Датчик деформаций

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (»> 566128 (61} Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 01.07r75 (21) 2153980/10 (51) М. Кл.

Q 01 В 7/18 с присоединением заявки №Государственный квинтет

Совета Министров СССР по долны изобретений н открытий (23) Приоритет(43} Опубликовано25.07,77.Бюллетень № 27 (53) УДК 531.781,2 (45) Д б 06 Ое 77 (088,8) (72) Авторы изобретения

А, А, Вилисов, А, П, Вяткин . и Н, Л+ Криворотов

Сибирский физико-технический институт нм, B„Ä, Кузнецова при ТОмскОм ордена Трудово1 о !Красного Вна1 ьэнн 1 сударствмп1ом университете имв Bà Bå Куйбьнпева (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДЫОРМАЦИД

Изобретение относится к измерительной„: технике и может быть использовано для измерений неоднородных деформаций B paa, личных изделиях.

Для измерения деформации, например, по профилю деформируемого изделия обычно на последнем закрепляют несколько тензо-; датчиков, расположив их на заданном расстоянии друг от друга tl), !

О

К недостаткам измерений деформаций при по мощи отдельных тензодатчиков следует отнести, малую точность измерений, особенно в слу чае резко неоднородной деформации, что обусловлено низкой разрешающей способ- 1б постыл по координате. Разрешающая способность по координате ограничена сравнитель,но большими размерами, тензодатчиков (при. мерно 2 мм) .

Известен датчик деформаций, содержа- 20 щий тензочувствительные элементы, выпол ненные в виде металлических сеток и расположенные на заданном расстоянии друг от друга на поверхности бумажной или . пластмассовой подложки (2J. 25

Недостатком этого датчика является невысокая то пюсть измерения профиля деформаций, т, е. невысокая разрешающая спо собность по координате в заданном направ ленни, поскольку. датчик обладает чувствительностью к поперечной деформации, обусловленной расположением тензочувствительных элементов на поверхпостн подложки, а также за счет больших размеров тензочувст, вительных элементов, Увеличение разрешающей способности по координате в известном датчике зЪ счет уменьшения размеров тензочувствительных

;элемечтов приводит к пропорциональному уменьшению уровня мощности выходного сигнала, Снижение выходного сигнала, в свою очередь, влечет за собой возрастание погрешности или серьезное усложнение регистрирующей аппаратуры.

Известен датчик давления, содержащий тензочувствительные элементы в виде р-и переходов, сформированных в полупроводииковой пластине (3), При неоднородной деформации ри" пере ходы изменяют свои параметры на разную

566128

30 величйну пропорционально величине деформации в мостах расположения р переходов.

По изменению параметров ри переходов можно определить деформацию в местах их расположения и, следовательно, профиль

5 распределения деформации вдоль линии расположения рп .переходов.

Однако при деформациях пластина может подвергаться изгибу и на изменение параметров р-tt -переходов будет влиять по- 0 перечная деформация пластины (изделия, детали, с которыми скреплена пластина).

Это приводит к снижению точности определении профиля продольной составляющей деформации. 15

Цель изобретения — повышение точности измерения деформаций по профилю деформируемого иэделия.

Это достигается тем, что pet ïåðåõîäû сформированы на одной иэ боковых граней 20 пластины.

Кроме того, расположение тензочувствительных элементов на боковой грани пластины значительно упрощает процесс приклеивания пластины к исследуемой детали, 25

Нафиг. 1-; нафиг.2схематическое иэображейие воздействия ъ поперечной деформации на один из тензочувствительных элементов, Датчик деформаций содержит полупро- водниковую пластину 1, тензочувствительные элементы 2, омический контакт 3, электровыводы 4, 5.

Для измерения деформации пластина 1 ориентируется в заданном направлении и приклеивается к исследуемой детали. Электровыводы 4, 5 подсоединяются к измерительной аппаратуре, Деталь подвергается действию механических сил, деформация поверхности детали передается полупроводни 40 ковой пластине 1, Деформация пластины в

I области расположения отдельного тензочувст вительного элемента вызывает пропорциональное изменение протекающего через него тока. Эти изменения регистрируются измери45 тельной аппаратурой (на чертеже не показа на). По величине изменения токов определяется профиль деформации вдоль боковой грани пластины 1, Наличие поперечной деформации приводит к изгибу пластины 1, Одна из поверхностей будет испытывать деформацию растяжения, другая — деформацию сжатия, Поскольку тенэочувствительный элемент расположен на боковой грани то половина его площади бу дет подвержена деформации сжатия 6, половина — деформации растяжения 7, За счет этого будет происходить самокомпенсация изменений параметров тензочувствительных элементов и устраняться их чувствительность к поперечной деформации. Следовательно, повышается точность определения продольного профиля деформаций

В качестве тенэочувствительных элементов могут быть использованы не только рп ппееррееххооддыы, но и другие выпрямляющие полупроводниковые переходы - барьеры

Шоттки, гетеропереходы, многослойные структуры.

Коэффициент тенэочувствительности выгрямляющих структур, как правило, на порядок выше, чем у полупроводниковых тенэо;резисторов, Расстояние между такими тензэчувствительными элементами и их раз еры с высокой степенью точности задают я методами фотолитографии, а распо ложение их на боковой грани устраняет влияние поперечных деформаций. Все это обеспечивает точное измерение профиля деформаций на поверхности детали и существенно лучшие параметры датчика профиля деформа ций по сравнению с известными. формула изобретения

Датчик деформаций, содержащий полу проводниковую пластину с тензочувствительными, элементами в виде р-и переходов, отличающийся тем,что,сцелью повышения точности измерения деформаций по профилю деформируемого, изделия, р-n. переходы сформированы на одной из боковых граней пластины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Клоков Н. П. и др. Тензодатчики для экспериментальных исследований, M., Машиностроение, 1972.

2. Патент Великобритании М 1088872, кл, G 1 И (5 01 Й ), 1965.

3, Акцептованная заявка Великобритании М 1285634, кл, HI К, 1972, 566128

Фиа1

Составитель Л. Никиточкина

Редактор М. Рогова Техред К. Андрейчук,.Корректор А. Кравченко

Заказ 2375/27 Тираж 907 Подписное

Ш!ИИШИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений:.и открытий

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

Филиал IIIII1 "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4