Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий и способ определения области приложения усилий в чувствительном элементе преобразователя усилий

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повыпение чувствительности . Определяется область существования шнура тока данной структуры путем приложения усилия в различные точки структуры и определения максимальной чувствительности по выходному сигналу на приложенное усилие; . Величина измеряемого усилия преобразуется в выходной сигнал в частотной форме. Частота колебаний тока прямо пропорционально зависит от п{)иложчнного усилия. 2 с.п. ф-лы, 2 шт.

сОюз сс8етсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 L госуаАРствеккый комитет сссР

Ilo делАм изОБРетений и ОткРнтнА. (46) 30.08.90. Бюл. У 32 (21) 3994849/24-10 (22) 26.12.85, (71).Институт проблем управления (72) В.Д.Зотов, А.Т.Серов,, T.Ñ.Eìåëüÿíîâà и E.À.кожухова (53) 5.31.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 355519, кл. С 01 Ь 9/10, 1968; .

Авторское свидетельство СССР

В 387233, кл. С 01 L 1/18, 1969. (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЧАСТОТНО-

1 О ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УСИЛИЙ И СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРИЛОЖЕНИЯ УСИЛИЙ В ЧУВСТВИТЕЛЬНОМ ЭЛЕМЕНТЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УСИЛИЙ

„.30„„1400246 д1

I (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения — повыпение чувствительности. Определяется область существования шнура тока данной структуры путем прило кенйя усилия в различные точки структурй и определения максимальной чувствительности по выходному сигналу на приложенное усилие.

Величина измеряемого усилия преобразуется в выходной сигнал в частотной форме. Частота колебаний тока прямо пропорционально зависит от приложенного усилия. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1400246 элемента. Напряженность электрического поля в шнуре тока возрастает, а вне его резко падает. Уменьшение напряженности поля вне шнура тока ны5 зывает процесс деиониэации электронов и постепенный их переход на компенсирующий уровень. В и-области переход носителей на компенсирующий уровень приводит к уменьшению проводимости и еще большеиу падению на+ пряженности поля. В р-области уменьшение количества свободных электро" нов нне шнура тока вызывает увеличение скорости объемной рекомбинации электронов у стенок шнура тока и постепенное их разрушение. Начинается процесс разрушения шнура. Сопротин4 ление шнура н р -области увеличивается, начинается ноное распределение напряженности электрического поля по структуре: н области шнура она падает, вне шнура растет. Уменьшение напряженности электрического поля в шнуре приводит к переходу части 2 электронов на уровни компенсации soлота. Происходит второй лавинообразный процесс разрушения шнура, Плот" ность тока н шнуре постоянно падает, и при некотором ее критическом значении шнур гаснет, после чего состояние структуры возвращается к исходному и весь процесс понторяет-. ся. Таким образом н структуре возникают колебания тока, обуслонлен35 ные возникноне ниеи и раз рушениеи шнура тока. Область существования шнура тока строго определенна для данной полупроводниковой структуры.

Определяется область существования шнура тока данной структуры (экспериментально) путем приложения усилия в различные точки структуры и определения максимальной чувствительности (области шнура тока) по at - . ходному сигналу на приложенное усилие. "àòåè эта область с помощью метки фиксируется и таким образом получается область существования шнура тока для данной структуры.

При приложении измеряемого усышя и область существования "êóðà тока происходит изменение расстояния между атомами в полупроводниковой структуре. Это принодит к увеличению энергии, нэаииодейстния атомов решетки, изменению расположения энергетических зон одна относительно другой, а соответственно и изменению ширины запрещенной зоны. При изменении ширины запрещенной эоны изменяется прямо пропорционально частота колебаний в полупроводниковой структуре, обусловленная возникновением и распадом шнура тока, Такии образом, величина измеряемого усилим, прикладынаемого в область сущестнонания шнура тока, преобразуется н выходной сигнал в частотной форме, причем частота колебаний тока н полулроводниковой структуре пряио пропорционально зависит от приложенного усилия. Измерение частоты выходного сигнала частотомером, проградуиронанным в единицах усилий, позволяет однозначно определить величину измеряемого усилия, приложенного к чувствительному элементу.

