине мембраны, а максимальный диаметр оболочки вращения равен диаметру консольного участка. Средняя линия 17 образующих криволинейной части оболочки вращения выполнена в виде сопряженных дуг окружности. Размеры элементов конструкции связаны заявляемым соотношением.;

Датчик изготавливают следующим образом. Формируют мембрану с периферийным основанием из сплава 29Н26КХ6ТЮ,

При этом выполняют периферийное основание в виде расположённого в плоскости мембраны консольного участка, выполненного заодно целое с опорным основанием в виде цилиндрической оболочки (см. фиг.За)-, формирование проводят любыми известными способами механической обработки. Уста. навливагю г: мембрану в. охватывающею

-йп6р$6$Ъ$Н1Э в$н №-ра&$мну& м& ф1лцу 18, Внутренняя поверхность матрицы выполнена с необходимой конфигурацией. Термоо.б- рабатыва;ют мембрану с г ериферийн.ым основа нием: перев о дя их в бол ее пластичное состояние. Одновременно создают внутри приемной лолости опорного основания давление более номинального и воздействуют на мембрану усилием приложенным по всей ;ее плрскоети. Усилие прикладывается

через пластину 1.9, вдоль оси опорного ос- н6в ания,Под:Действием приложенного усй:лия-и давления опорное основание деформируется;до полного сопршрснове- ния с поверхностью матрицы. Величина давления и усилия подбирается экспери- ментально в зависимости от конкретных ти- п.оразмеров мембраны и периферийного

основания, : ; . v;. :;.:.7 .;, : -. :,;...,;

; : Термообрабэтываютмембрану с периферийным основанием,, снимая тем самым остаточные механические наНря кения, воз::никзйщие при Формировании опогного ос1- нования. Полируют мембрану известными

-способами. Наносят на поверхности мемб- ра;ныи консольного участкаслой диэлёктри- ka20 в виде структуры А120з-$10.2 толщиной 3мкм,тензорезиетивную пленку 2-tиз спла- ва Х20Н75Ю с поверхностном сопрбтййле- Нйем ТОО Ом/квадрат, проводящую пленку

: 22 в виде Структуры ванадий никель толщи-

; ной;1,5 мкм/ /.;;; .::;;.-;-.:v- -. - -. ;-;..„ .;.V

,: , Датчик давления: работает следующим образом, давление измеряемой среды воздействует на мембрану и опорное основа ние. Под воздействием измеряемого давления на мембрану в ней возникают ра: диальные и тангенциальные напряжения, кьторые приаодя.т к появлению на планар-

. нрй ётороне мембраны радиальных и

-.тангенциальных деформаций. Под воздей- .- ствйем измеряемого давления на цилиндри- черкбе опорное основание в месте Соединения: мембраны и опорного основания возникает изгибающий момент и усилие, йаправленное по радиусу мембраны. / Воздействие изгибающего момента приво- ит к пЬявлейию в мембране дополнительных напряжений,, максимальная величина которых наблюдается в области соединения мембраны и опорного основания. Напряжения вызывают деформации на планар- ной части мембраны. В связи с;выбранным местоположением тензоэлементрв, тензоэ- демент окружного; тензорезмстора подвергается воздействию растягивающих тангенциальных деформаций е вызван-: ных воздействием измеряемого давления на мембрану, направленных вдоль длины резистора и сжимающих радиальных деформаций Јг, вызванных воздействием измеряемого -давления на мем брэну, сжимающих радиальных деформаций Јм V вызванных воздействием -измер.яемого дав ления на опорное основание, сжимающих радиальных деформаций Е & вызванных

воздействием измеряемого давления на цилиндрическое опорное основание. Деформации Јг, Јм, 00 направлены nieprieH- дикулярйо длине тёйзозлемента./ В результате воздействия jawx деформаций сопротивление каждого тензоэяемента рК ружйого тензорезиетора увеличится Вследствие аналогичных ..причин теи оэяемёнт радиального тензорезистора подвергается воздействию растягивающих т ягейцйаль ных деформаций Ј#, вшванн ых воздействием измеряемого давления на. мембрану, йаправлённых перпендикулярно длине. тензоэлемента и сжи.ма«э.щйх радиаль;ных; деформац-ий ег, вызванных -воздействием измеряемого давления на мембрану, сжимающих радиальнь1х деформаций ЕМ , вы- з ба иных в о зд е и ct в и ё м из меряемого давления на цилиндрическое .опорное основание, , сжимающих радиальных деформаций Јф, вызванных воздействием измеряемого давления на цилиндрическое опорное основание. Деформаций ЕМ :, Јг, Ј0,направлены вдоль длины,.тензо- элемента. .8 результате воздействий таких деформаций сопротивление резистивного квадрата уменьшатся. В связи с тем, что окружные и {задйальные тензорезисторы выполнены в виде последовательно соединенных низкоомными перемычками и равномерно размещенных идентичных тензоэлёмёнтов, то изменение сопротивлений окружных и радиальных -гензорези- сторов будет равно сумме изменений сопротивлений соответствующих тензоэле- ментов. Увеличение сопротивлений проти- в о пол о Ж н о включенных окру ж ных тензорезисторов и уменьшение противоположно включенных радиальных резисторов преобразуется мостовой схемой в электрический сигнал -который поступает на выходные контакты датчика. Причем, вследствие воздействия дополнительных деформаций.

