Устройство для измерения неэлектрических величин Советский патент 1976 года по МПК G01K17/08 

1

Изобретение касается измерения неэлектрических величин, таких как сила, давление, ускорение, температура, тепловой поток.

Известны устройства для измерения

неэлектрических величин, содержащие монокристаллический упругий чувствительный элемент, например, типа Мембрана из прозрачного материала (сапфир) и размещеные на ней полупроводниковые тонкопленочные монокристаллические тензо-и терморезисторы, включенные в измерительную схему ij. Однако при измерении этими устройств вами неэлектрической величины падающий непосредственно на мембрану тепловой поток вызывает разогрев тензосхемы, что приводит к появлению погрешности измерения и невозможности скорректировать эту погрешность из-за отсутствия информации об уровне теплового потока.

Для повышения точности и расширения диапазона применения устройства в центре мембраны пополнительно размещены термоэлементы, включенные в измерительную схему.

На фиг. 1 изображена монокристаллическая сапфировая мембрана, на которой гете- роэпитаксиальная кремниевая пленка образует тензорезистивные и терморезистивные элементы; на 4жг. 2 - схема измерения теплового потока.

На монокристаллической сапфировой мембране 1 гетероэпитаксиальнан кремниевая пленка 2 образует тензорезистивные 3-6 и терморезистивные 7-12 элементы.

Сформированные в центре мембраны терморезисторы 7 и 9 образуют с терморезисгорами 8 и 10, находящимися в области заделки, две полумостовьге схемы, измеряющие тепловой поток.

При воздействии теплового потока в центре мембраны создается локальный разогре (он может быть усилен соответствующими поглощающими покрытиями), вызьгеающий изменение сопротивления относительно терморезисторов, находящихся на периферии и измеряющих температуру корпуса изделия, что, в свою очередь, вызывает разбаланс схемы.

При измерении давления (разряжения) падающий непосредственно на мембрану тепловой поток вызывает разогрев тензо- схемы, что ведет к дополнительной погрешности, которую можно скорректировать за счет информации об уровне этого теплового потока, повышающего точность измерения давления.

В свою очередь, изменение давления, вызывающее изменение характеристик измерителя теплового потока, также может быт учтено.

Коммутация соответствующих элементов (термо и тензорезисторов) позволяет проводить выборочные и одновременные измере ния воздействующих параметров; при этом источник питания может быть для всех схем один, что экономит количество проводов в жгуте и повышает надежность систем в целом.

Например, на фиг. 2 терморезисторы 7 и 9, расположенные в центре мембраны, соединены в мостовую схему с терморезисторамн 8 и Ю, расположенными по периферии. При воздействии теплового потока по мембране возникает градиент температур.

пропорциональный интенсивности теплового потока. Этот градиент может быть измерен мостовой схемой.

Ф о рм ула изобретении

Устройство для измерения неэлектрических величин, наппимер, температуры, содержащее монокристаллический упругий чувствительный элемент, например мембрану из прозрачного материала и размещенные на ней полупроводниковые тонкопленочные монокристаллические тензо-и терморезисторы, включенные в измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью псжышения точности и расширения диапазона применения устройства, в центре мембраны дополнительно размещены термоэл&менты, включенные в измерительную схему.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Полупроводниковый датчик давления Кристалл, Ж. Приборы и системы управления, № 7, 1974 г (прототип;

I I I I i i