Преобразователь давления Советский патент 1980 года по МПК G01L9/06 

1

Изобретение относится к полупроводниковой тензометрии и может быть использовано для измерения давления в широком диапазоне.

Известен полупроводниковый тензометрический преобразователь давления, в котором давление на элемент осуществляется посредством иглы, жестко закрепленной в металлической мембране .1.

Однако этот преобразователь обладает нестабильностью характеристик.

Известен преобразователь давления, содержащий корпус, в котором установлен упругий элемент с жестким центром, имеющим сферическую поверхность, контактирующую с чувствительным элементом, на котором размещен тензодиод |2.

Однако этот преобразователь имеет невысокие чувствительность и надежность, так как сфера воздействует непосредственно на тензодиод.

Цель изобретения - повышение надежности и чувствительности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что на одной стороне чувствительного элемента выполнено углубление клиновидной формы, в котором размещен жесткий центр упругого элемента, а тензодиод расположей на другой стороне чувствительного элемента.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый преобразователь давления; на фиг. 2- зависимость диаметра пятна контакта от диаметра шара.

5 Монокристаллическая пластина 1 кремния электронного типа проводимости крепится в корпусе датчика 2. На одной стороне пластины формируется клиновидное углубление, например, методом избирательного травления, в которое помещается шар 3, жестко закрепленный в металлической мембране 4. С противоположной стороны кремниевой пластины сформирован тензодиод 5 (например, диод с барьером Шот5 тки).

Устройство работает следующим образом.

Под давлением распределенная нагрузка посредством мембраны и шарика преобразуется в сосредоточенную нагрузку в точках Л и , представляющих собой пятно контакта шара с поверхностью клиновидного углубления. В точках Л и возникают силы FI и 2, результирующая которых вызывает деформацию в области расположения тензодиода. В то же время появляются изгибающие моменты MI и М, вследствие чего тензодиод испытывает деформацию сжатия и сдвига.

При использовании изобретения увеличивается чувствительность датчиков за счет применения в пластине кремния непосредственно под диодом клиновидного углубления, концентрирующего усилие на малой площади; улучщается стабильность характеристик датчика давления по сравнению с существующими датчиками вследствие того, что давление прикладывается не со стороны контакта металл - полупроводник, а с противоположной стороны кристалла; повыщается надежность и долговечность датчика благодаря применению в качестве индикатора щара; при этом поверхность чувствительного элемента не разрущается, так как щар давит на противоположную сторону кристалла; уменьщается гистерезис, так как давление прикладывается не к чувствительному элементу, а к полупроводниковой пластине.

Формула изобретения

Преобразователь давления, содержащий корпус, в котором установлен упругий элемент с жестким центром, имеющим сферическую поверхность, контактирующую с чувствительным элементом, на котором размещен тензодиод, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, на одной стороне чувствительного элемента выполнено углубление клиновидной формы, в котором размещен жесткий центр упругого элемента, а тензодиод расположен на другой стороне чувствительного элемента.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии 48-31704, кл. ЭЭ/б/Ь, 1975.

2.Кривоносов И. И. Электромеханические измерительные преобразователи давлений высокотемпературных сред. М., «Энергия, 1975, с. 68 (прототип).

/

о 1 Z 3 ч ctuj,HH iput.l