образующихся в результатё воздействия измеряемой среды на опорное основание, величина выходного сигнала больше, чем у датчика по прототипу- Тёк как площадь поверхности опорного основания в зая&ляе- мом решении вследствие выполнения опорного основания в виде оболочки вращения, образующие которой выполнены в виде кривых, существенно превышает площадь опорного ренов.ания по прототипу, то, и дополнительные деформации, возникающие в мембране из-за реакции опор- : ногр основания на воздействующее давление, а следовательно, и чувствительностьбудет больше, чем в прототипе. При воздействии нестационарной температуры измеряемой среды (термоудара) на мембране возникает неравномерное пояётемпера- тур. Неравномерность температурногополя в предлагаемой конструкции существенно меньше по сравнению с датчиком по прототипу вследствие близости термических сопротивлений мембраны и опо.рного; основания из-за равенства их толщины. При этом в области размещения тензорезисто- ров скорость изменения температурного поля как по радиусу так и по времени минимальна. В связи Q выбранными размерами и меетЬположениемТё.нзоэлемёнтов и выбранными соотношениями размеров опорного основания вследствие увеличения; площади поверхности опорного основа- ния. несмотря на нестационарный характер изменения температуры на пленарной стороне мембраны, температура тензрэле- ментов окружных и радиальных тензорези- сторов одинакова. Одинаковая температура радиальных и окружных тензо- резиеторов в каждый конкретный момент времени вызывает одинаковые изменения сопротивлений тёнзорезисторбв, которые вследствие вшоче.ния тензорезисторов в мостовую схему Взаимно компенсируются. Причем, так как в результате выбранных соотношений скорость изменения температурного п.оля как по радиусу так и во времени, в области размещения тендорези- сторов, меньше чё у прототипа, то и меньше будет погрешность при воздействии нестационарной температуры.

Периферийное основание выполнено в виде расположенного в плоскости мембраны консольного участка, выполненного за одно целое с цилиндрическим опорным основанием для обеспечения возможности изменений толщины цилиндрического опорного основания. Выполнение продольной оси опорного основания перпендикулярно плоскости мембраны, носит принципиальный характер, так как в про

тивном случае на разные тёнзоэлемейты будут действовать не равные по величине деформации, вызванные воздействием измеряемого давления на опорное основание. 5 Неравные деформации вызовут неравную чувствительность отдельных тензоэлемен- тов. Кроме того, .неперпендикулярность продольной оси опорного основания плоскости мембраны приведет к неравенству

температур отдельных тензоэл(ементов при термоударе, а, следовательно и к увеличению погрешности от воздействия нестационарной температуры измеряемой среды. Образующие оболочки вращения вы15 полнены в виде кривых для увеличения площади поверхности опорного основания и увеличения за счет этого реакций опорного основания на измеряемое давление, а, следовательно и чувствительности датчика.

20 Кроме того увеличение площади повёрхно. ети опорного основания ускоряет время

восприятия опорным основанием темпера. туры измеряемой среды, а, следовательно

выравнивает температурное поле на мёмб26 ране и уменьшает погрешность при воздействии нестационарной температуры .; измеряемой среды. Этого же результата по;

: зволяет добиться удлинение, пути температурного потока от посадочного места к

30 мембране, за счет криволинейное™ образующей. Выполнение образующих в виде криг

вых уменьшает расстояние между посадочным местом и поверхностью мемб раны, что позволяет уменьшить габариты

5 датчика и увеличивает собственную частоту ; канала вследствие уменьшения его длины. Кроме того, собственная частота канала уве- личиваеТсз вследствие увеличения диаметра канала в результате выполнения

0- опорного основания в виде оболочки вращения с криволинейными образующими, выпуклыми в сторону от оси. Криволинейные образующие сопряжены с обоих концов с параллельными оси вращения прямыми, со5 единенными другими концами с мембраной или посадочным местом, т.е. рбразуя фактические участки цилиндрической оболочки для обеспечения с одной стороны сравнительно плавного сопряжения с посадочным

