Способ изготовления тензорезисторных чувствительных элементов

 

Способ относится к тензометри- .ческим датчикам механических величин и может быть использован при изготовлении датчиков, работающих в условиях воздействия переменных температур. Цель изобретения - повышение точности при действии однократного термоудара на чувствительный элемент, что достигается за счет выбора мест расположения тензочувствительных и компенсационных резисторов на упругом элементе с учетом нахождения экспериментальным путем сопряженных точек, в которых деформация от действия измеряемого параметра имеет противоположные знаки, а деформация и температура от действия термоудара соответственно одинаковы для одних и тех же моментов времени. Для нахождения таких точек на упругий элемент устанавливают технологические тензо - терморезисторы и воздействуют на элемент термоударом, а затем измеряемым параметром. После разметки мест расположения всех тензочувствительных и компенсационных резисторов технологические резисторы удаляют и по разметке размещают резисторы, включаемые в схему моста. После испытания моста на изменение статической температуры окончательно подгоняют значения компенсационных резисторов. ю (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (S1) 1 С 01 В 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIV1Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3895151/25-28 (22) 12.05.85 (46) 28.02.87. Бюл. Ф 8 (72) В.А.Тихоненков, А.И.Жучков и А.И.Тихонов (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 691682, кл. G 01 В 7/18, 1978.

Патент США Р 4462018, кл. G 01 Ь 1/22, 1984. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕНЗОРЕЗИС—

ТИВНЫХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЪ|Х ЭЛЕМЕНТОВ . (57) Способ относится к тензометрическим датчикам механических величин и может быть использован при изготовлении датчиков, работающих в условиях воздействия переменных температур.

Цель изобретения — повышение точности при действии однократного термоудара на чувствительный элемент, что достигается за счет выбора мест расположения тензочувствительных и ком-. пенсационных резисторов на упругом элементе с учетом нахождения экспериментальным путем сопряженных точек, в которых деформация от действия измеряемого параметра имеет противоположные знаки, а деформация и температура от действия термоудара соответственно одинаковы для одних и тех же моментов времени. Для нахождения таких точек на упругий элемент устанавливают технологические тензотерморезисторы и воздействуют на элемент термоударом, а затем измеряемым параметром. После разметки мест расположения всех тензочувствительных и компенсационных резисторов технологические резисторы удаляют и по разметке размещают резисторы, включаемые в схему моста. После испытания моста на изменение статической температуры окончательно подгоняют значения компенсационных резисторов.

i29З474

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензорезистивным датчикам механических параметров, и может быть использовано в датчиках давления, усилия, ускорения, перемещения и других параметров, работающих в условиях воздействия переменных температур.

Цель изобретения — повышение точности при действии однократного термоудара на чувствительный элемент.

Цель достигается путем выбора мест расположения тензочувствительных и компенсационных резисторов на упругом элементе с учетом нахождения экспериментальным путем сопряженных точек, в которых деформация от дейI ствия измеряемого параметра имеет противоположные знаки, а температура и деформация от действия термоудара соответственно одинаковы для одних и тех же моментов времени.

Способ осуществляют следующим образом.

После изготовления упругого элемента в различных точках его поверхности, пригодной для установки резисторов, закрепляют тензотерморезисторы в заданных направлениях и с их помощью измеряют температуры и деформации при воздействии однократного термоудара, например, путем погружения чувствительного элемента в криогенную жидкость. Затем на упругий элемент при нормальной температуре воздействуют измеряемым пара-, метром и определяют в этих же точках величину и знак деформаций. Полученные данные представляют собой табулированные значения фуйкций, описывающих соответственно поле температур и поле деформаций от действия термоудара в каждый момент времени действия этого фактора, а также поле деформаций от действия измеряемого параметра.

