Полупроводниковый тензодатчик Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

1

Иэобрегенйе относится к измерительной технике, а именно к полупроводниковым тбнзооатчикам, и может быть использовано при создании датчиков усилий, давлений, ускорений, перемещений и а.ругих механических параметров.

Известен подугфоводаиковый тензодатчик, содержащий упругий элемент в виде стержня из монокристалла полупроводника,

расположенный на нем тензорезистор и . пьа контакта, расположенные на концах тензорезистора 1.

Однако чувствительность одиночного тензоре(Я1Стора при включении его в мо стовую схему недостаточна.

Наиболее близким по техническому сущности и достигаемому результату к преолагаемому является полупроводниковый тензодатчик, содержаидай упругий элемент, расположенный на нем тензорезистор, ориентированный по кристаллографической плоскости l.OO и вьтолненный в виде прямоугольника, четыре контакта, каждый из которых расположен на середине одной из сторон прямоугольника, а две противополсмсные стороны прямоугольника с Кристаллографическим направлением lOd образуют угол от 2О до 2542.

Однако известный тензодатчик имеет невысокую чувствительность при одноосном напряженном состоянии.

Цель изобретения - повышение чувст10вительности -полупроводникового тензодатчика при одноосном напряженном состоянии.

Поставленная цель достигается тем,

15 что в известном полупроводниковом тензодатчике, содержащем упругий элемент, расположенный на нем тензорезистор, ориентированный по кристаллографической плоскости ЮО и выполненный в виде

20 прямоугольника, четыре контакта, каждый из которых расположен на середине одной из сторон прямоугольника, сгорс 1ы прямоугольника расположены в крисгал396ТШ рафическом направлении ГЮО и ори енгированы под углом в 45 к оси нагружения упругого aieMeHra. На чертеже изображен предлагаемый гензодатчик. Тензодагчик содержит упругий элемент I, например, в виде консольной балки с грузом на конце .2. На ytipyroM элементе расположен тензорезистор 3, ориентированный по плоскости 100 и выполненный в вире прямоугольника с четырьмя контактами 4-7. При этом стороны прямоугольника расположены в кристаллографическом направлении lOOl и ориентированы под углом в 45 + 5° к оси нагружения упругого элемента. Допуск на размер угла ±5°вызван сушест- вующими допусками на точность ориентадии подложки (3 - 5 ). Устройство работает следующим обрааэм. При отсутствии воздействия измеряемо го параметра сопротивление гензорезисгора является изотропным. Поскольку потенциальные контакты 4 и 5 расположены симметрично относительно токовых 6 и 7 то при этом выходной сигнал тензорезистора 3 (разность потенциалов между потенциальными контактами) близок к нулю При воздействии измеряемого парамет ра, например ускорения, упругий элемент

I деформируется, деформация передается на тензорезистор 3, В силу тензоэффекта при этом возникает анизотропия сопротивления в тензорезисторе 3. При атом раз«ость потенциалов между потней и альными контактами 4 и 5 становится отличной от нуля и появляется разбаланс, пропоркиональный измеряемому параметру.

Расположение тёнзорезистора под углом 45 к оси симметрии упругого элемента

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 614318, кл. Gi-01 В 7/18, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР N 577394, кл. Q01 В 7/16, 1976 (прототип). 6 ориентация его сторон в направлении ЮО позволяет более эффективно использовать возникающую при деформации анизотропию сопрогивления и получить в два раза большую чувствительность по сравнению с известным. ИсПЕ|Ггання макетных образцов тензодатчика подтвердили его повышенную чувствительность (1,8 раза) по сравнению с известными. Формула изобретения Поду проводник 06 ый тензодатчиК, содержащий упругий элемент, располсже1шый на нем тензорезистор, ориентированный по кристаллографической плоскости iOO} и выполненный в виде прямоугольника, четыре контакта, каждый из которых расположен на середина одной изсторон прямсугсяьника, отличающийся тем, что с целью повышения чувствитель ™ Р одноосном напряженном состоя.НИН, две противоположные стороны прямоугольника расположены в кристаллографическом направлении {lOO и ориентированы под углом в 45 i 5 к оси нагружения упругого элемента