Профилированная металлическая мембрана - SU433694A3
Код документа: SU433694A3
Чертежи
Описание
1
Изобретение касается профилированных металлических мембран для линейного измерения давления с помощью пьезосопротивления. Эти измерения мохут вестись как Е ус- 5 ловиях атмосферного,так и в условиях статического давления (измерение разности давлений).
Известны плоские металличес- ю кие мембраны с тензометрическими преобразователями. Под воздействием давления на поверхности такой мембраны образуются области с положительным и отрицательным is удлинениями. Различные тензометрические преобразователи обеих областей соединяют с мембраной в схему половины моста или в схему полного моста. Такие мостовые 20 схемы дают измерительное напряжение , зависимое от давления и от приложенного питающего напряжения. Однако пропорциональность между давлением и измерительным напря- 26
жением достигается только приблизительно от 10 кг/см.
Если размера такой же мембраны выбирают с расчетом ее исполь зования для измерешю давления, меньшего 10 кг/см то наблвдается згвеличивающееся отклонение от линейности , так как вследствие увеличивающейся относительной деформации мембраны на напряжение изгиба дополнительно накладывается еще напряжение растяжения.
Во избежание таких явлений при измерении малых давлений предусматривают тензометрические датчики не на самой мембране,а на связанном с ней носителе. В этом случае сама мембрана служит только для создания усилия,а перевод этого усилия осуществляется носителем .
Однако такие устройства конструктивно сложны и громоздки.
Известны также мембраны,в которых полностью отказались от
3
нобителей Ъ
усияия S созданше мембраной, непос редстЕевно передавзтея на свободно натянутые проЕояоЕи которые деЁстEjDT как пьезосопротиЕления.
Однако затраты на изготовление таких уетройотЕ очень высоки.
Цель изобретения - повышение точности при измерении малых se личин давления
этого краевая вона мембраны (TO 8, учасз-ок мембранЫеНе- пооредстЕенно граничащй с корпуерм ) Еыполнена полностью плоской и располодена Е одной плоскости о профильной частью ме1лбраны« На краевой зоне нанесешь пьезоэлек- трические слои Пьезоэлектрический слой предотаЕдяет ообои нроБодяпрш слой5расположенный между изоляционным и завдтным слоягш. Это обеспечивает проховдение тока главным образом в направлении радиального растяжения.
Пьезоэлектрические слои могут быть размещены как на нерхне: так и на нижней стороне краевой зоны мембраныо.Их можно делить на отдельные участки (например на кавдой стороне по два участка) что позволяет построить полную мостовую схему
Далее у например преимущественно при измерении перепада давления в условиях Еысоких абоолютнах данлений стороны мембраны о нанесенными пьезоэлектрически лн слоями можно размещать в защитной
ЖИДКОСТИ.
Технические и эконошгческие преимущества изобретения заклвиа щ-ся Б простой и прочной конструкции мембраны и пьезосопротивяения при хорошей линейности мевду дав- лением и соответствующим исходящим электрическим сигналом.
Кроме того,на требуется дополнительных носителей для тензо метрических преобразователей или элементов носителей для размеще- нйя свободно натянутйх проволок, выполняйщих электрические измерения удлинений. Прочность конструкции обеспечивается тем,что соответствукшще слои наносятся,а не наклеиваются что,н свою очередь, позволяет избежать потерь из-за поверхностной утечки тока. В носшлые слои быть очень тонкими , что гарантирует хороший от- вод тепла от материала проводника . Радиально направленные положительные + ги отрицательные -
- 4
удажнения на верхней и нижней сторонах поверхностикраевой зона мембраны оптимально передаются на проводаощй слой Малая толщина также меандрическая структура создают условия для относитежьно высокого внутреннего сопротивления ,что обеспечивает измерительный ект, Электрическук нагрузку на нанесенном проводящем слое можно поддерживать на заданном уровнена вследствиж высокого ; внут1)еннего сопрртивления могут бать применены относительно высокие питающие напряжения.
Нанесенные проводящие слои мог подвергаться высоким абсолютным давлениям.
На фиг, I изображен профиль предлагаемой мембраны;на шг. 2 проводащие слои на краевой зоне мембраны; на фиг. 3 - проводя1ф1й слойс изоляционным и защитными слоями; на фиг. 4 - проводящие слои,разделенные на отдельные участки ,
Прс илированная металлическая мембрана I зажата мевду частями 2 и 3 корпуса Профилирование мембраны доходит до плоской краевой зоны 4,средняя плоскость которой идентична средней плоскости 5 мембраны. В данных условиях не требуется профиля специальной 5 формы: важным является только высота профиля. Краевую зону 4 предусматривают относительно узкой, иод воздействием давления на профилированной мембране получается тркая деформация средней плоскости 5Jкоторая ведет к образованию относительно малого радиуса кривизны краевой зоны,благодаря чему достигаются высокие значения удлинения при очень малых отклонениях от линейности. Профилирование мембраны препятствует образованию напряжений растяжения,что важно для уменьшения отклонений от линейности.
Проводящий слой , фиг, 2) размещен на краевой зоне 4. Концы этого слоя контактируют с мембраной в местах 7,а электрические проводники через изоляционные, непроницаемые для давления,вводы выведены из корпуса. :
На фиг, 3 показана конструк- ищ проводящего слоя 6,являющегося пьезосопротивлением. На краевую зону 4 мембраны I о одной или обеих сторон сначала наносят тонкий изоляционный СЛОЙ 8,а за- ;
тем тонкий проводшрй слой 6. Далее для защиты проводящего слоя можно сверху нанести защитный слой 9.
i
На фиг. 4 доказано мваиддрообразное расположение слоя 6,который служат для получения высокого сопротивления.
ПРЩЕТ ИЗОБРЕТЕНИИ 11рофЕ1Нфованная металлическая , мембрана средняя и краевая зона, которой покрыты слоем пьезосопротивления из полупроводниковой пленки,отличающаяся тем,что, с целью повышения точности при измерениях малых величин давления, краевая зона выполнена полностью плоской и расположена в одной плоскости с профильной частью мембраны.
Реферат
Формула