Анализируя совокупность полученных

1 экспериментальных данных, определяют на упругом элементе как минимум две зоны„ в которых деформации по заданным направлениям от действия измеряемого параметра имеют противоположные знаки. Для стержневого упругого элемента, работающего на сжатие или растяжение, такими зонами будут любые две зоны, отличающиеся направлением измерения деформации, т.е. эоны, в которых измеряют продольную и попе5

f5

2О

Речную деформации. Для балочного упругого элеменТа, работающего на изгиб, такими зонами будут противоположные боковые поверхности балки, и т.п.. Число зон может быть увеличено до любого четного числа.

В выбранных зонах определяют взаимно сопряженные точки, в которых температурные деформации от действия термоудара имеют одинаковую величину и знак в каждый момент действия термоудара. При ограниченном числе используемых для эксперимента тензотерморезисторов эти точки могут быть найдены пространственной интерполяцией.

Из найденных пар сопряженных точек выбирают такие, в которых температуры площадок чувствительного элемента имеют одинаковые значения для каждого момента времени действия термоудара, и наносят в этих точках по заданным в начале эксперимента нап25 .Равлениям линии разметки для установ ки тензочувствительных и компенсирующих резисторов.

Затем освобождают упругий элемент от технологических тензотерморезисторов и размещают на нем в соответствии с имеющейся разметкой тензочувствительные и отличающиеся от них по температурному коэффициенту сопротивления и температурному коэффициенту тензочувствительности компенсационные резисторы. Соединяют их в мостовую схему, включая тензочувствительные резисторы из разных зон соответственно в смежные плечи моста, а компенсационные резисторы — последовательно с тензочувствительными. Затем изменяют установившуюся температуру чувствительного элемента и определяют уход начального уровня сигнала моста от действия статической температуры. Поскольку теоретическим расчетом невозможно точно угадать величину компенсирующего резистора вследствие разброса температурных коэффициентов сопротивления и тензочувствительности для всех входящих в схему резисторов, то окончательное значение сопротивления каждого компенсирующего резистора подгоняют. с учетом измеренного значения ухода начального уровня сигнала моста. При этом не только достигается требуемая статическая температурная балансировка мос—

1293474

Составитель Н.Тимошенко

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Редактор M.Tîâòèí

Заказ 370/41 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственногр комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 та, но и снижается чувствительность моста к термоудару до значений, соизмеримых со значениями его статической чувствительности к температуре.

Использование предлагаемого способа позволяет получать тензорезистивные чувствительные элементы, устойчивые к воздействию термоударов в несколько сот градусов за доли секунды. При изготовлении партии тензорезистивных чувствительных элементов исследований полей деформаций и температур могут быть проведены лишь на одном упругом элементе, а полученные данные распространены на всю партию, что существенно снижает трудоемкость данного способа.

Формула из обретения

Способ изготовления тензорезистивных чувствительных элементов, заключающийся в том, что на упругом элементе размечают места установки тен- зочувствительных и компенсационных тензорезисторов, размещают тензочувствительные и отличающиеся от них по температурному коэффициенту сопротивления и температурному коэффициенту тензочувствительности компенсационные резисторы в соответствии с разметкой, соединяют их в мостовую схему, изменяют установившуюся температуру чувствительного элемента, определяют уход начального уровня сигнала моста и по величине этого ухода

5 подгоняют величины компенсирующих резисторов, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности при воздействии однократного термоудара, до разметки в различных точах упругого элемента измеряют температуры и деформации при воздействии термоудара и деформации под действием измеряемого параметра, определяют как минимум две зоны на упругом элементе, в которых деформации по заданным направлениям от действия измеряемого параметра имеют противоположные знаки, в этйх зонах определяют сопряженные точки, в которых по этим направлениям температурные деформации от действия термоудара имеют одинаковую величину и знак в каждый момент времени действия термоудара, выбирают из них сопряженные точки, в которых температуры площадок чувствительного элемента имеют одинаковые значения для каждого момента времени действия термоудара, и наносят в этих точках по заданным направлениям линии разметки для установки тензочувствительных и компенсирующих резисторов, включаемых соответствен.но в смежные плечи моста.