0 местом с образованием сравнительно небольшого превышения деформаций в зоне перехода, а с другой стороны сравнительно резкого перехода с мембраной с обеспечением максимального превышения деформа5 ций в зоне размещения тензОэлёмёнтрв в других местах:мембран.ы, Толщина оболочки вращения и консольного участка равны тойщйне мембраны, для обеспечения близо сти термических сопротивлений Опорного Основания и мембраны, и выравнивания

вследствие этогр температурного поля 830- не установки и обеспечения максимального воздействия изгибающего момента и усй- лия, образующихся в опорном основании на деформации в плоскости мембраны. Если толщина оболочки вращения будет меньше тол Щи ны мёмбра н ы, то термические сопротивление опорного основания будет меньше тепл рпррводимости мембраны., что приведет к неравномерному восприятию .температуры измеряемой среды мембраной и опорным осйованйем и появлению допбл- нительнойнеравнойерноститемпературнр- го поля. Кроме того; в этом случае влияние изгибающегр моментй. и усилия, йрзникаю- ;щих( в опорном основании на деформацией мембране, будет существенно ослаблено вследствие различной жесткости мембраны .и; опорного основания, Аналогичные про- цесс.ы будут проходить в случае превыше- ,ния толщины.опорного основания толщины мембраны.: Толщина консольного участка выбрана .равной толщине мембраны для обеспечения необходимого воздействия из гибающёго,момента и усилия, образующих- ся; в опор ном:основании на деформации в плоскости мембраны при достаточной жес/ ткрсти закрепления мембраны в опорной основании. Если толщина консольного участка будет меньше толщины мембраны, то Деформации в месте расположения тензоэ- лементбв. от воздействия измеряемого давления будет меньше, вследствие недо- ста.тбчной жесткости закрепления мембра- ны е .опорном рсновании. В случае,, если толщина консольной части будет больше толщины мембраны, то неоправданно увеличится жёсткость мембраны, что приведет к уменьшению влияния изгибающего мр- мента и усилия в опорном основании на деформации мембраны.. : ;.; : Максимальный диаметр оболочки вра- щёния равен диаметру консольного участка для обеспечения минимума габаритных размеров при обеспечении оптимальности других характеристик, так как в случае Превышения диаметра оболочки вращения диаметра консольного участка нёоправдан- ; но увеличится поперечные размеры вследствие того, что поперечные размеры датчика с основном определяются диаметром, консольного участка. Если максимальный диаметр оболочки вращения будет меньше диаметра консольного участка, то неоправданно ухудшатся габариты (вследствие необходимости обеспечения длины опорного основания), увеличится погрешность от термоудара (из-за уменьшения пло- щади поверхности опорного оснований) и ухудшатся динамические характеристики

(вследствие нерправданнргб уменьшения диаметра опорного основания). Тензоэле- менты распрлбжены на мембране в зоне соединения мембраны и бпорногр рснрва- ния для обеспечения максимума чувстви те л ь н р;с т и, м й н и м у м а те м п е р а ту р н ой пргрешности при термоударе. Средняя линия образующих криврлийеЙнЬй части обо- ЛРЧКИ вращения выполнен, g вйде

српряжения дуг окружности для обеспечё ния равнрмё|рности распределения деформаций, возникающих при деформировании ргюрногй рснрвания как при изготовлений так и при врздействии измеряёмрго давления. При любой другрй конфигурации средней линий (кроме прямой) е опорном основании возникают зоны неравномерного распределения деформаций, которые могут оказаться в процессе эксплуатации на

чувствительность, пргрёшнрсть рт термо

удараит.д; - :-г : -...;: A;--V:-/.. .,:: ; ; ;.- Перёд полйрова нйем мембраны устанавливают ее в охватыеэющуюбпррное PC- нбвание разъемную лйтрицу с нербхрдймрй

внутренней конфигурацией для обеспече ния последующего изъятия упругого элемента. Внутри поярстй ;опорного рснованйя создают давление превышающее мэксймальнбе йзмеряемре для рбеспёчения вУлуклости рпорирго рснрааийя. Воздействуют на мембрану усилием прилр- женном пр всей ПЯОСКРСТИ вдоль оси опорного рснованйя для лолнрго формирования формы рпорйогр оснрвания. Воздействия

усилия и давления должно быть рдновре- менным, так как в случае, если раньше будет действовать давление, то будет йеформированэ мембрана вследствие воздействие пр- &ышенного давления;, а в случае если

