Тензометрический преобразователь

 

пщ 60513I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йово боветскнх Социалист Веских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.06.76 (21) 2372739/18-10 (51) М. Кл.г G 01L 9/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 05.05.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 537.787.91 (088.8) 1

П. Г. Михайлов, В. М. Саяпин и А. В. Сабли"н

Ф ; (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

2Rн 1— (1 — * ) 2P„

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при конструировании датчиков давления, силы, ускорения. Известны тензометрические преобразователи, содержащие тензорезисторы, соединенные в мостовую схему, и элементы балансировки. Балансировку осуществляют шунтированием плеч мостовой схемы резистором балансировки (1). Недостаток этих тензометрических преобразователей обусловлен тем, что необходимо применять значительные по величине балансировочные резисторы и поэтому размещать их в удалении от чувствительного элемента.

Известен тензометрический преобразователь, в котором тензорезисторы и балансировочные резисторы размещены непосредственно на чувствительном элементе (2). Недостаток этого преобразователя в том, что тензорезисторы и балансировочные резисторы изготовлены из разных материалов. Это существенно уменьшает точность датчика, за счет большой температурной погрешности.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение габаритов преобразователя. Указанная цель достигается за счет того, что в тензометрическом преобразователе активные резисторы разделены на две неравные части, сопротивление меньшей из которых равно, например, где Ra, Rmax, Rmin HOMHHaJIbHOe, максимальное и минимальное значения сопротивления резистора, и включено параллельно резистору балансировки.

На чертеже показан предлагаемый тензометрический преобразователь.

Преобразователь содержит тензорезисторы

1 — 6, соединенные в мостовую схему. Два плеча 5, 4 и 2, 6 схемы выполнены составными из двух частей каждое. Тензорезисторы 5, 6 значительно меньше, чем тензорезисторы 1, 2.

Шунтируются тензорезисторы 5, 6 дополнительными резисторами балансировки 7, 8, сопротивление которых может изменяться известным способом, например перерезанием закорачивающих перемычек.

Выбор соотношения между большей и меньшей частями тензорезистора производится исходя из достижимой точности его выполнения, которая определяется технологией изготовления. Величина меньшей части определяется по формуле: где Rmaz Rmin Rn максимальное, минимальное и номинальное сопротивления тензорези30 стор а.

Особенно предпочтителен такой тензопреобразователь при выполнении его из полупроводниковых или пленочных тензорезисторов.

Так, например, при выполнении тензопреобразователя из кремния с использованием диффузионных тензорезисторов достигаемая точность их выполнения доходит до 10, при номинальном значении сопротивления 500 Ом.

В этом случае меньшая часть тензорезисторов 5, 6 должна иметь сопротивление 220 Ом, а резистор балансировки должен позволять изменять сопротивление от 200 до 64,7 Ом с необходимой дискретностью. Величины балансировочного резистора сравнимы с сопротивлением меньшей части тензорезистора и могут быть вполне выполнены из того же материала без увеличения габаритов всего тензопреобразователя.

При воздействии на преобразователь механической величины, например давления, силы или ускорения, силовой чувствительный элемент 9 деформируется, в результате чего изменяется сопротивление тензорезисторов 1 — 4, и на выходе тензометрического устройства появляется сигнал, соответствующий измеряе.мой величине.

На основе предлагаемого тензопреобразователя была разработана конструкция полупроводникового датчика давления с мембраной из

605131 кремния с диффузионными тензорезисторами и резисторами балансировки. Подгонка производилась дискретно путем перерезания перемычек, закорачивающих секции резистора балансировки, и обеспечила точность балансировки до 1о от выходного сигнала.

Формула изобретения

Тензометрический преобразователь, содержащий активные и балансировочные резисторы, соединенные в мостовую схему и нанесенные на чувствительный элемент, отл и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения габаритов, активные резисторы разделены на две неравные части, сопротивление меньшей из которых равно

2R„1—

20 где Ra, Rmax, Rmin — номинальное, максимальное и минимальное значения сопротивления резистора, и включено параллельно резистору балансировки, выполненному из того же материала.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хорн О. Тензометрические мосты. М., <Энергия», 1962, с. 74.

2. Патент США № 3230763, кл. 73-141, 1966.

Составитель И. Коновалов

Редактор В, Левятов Техред Л. Гладкова

Корректоры: Н. Федорова и А. Степанова

Заказ 505/7 Изд. № 383

Тираж 1122 Подписное

НПО Государственного комитета

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2