Датчик механических усилий Советский патент 1982 года по МПК G01L1/14 

(54) ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к устройствам для преобразования механических усили в электрические величины. Известно устройство для измерения давления в жидкостях и газах, содержа шее монокристаллическую подложку из окнси магния со слоем кобальтового феррита, на-который нанесена пленка ферромагнитного металла : - с отрицател ной магнитострикцией Cl Недостатком известного устройства является низкая чувствительность и сло ное конструктивное вьшолнение. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик механических усилий, содержащий монокристаллическую подложку из окиси магния, пленочный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пле ки никеля и электрические контакты. Работа датчика основана на использовании плоского эффекта Холла в тон- кой монокристаллической пленке никеля, жестко связанной с монокристаллической подложкой из окиси магния. Измеряемое усилие прикладывается к двум боковым граням подложки. Сигнал возникает вследствие поворота вектора намагниченности в плоскости пленки из-за возникающих в пленке упругих напряжений 2 . Недостатком данного датчика является его низкая чувствительность и невозможность измерения гидросте ичес- кого давления. Цель изобретения - повьшхение чувствительности. Поставленная цель достигается тем, что в датчике, содержащем монокристал- лическую подложку из окнси магния, пленочный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пленки никеля, и электрические контакты, толщина пленки никеля составляет 350-450 X . На фиг. 1 изображен датчик механических усилий; на фиг. 2 - схема изменения иамагниченнсхгги пленки от давления; на фиг. 3 - зависимость Холловской разности потенциалов от величи вы гидростатического давления. Датчик содержит монокристалличёст кую подложку 1 из окири магния, пленоч ный чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической пленки 2 никеля толщиной 350-45О А , торсовы контакты 3 и 4 и контакты 5 и 6 для съема сигнала, Монокристаллнческая пленка никеля осаждается на подложку методом вакуумного напыления. Подложка .во время напыления пленки должна иметь температуру около 20О°С. Электрические контакты наносят на поверхность пленки никеля вакуумным напылением контактного металла, например серебра. Датчик работает следующим образом. При отсутствии давления намагниченность пленки никеля лежит в плоскос ти пленки под.-углом 45 к линии тока. Ориентация намагниченнбсти задается кристаллографической анизотропией пленки. В это время на боковых контактах пленки будет разность потенциалов (пло кий эффект Холла). Эта разность потенциалов имеет максимальную величину и может быть уменьшена в результате перехода пленки в закритическое соотояние. Последнее характеризуется тем, что пленка разбивается на микрополосовые домены, векторы намагниченности которых поочередно отклоняются от плос .кости пленки вверх и вниз (фиг. 2) В результате плоскостная компонента намагниченности уменьшается и величина плоского эффекта Холла тоже уменьшается. Переход пленки в закритическое. состояние может происходить под влиянием давления. С увеличением давления увеличивается угол отклонения векторов намагниченности от плоскости пленки, а следовательно, уменьшается компонента намагниченностн в плоскости пленки, Это приводит к соответствующему уменьшению плоского эффекта Холла. При снятии измеряемого усилия векторы намагниченности в микрополосовых доменах возвращаются в плоскость пленки, в результате чего аоменная структура исчезает. Изобретение позволяет с высокой чувствительностью измерять как гидростатическое давление, так и однонаправленные мезцнические усилия. формула изобретения Датчик механических усилий, содержащий монокристаллическую подложку из окиси магния, пленочный чувствительный элемент, вьтолненный в ввде монокристаллическОй пленки никеля, и электрические контакты, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности толщина пленки никеля составляет 350-45О А . Источники информации, п|: инятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 674510, кл. G011, 1/14, 1978. 2..Авторское свидетельство СССР № 573727, кл. G О1 U 1/12, 1975 (прототип).

.м

м

Фаг. 2 f/xoyr(/av; Фиг.3 600 (Ш1см)