Датчик давления Советский патент 1982 года по МПК G01L9/04 

(5-) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к технике измерения динамического давления с широким диапазоном перепада и Может быть использовано в устройствах регистрации статического и динамического давления общего назначения.

Известны датчики давления, содержащие кремниевую мембрану и расположенный на ней тензослой. Такой датчик с помощью специального клея устанавливается на диэлектрической основе и герметизируется fl j.

Недостаток датчиков - низкая чувствительность измерения динамического давления из-за жесткости связи между мембраной и диэлектрической основой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее мембрану, слой диэлектрика я размешенный на нем тензочувствительный слой L lНедостатком устройства является недостаточно высокая чувствительность

измерения при больших перепадах динамического давления, что связано с ограниченным изменением величины полного сопротивления тензослоя при резких перепадах давления.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерения динамического давления.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик давления содержаtoщий корпус с мембраной, на которой расположен тензочувствительный слой с контактами, введены установленный на тензочувствительном слое переключающий диэлектрик переменной

15 ТОЛЦ1ИНЫ, расположенный на нем диэлектрик той же толщины и управляющие контакты, причем диэлектрики образуют пластину постоянной толщины, а между ними установлены управляющие

20 контакты.

На фиг. 1 изображен датчик, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Датчик содержит корпус 1 с мембраной 2, на которой расположен тенэочувствительный слой 3 с контактом регистрации и контактом 5 подводящего напряжения. На слое 3 установле переключающий диэлектрик 6 переменной толщины. Его острие направлено в сторону регистрирующего контакта . Сверху переключающего диэлектрика 6 расположен диэлектрик,7. выполненный из материала с близким по величине коэффициентом динамического рас ширения. В диэлектрике 7 могут быть выполнены отверстия 8, в которых установлены управляющие контакты 9Рабочее давление Р приложено нормаль но к поверхности мембраны. Датчик давления работает следующим образом. В зависимости от величины измеряемого давления и требуемой чувствительности используется больший или меньший участок тензочувствитель ного слоя между управляющими контактами 9- Величина чувствительности регулируется управляющим напряжением и через контакты 9- При увеличении .входного напряжения Ug линейно нара стает веЯ)чина управляющего напряжения и. По мере роста напряжения U нарастает величина критического поля на контактах 9 достигая порогового значения Е- , при котором происходит переключение диэлектрика 6. Так как самым тонким является участок у вершины диэлектрика 6, расположенный наиболее близко к контакту Ц, то при напряжении U срабатывает первый контакт, происходит переключение диэлектрика 6 под этим, контактом в про водящее состояние. По мере дальнейшего увеличения управляющего напряжения U срабатывает второй контакт и в результате переключения воспринимающим элементом становится участок до второго контакта 9, а чувствительность дости raef следующего значения и т.д. Таким образом, увеличивая последовательно напряжение U, можно управлять величиной чувствительности. Величина напряжения управления J линейно нарастает по мере увеличения толщины диэлектрика 6, т.е. опре деляется величиной его угла и типом переключающего диэлектрика. При снятии напряжения U диэлектрик скачком переходит в исходное высокоомное состояние и далее, весь цикл измереНИИ можно повторять вновь (стрелками на фиг. 2 показаны линии направления тока после включения рабочих участков тензочувствительного слоя) Для устранения нелинейных искажеНИИ и повышения чувствительности измерения динамического давления на переключающий диэлектрик 6 наносят близкий по механическим характеристикам диэлектрик 7 так, чтобы по толщине и геометрическим параметрам диэлектрик 6 компенсировался встречным диэлектриком 7- В этом случае выполняются условия симметрии колебаний мембраны и не возникает нелинейных искажений. Отверстия 8 в диэлектрике 7 формируются для размещения управляющих контактов 9 на переключающем диэлектрике 6. Технологически конструкция датчика давления содержит один или несколько указанных элементов. Предлагаемая конструкция датчика позволяет значительно повысить пределы регулирования чувствительности датчиков динамического давления. Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус с мембраной, на которой расположен тензочувствительный слой с контактами, отличающийс я тем, что, с целЬю повышения чувствительности измерения динамического давления, в него введены установленный на тензочувствительном слое переключающий диэлектрик переменной толщинь, расположенный на нем диэлектрик такой же толщины и управляющие контакты, причем диэлектрики образуют пластину постоянной толщины, а между ними установлены управляющие контакты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 249700, кл. G 01 R , 19692.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2639977, кл. Н01 С 17/00, 1979-(прототип).

фиг.

Фиг. 5