Формула изобретения

Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий, содержащий ионолитнь и кристалл с силовводящиии понерхностяии, размещенный на жестком оснонании, о т л и ч а ю— шийся теи, что, с целью повышения чувствительности, монолитнь1й кристалл выполнен н виде пластины из нысокоомного кремния, легиронанного фосфором а до концентрации 10 (N „- 10 см одна поверхность пластины дополнительно легиронана золотом до концентраций

К, лежащий :; пределах N „ N и (2М, другая понерхность — алюминием до концентрации И ; лежащей в пределах 10 . N (2.10 си, при этом

N pg N„.

2, Сг:с б определения области приложения усилий н чувствительном элементе преобразователя усилий, выполненном из ионолитного кристалла, о тл и ч а ю щ H и с я теи, что формиру» ют в чувствительном элементе шнур тока путем увеличения напряженности электрического поля до критического значения, фиксируют область сущестнонания шнура тока и прикладывают в эту область измеряемое усилие.

Фаа, 1

Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий и способ определения области приложения усилий в чувствительном элементе преобразователя усилий Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий и способ определения области приложения усилий в чувствительном элементе преобразователя усилий Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий и способ определения области приложения усилий в чувствительном элементе преобразователя усилий Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий и способ определения области приложения усилий в чувствительном элементе преобразователя усилий 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования массива горных пород

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления и температуры одним терморезисторным преобразователем (ТП)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках силы, основанных на применении пьезоэлементов для измерений усилий, в частности, при проведении балансировок изделий

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках силы, основанных на применении пьезоэлементов для измерения усилий, в частности, возникающих при проведении балансировок изделий

Изобретение относится к области измерительных приборов, в частности к преобразователям незяектрических величин в электрические сигналы, и может быть использовано , например, для изготовления чувствительных элементов пьезорезисторных датчиков контактного сопротивления

Изобретение относится к области судостроения, а именно - прочности конструкции корпусов судов ледового плавания, и касается вопросов обеспечения и повышения эксплуатационного ресурса судов арктического плавания. В предлагаемом изобретении у измерительной панели ледового давления в качестве чувствительного элемента используется пьезорезисторная молекулярная пленка, позволяющая проводить измерения с более высокой точностью, чем у тензорезисторных панелей. При измерении ледового давления вследствие высокой чувствительности и хрупкости пленки для редуцирования возникающих напряжений используется полимер-заполнитель с меньшим модулем упругости, чем у материала внешней обшивки панели. Предлагаемая измерительная панель вследствие наличия большого запаса прочности крепится к внешней стороне обшивки корпуса судна, вследствие чего отсутствуют перекрестные помехи, возникающие у тензорезисторных панелей между элементами набора. Техническим результатом является высокая точность измерений. 3 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области неразрушающих измерений давления на заданном горизонтальном уровне бетонных и кирпичных стен и фундаментов зданий и сооружений на стадии их эксплуатации. Сущность: на поверхность стены или фундамента наклеивают тензорезистор на уровне измеряемого давления вдоль направления главных сжимающих напряжений и измеряют начальное омическое сопротивление тензорезистора. В стене или фундаменте выше и ниже тензорезистора высверливают два отверстия диаметром в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, на расстоянии в 3…4 раза больше ширины тензорезистора, глубиной 40…60 мм и измеряют ответное омическое сопротивление тензорезистора. Определяют относительную деформацию стены или фундамента и давление на заданном уровне стены или фундамента по формулам. Для мониторинга давления на стену или фундамент в каждое отверстие закладывают по два стальных полуцилиндра длиной, равной глубине отверстий, диаметром меньше диаметра отверстий на 2…3 мм. Между стальными полуцилиндрами забивают по стальному клину длиной, равной глубине отверстий, и толщиной 1…3 мм с одной стороны и 4…5 мм с другой стороны. Забиванием стальных клиньев доводят омическое сопротивление тензорезистора до величины, равной начальному омическому сопротивлению, затем фиксируют величину текущего омического сопротивления тензорезистора в любой момент времени и вычисляют изменение омического сопротивления тензорезистора, приращение деформации стены или фундамента и давление на стену или фундамент в любой момент времени. Технический результат: сохранение несущей способности стен и фундаментов; уменьшение концентрации напряжений в стенах и фундаментах; отсутствие необходимости нарушения электрической цепи тензорезисторов; возможность непрерывного мониторинга давления на стены и фундаменты; дистанционное управление измерениями. 4 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Наверх