раньше будет действовать усилие, то мржет произойти нарушение устойчивости и деформация опорного основания в сторону

:: егообй, .;.: .:.;;-: . - . . :..-/. Технико-экономическим преймуществом предлагаемого датчика давления по сравнению С прототипбм являетйй повышение чувствительности от 30 др 100 %, умень- шенив потрешнрсти п0и воздействии нестационарной температуры измеряемой

среды в 1,9 раза, за счет увеличения максимальных деформаций от воздействия измеряемого давления на мембрану с деформациями от воздействия измеряемого давления на опорное основание вследствие

увеличения площади поверхности опорного основания, за счет повышения равномерности и уменьшения скорости изменения температурного поля в зоне устанрвки тензорезистороа. Повышение чувствительности позволяет при тех конструктивных

размерах изготавливать датчики давления на меньший пределы измерения. Уменьшение габаритов достигается также за счет уменьшения примерно в 2 раза длины опорного основания,; ; ;. ; :. : :-.: -; ,.

Другим преимуществом предлагаемого решения является повышение технологичности вследствие повышения выхода годных после операции полировки мембраны из-за возможности увеличения толщины

Ф о рмулай зо 6 ре т е н и я .1, Датчик давления, содержащий корпус, мембрану с периферийным основанием, выполненным в виде оболочки вращения с поднутрением относительно края мембраны, причем толщина стенки оболочки вращения равна толщине мембраны, а на планарнрй стороне мембраны сформированы окружные и радиальные тен- зорезистррыГ соединенные в измерительную схему и вы полн енные в виде нескольких идентичных тёнзоэлементое, соединённых между собой низкоомными Неремычками и размещенных на одинаковом расстоянии от Центра мембраны, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурной погрешности при воздействии нестаци- , онэрной Температуры измеряемой среды и увеличения чувствительности, уменьшения габаритов, повышения технологичности и улучшения динамических характеристики, в нем оболочка вращения выполнена в виде гофра с наружным диаметром, равным диаметру мембраны, а тензорезисторы распо ложены в зоне соединения мембраны и основания.у

2. Датчик давления по п. 1. о т л и ч a torn, и и с я тем, что в нем средний радиус стенки вершины гофра г, диаметр Оц, на котором расположены центр радиуса вершины гофра, и расстояние Ц между средмембраны, Преимуществом решения ется: также улучшение динамических ха рактеристик: вследствие увеличений собственныхчастрт внутренней полости

опорногоi основания и мембраны за счетувеличения диаметра и уменьшения длины утренней полости опорногооснованияи за счет увеличений толщины мембраны. Кроме того, в силу этих ке причин увеличивается виброустойчивость датчика давления.

ним радиусом стенки вершины гофра и радиусом его сопряжения с основанием мембраны удовлетворяют соотношениям Оц 00+2гЖ;

.:-. :- :.. .. .- ,. ..:::.; V-; r O SfDK-DohO.B H;, где Н-толщина мембраны; ро - внутренний диаметр основания мембраны;. . .: : DK - наружный диаметр края мембраны. 3. Способ изготовления датчика давления, включающий изготовление мембраны с

периферийным основанием в виде оболочки вращения и поднутрением относительно

края мембраны, полирование поверхности мембраны и формирование на ней тензозле- ментов с низкоомными перемычками между ними,;о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения технологичности и надежности, перёд полированием мембрану устанавливанЭт в охватывающую, основание разъемную матрицу с конфигурацией внутренней поверхности, аналогичной конфигурации

: гофра, а затем во внутреннюю полость основания подают давление вызывающее пластическое течение материала основания, и одновременно воздействуют давлением на мембрану, деформируя стенку основания до ее соприкосновения с внутренней по- верхностью матрицы, после чего снимают остаточные напряжения в материале мем- браны. Y ;: Х-; .. : .-. - . . - .--.- ;

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1993 года SU1796927A1

Датчик давления 1986
  • Тихонов Анатолий Иванович
  • Тихоненков Владимир Андреевич
  • Жучков Анатолий Иванович
  • Васильев Валерий Анатольевич
SU1337691A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ получения фтористых солей 1914
  • Коробочкин З.Х.
SU1980A1
Датчик давления 1989
  • Белозубов Евгений Михайлович
SU1744531A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
:У:;;;:.-, v;.4: :;: ; .
Видоизменение прибора для получения стереоскопических впечатлений от двух изображений различного масштаба 1919
  • Кауфман А.К.
SU54A1
....;.:;:.:;:.;..-,

SU 1 796 927 A1

Авторы

Белозубов Евгений Михайлович

Даты

1993-02-23Публикация

1990-02-15Подача