Полупроводниковый пьезорезистивный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01L1/18 

(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫЙ Изобретение относится к технике электрического измерения неэлектрических величин, в частности к устройствам аля преобразования механических усилий в электрический сигнал. Известен полугфоводниковый пьезорезистивный преобразователь, соаержаший анизотропно деформированный пьезоре зистивный элемент и систему зашиты от механических перегрузок 1. Однако в этом устройстве механичеокая нагрузка передается на чувствительный элемент в виде изгибш 1х колебаний, что приводит к ухудшению частотной характеристики преобразователя. Паиболеее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, содержащее корпус, в котором размещеш чувствительный элемент, ишдентор в виде иглы со сферичеоким конном: и узел защиты чувствитель ного элемента от механических перегруаокГ2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Для пои 1шения устойчивости системы при перегрузках, чувствительный элемент закреплен с инцентором эластическим веществом. При перемещении иидевтора по отношению к чувствительному элементу поглощается часть механической энергии, что приводит к ухудщению порога чувствительности преобразователя. Цель изобретения - снижение порога чувствительности преобразователя. Указанная достигается тем, что узел защиты чувствительного элемента от перегрузок выполнен в виде плоской и прорезной пружины и полого винта, при этом крайние полосы пружины укреплень в корпусе, а шжый винт связан с корпусом и опирается на среднюю полосу прорезной пружины, а индентор жестко закреплен на центре средней полосы и в полем винте. На фиг. 1 представлена схема преобразователя-, на фиг. 2 - горизонтальная проекция тфеобразователя; на фиг. 3 1фО()яшьная щюекиия преобразователя. 3& Преобразователь состоит из корпуса 1 на котором закреплена втулка 2, имеюща резьбу снаружи и внутри. Полый винт 3, проходя через втулку 2, опирается на феднюю полосу прорезной пружины 4, имеющей жесткость порядка 10О и/м. Пружина 4 своими крайними полосами закреплена в корпусе 1, а в середине её средней иолосьт укреплен инаентор 5, изготовленный из твердого материала в виде иглы со сферическим концом. На втулке 2 установлен упор 6, Прижимное устройство состоит из пружин 7 и 8, закрепленных одним концом в корпусе шара 9 регулировочного винта 10. Пружины 7 и 8 закреплены в корпусе с помощью прокладок 11 и 12. На пружине 8 закреплена изолирующ;ая подложка 13, имеющая проводящий слой 14, на котором закреплен чувствительный элемент 15 в виде пластины. С помощью выводов 16 преобразователь соединяется с внешней схемой. Устройство работает следующим о&разом. При ввинчивании винта 3 его торец изгибает среднюю полосу прорезной пружины и между ними возникает сила щэижатия. Значение силы прижатия устанавливается на О,005Н меньше, чем величина критического значения усилия для данного вида пьезорезистиввого чувствительного элемента. С помощью упора 6 устанавливается зазор 17 порядка 2О-30 мкм, а с помощью прижимного устройства в контакте индентор - чувствительный элемент создается первоначальное нерабочее усилив, на уровне которого преобразуется рабочее механическое воздействие. Рабочее усилие переДается на пружину 7 в зоне соприкосновения с шаром 9. До значения усилия, не превышающего величину сипы прижатия между винтом 3 и пружиной 4 система работает как оано целое и ме7ханические усилия перелаются на чувс-рвительный элемент. При превышении силы 1фижатия происходит отрыв средней полосы пружины 4 от винта 3 и происходит перемещение системы индентор - чувствительный элемент на величину зазора 17, после чего перегрузку воспринимает упор 6. После прекращения действия перегрузки систекга возвращается в свое первоначальное положение. За счет применения плоской прорезной пружины, обладающей поперечной жесткостью, и полого винта, устраняется возможность перекоса или перемещения индентора по отношеюпо к чувствительному элементу, что позволяет работать преобразователю без применения эластичйого вещества, что уменьшает порог чувствительности преобразователя. Ф о р м ула изобретения Полупроводниковый пьезорезистИвиый преобразователь , содержащий корпус, в котором размещены чувствительный элемент, индентор в виде иглы со сферичеоКИМ концом и узел защиты чувствительного элемента от механических перегрузок, о тл ича ющи йся тем, что, с целью снижения порога чувствительности, узел зашиты чувствительного элемента от перегрузок выполнен в вице плоской прорезной пружины и полого та, при этом полосы пружины укреплены в корпусе, а полый винт связан с корпусом и опирается на среднюю полосу прорезной пружиш, а индентор жестко закреплен на центре средней полосы и размещен в полом винте. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1260538, кл. 21 А а-5/01, 1964. 2.Патент №Т № 1215768, кл. 21 А 2-5/01, 1964 (прототип).