Датчик давления

 

Использование: в измерительной технике, в частности в датчиках давления в медицине при измерении давления крови косвенным методом. Сущность изобретения: для повышения чувствительности датчик давления содержит мембрану, жестко связанную с упругой четырехплечей балкой 3 с полупроводниковыми тензорезисторами 6 одного типа проводимости, закрепленными поочередно сверху и снизу рабочих плеч 5 балки. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в медицине для измерения давления крови косвенным методом, а также в других областях науки и техники, где требуется высокая чувствительность датчиков давления с широким диапазоном измерения.

Известен датчик давления почвы, содержащий корпус с мембраной, тензорезисторы, закрепленные на мембране, и крышку [1].

Недостатком устройства является невысокая чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является датчик давления [2], который выбран в качестве прототипа.

Известный датчик содержит мембрану со штоком, соединенным с центром жестко заделанной упругой балки с тензорезисторами, и корпус. Недостатком датчика-прототипа являются малая чувствительность и невозможность его использования для измерения давления крови косвенным методом.

Изобретение направлено на повышение чувствительности датчика давления.

Это достигается тем, что в датчике давления упругая балка выполнена четырехплечей, тензорезисторы выполнены полупроводниковыми одного типа проводимости и закреплены на концах плеч балки, расположенных со стороны заделки, причем одна пара диаметрально противоположно расположенных тензорезисторов закреплена на внешней поверхности соответствующих плеч балки, обращенной к мембране, а другая пара диаметрально противоположно расположенных тензорезисторов закреплена на внутренней поверхности соответствующих плеч балки.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик, общий вид; на фиг. 2 - вид на четырехплечую балку.

Колпачковая мембрана 1 жестко закреплена в корпусе 2. Центр мембраны 1 жестко связан с центром упругой четырехплечей балки 3 при помощи штока 4. Упругая четырехплечая балка 3 жестко защемлена в корпусе 2. На рабочих плечах 5 упругой балки размещены поочередно снизу и сверху тензорезисторы 6 одного типа проводимости. Тензорезисторы включены по полной мостовой схеме, что приводит к снижению температурной погрешности.

Датчик работает следующим образом.

При подаче давления центр мембраны 1 прогибается, при этом при помощи штока 4 прогибаются плечи 5 упругой балки. В тензорезисторах 6 поочередно возникают механические напряжения разного знака, при этом у них также поочередно возникают изменения электрического сопротивления разных знаков, что обеспечивает возможность их включения по полной активной мостовой схеме.

Такое размещение тензорезисторов на упругой балке позволяет использовать упругий элемент минимально допустимой толщины по условиям передачи механических напряжений, что обеспечивает минимальную жесткость упругой балки, в целом и, как следствие, максимальную чувствительность датчика с широкими пределами измерений.

Использование тензорезисторов одного типа проводимости резко снижает паразитную температурную погрешность датчика.

Формула изобретения

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий закрепленную в корпусе мембрану с центральным штоком, соединенным с центром жестко заделанной упругой балки с тензорезисторами, отличающийся тем, что в нем упругая балка выполнена четырехплечей, тензорезисторы выполнены полупроводниковыми одного типа проводимости и закреплены на концах плеч балки, расположенных со стороны зоны заделки, причем одна пара диаметрально противоположно расположенных тензорезисторов закреплена на внешней поверхности соответствующих плеч балки, обращенной к мембране, а другая пара диаметрально противоположно расположенных тензорезисторов закреплена на внутренней поверхности соответствующих плеч балки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2