Малобазный тензодатчик
Изобретение относится к испытательной технике, позволяет повысить точность, чувствительность и расширить диапазон рабочих температур малобазного датчика, для чего он содержит основной и дополнительный тензочувствительные элементы, которые выполнены в виде стержней и расположены параллельно друг другу . Основной тензочувствительный элемент выполнен из монокристалла полупроводника р -типа, например, нитевидного кристалла кремния кристаллографической ориентации 111 , дополнительный из монокристалла полупроводника п -типа,.например нитевидного кристалла кремния кристаллографической ориентации йЮО . Для работы датчика в качестве тензочувствительного элемента и термоэлемента одновременно параметры тензочувствительных элементов должны удовлетворять соотношениям Кр 0, Kj, 0; Sp/Sn i|Kp pf // К„ / i 11 . - /Kn/- Pn / p-pf , где PP , р„ - удельные сопротивле (Л ния; Кр, Kfl - коэффициенты чувствительности; Sp, Sf, - площади поперечных сечений; fp, Ff, - длины основ:ного р) и дополнительного (п) тензочувствительных элементов. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичЕсних
PECflYSЛИН
«g< SU <<< < (A@ 4 G 01 В 7/18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3867080/25-28 (22) 15. 03,85 (46) 15 ° 10.86. Бюл. В 38 (71) Воронежский политехнический институт (72) Н.K.Ñåäûõ и В.А.Родин (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 614318, кл. G 01 В 7/18, 1976. (54) ИАПОБАЗНЫИ ТЕНЗОДАТЧИК (57) Изобретение относится к испытательной технике, позволяет повысить точность, чувствительность и расширить диапазон рабочих температур малобазного датчика, для чего он содержит основной и дополнительный тензочувствительные элементы, которые выполнены в виде стержней и распопожены параллельно друг другу. Основной тензочувствительный элемент выполнен из монокристалла полупроводника р -типа, например, нитевидного кристалла кремния кристаллографической ориентации (111> дополнительный из монокристалла полупроводника и -типа,.нанример нитевидного кристалла кремния кристаллографической ориентации <100
Для работы датчика в качестве тензочувствительного элемента и термоэлемента одновременно параметры тензочувствительных элементов должны удовлетворять соотношениям Кр >
»о, к„< о; s,!â„=.Ãê p, II к у
"a ° /4 = г ь @ где P, Р„ — удельные сопротивления, К, K„ — коэффициенты чувствительности, S<, S - площади поперечных сечений; Ы, Р— длины основного .(р) и дополнйтельного (n) тен- Д зочувствительных элементОв. 1 ил.
1263996
1О
Кр 1)» К„> 1); (2) 1 К.1 р„
Кр Рр (3) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения температуры и деформации с высокой точностью и в широком диапазоне тем— ператур.
Цель изобретения — повышение точности, чувствительности и расширение диапазона рабочих температур малобазного датчика.
Цель достигается выполнением основного и дополнитетельного тензочувствительных элементов из монокристаллов полупроводников, которые обладают максимальными по абсолютной величине коэффициентами тензочувствительности для каждОго типа проводимости, а в качестве термоэлемента
I использованы основной и дополнительный тензоэлементы, включенные последовательно со специально подобранны.ми параметрами.
На чертеже показан малобазный тензодатчик, при его включении в схему измерения температуры, общий вид.
Тензодатчик содержит основной тензоэлемент-чувствительный элемент
1 длиной (, выполненный в виде стержня иэ монокристалла полупроводника р-типа, например, нитевидного кристалла кремния кристаллографической ориентации j111), дополнительный тензочувствительный элемент 2 длиной .F — в виде стержня из монокристалла полупроводника П вЂ ти, например, нитевидного. кристалла кремния кристаллографической ориентации (1ОО)
В качестве изоляции 3 используется окись кремния, а сами тензоэлементы снабжены контактами с токовыводами (4-7) по два на каждый тензорезистор для включения их в измерительные цепи.
Измеритель 8 температуры включен в,цепь из последовательно соединенных тенэоэлементов 1 и 2. При этом параметры основного и дополнительного тензочувствительных элементов выбираются из соотношений где, p — удельные сопротивления;
К, К„ — коэффициенты чувствительности
Х г, 1 „— длины;
S, S„— площади поперечных сечений.
Иалобазный тензодатчик работает следующим образом.
Иалобазный тензодатчик устанавливается на деталь с помощью клея. Для измерения деформации тензоэлемента
1 и 2 через токовыводы 4, 5 и 6, 7 подсоединяются к измерителям деформации. Для измерения температуры токовыводы 4 и 6 соединяются вместе, а токовыводы 5 и 7 подключаются к измерителю 8 температуры. При деформации детали, например растяжении, сопротивление тензоэлемента 1 типа возрастает, а тензоэлемента
2 ь -типа уменьшается. В случае удовлетворения соотношениям (1) — (3) параметров тензоэлементов 1 и 2, таких как удельное сопротивление, геометрические размеры и коэффициенты тензочувствительности сопротивление последовательно соединенных тензоэлементов не зависит от деформации, как показывает расчет и эксперимент.
Сопротивление полупроводников сильно зависит от температуры, поэтому сопротивление последовательно соединенных тенэоэлементов при выполнении отношений (1) — (3) будет только функцией температуры, а не деформации.
Зная зависимость коэффициентов тензочувствительности тензоэлементов от температуры и измеряя температуру объекта, производится измерение деформации объекта с высокой точностью. формулаизобретения
Иалобазный тензодатчик, содержащий основной тензочувствительный элемент, выполненный в виде стержня из монокристалла полупроводника со слоем изоляции, и дополнительный тензочувствительный элемент со слоем изоляции, выполненный из монокристалла полупроводника с проводимостью, противоположной типу проводимости основного тензочувствительного элемента, и расположенный параллельно относительно основного тензочувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос1263996 (ТК. (где о
Кр, Яр Кр Р
1К„! р„
Составитель В.Чернов
Техред B.Êàäàð Корректор С.Черни
Редактор И.Товтин
Заказ 5549/40 Тираж 670 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная 4
poeKTHaR ти, чувствительности и расширения диапазона рабочих температур, кристаллографическая ориентация полупроводника основного тензочувствительного элемента выбрана (111) дополнительного (100), слоями изоляции являются окисленные поверхности элементов, а параметры основного и дополнительного тензочувствительных элементов выбираются из соотношений: ip
К, > 0, К„ < 0; удельные сопротивлеНИЯ ОСНОВНОГО (P) И дополнительного (и) тенэочувствительных элементов;
К вЂ” коэффициенты чувствительности; — длины;
S„ — площади поперечных сечений.
