RU1797700C - Емкостный матричный датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  одновременного измерени  давлени  и деформации . На поверхности исследуемых объектов на первой диэлектрической пленке 1 образован чувствительный элемент деформации 3 из фольги, на второй 5 и четвертой 10 диэлектрических пленках обкладки 7,13, экран 12 и выходы 6,11 чувствительного элемента давлени . С целью повышени  чувствительности датчика по давлению, треть  диэлектрическа  пленка 9, расположенна  между второй и четвертой пленками, перфорируетс . Толщина фольги больше остальных металлизированных пленок в 6...33 раз, а толщина первой, второй и четвертой диэлектрических пленок одинакова  и составл ет 0.4-1,0 от толщины третьей перфорированной пленки. 1 ил. Д-Л, а Ё

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  давлени  и деформации при аэродинамических и натурных испытани х авиационной техники.

Известен пленочный датчик с чувствительным элементом (ЧЭ) из пироэлектрического материала. На стекл нную пластину осаждают полимерную подложку. На эту подложку последовательно запыл ют электроды и слой ЧЭ пироэлектрического материала и верхний электрод. Такой способ сборки датчиков не обеспечивает измерени  давлени  на поверхности издели  без дренировани .

К недостаткам следует отнести: низкую надежность контактов пайки, плохую адге- зию пироэлектрика со стеклом, незащищенность от внешних электромагнитных помех и трибоэлектрического эффекта.

Наиболее близким к предложенному изобретению техническим решением  вл етс  пленочный емкостный датчик давлени , который состоит из четырех слоев диэлектрической пленки, выполненных из однородного материала. Перва  пленка  вл етс  изол тором. На второй пленке снизу металлизированный сплошной экран, сверху на поверхности этой пленки металлизированные верхние обкладки датчика. Вторые обкладки датчиков металлизированы на наружной поверхности четвертой пленки. Между второй и четвертой пленками расположена треть  перфорированна  пленка. Соединение четырех пленок между собой и установка датчика на поверхность исследуемой модели осуществл етс  с помощью кле .

Такое решение в указанной конструкции обеспечивает измерение давлени  на поверхности исследуемого объекта без дренировани .

Недостаток этого датчика заключаетс  в том, что не позвол ет измер ть одновременно давление и деформации и недостаточно помехозащищен.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет одно- временного измерени  давлени  и деформации.

Технический результат достигаетс  тем, что в емкостном матричном датчике давлени , содержащем четыре диэлектрические пленки, соединенные клеевым соединением в пакет, перва  из которых  вл етс  основанием датчика, при этом на верхних поверхност х первой и второй пленки и на нижней поверхности четвертой пленки

сформированы соответствующие экраны, кроме того, на верхней поверхности второй пленки и на нижней поверхности четвертой пленки сформированы обкладки конденсаторов с выводами, а треть  пленка выполнена перфорированной, на верхней поверхности первой пленки сформированы изолированные от экрана пленочные тен- зорезисторы, расположенные противо0 положно обкладкам конденсаторов, сформированные на поверхности второй пленки, на участках между их выводами, при этом экран и тензорезисторы, расположенные на верхней поверхности первой пленки,

5 выполнены из металлической ф ольги, толщина которой больше толщины обкладок конденсаторов в 6...3,3 раза, причем перва , втора  и четверта  пленки выполнены одинаковой толщины, котора  составл ет

0 0,4...1,0 от толщины третьей перфорированной пленки.

На чертеже изображены элементы конструкции емкостного матричного датчика давлени  и тензочувствительного элемента,

5 Основанием датчика  вл етс  первый слой диэлектрической пленки 1, содержащий выводы 2 тензочувствительного элемента 3 и экран 4 (Сеч. А-А). Втора  диэлектрическа  пленка 5содержит выводы 6, обкладки 7, ЧЭ

0 давлени  и экран 8 (сеч. Б-Б). Треть  диэлектрическа  пленка 9 перфорированна . Четверта  диэлектрическа  пленка 10  вл етс  мембраной датчика и содержит вывод 11 дл  подачи напр жени  пол ризации, экран

5 12 и обкладки 13 (сеч. Г-Г). Все пленки скрепл ют между собой клеем (сеч. Д-Д). Все металлизированные элементы на поверхности диэлектрических пленок (за исключением первой диэлектрической пленки

0 1) образованы способом вакуумного налы- -. лени .

Введение на поверхности первой диэлектрической пленки 1 фольги (из никел , константана и т.д.) полиамидокислотного

5 лака по известной технологии позвол ет на верхней поверхности диэлектрической пленки способом фотолитографии сформировать тензочувствительный элемент3 и выводы 12. дл  измерени  деформации модели

0 одновременно с давлением. Место расположени  тензочувствительного элемента на нижней части.первой диэлектрической пленки обусловлено возникновением максимального значени  усили  и деформации

5 на этом участке. При этом ЧЭ давлени  (обкладки 7, 13) на верхнем участке второй и четвертой диэлектрической пленки 5, 10. расположены на том месте, где ожидаетс  максимальное значение пульсаций давлений . Симметричное смещение обкладок 7,

13 относительно тезочувствительных элементов 3 исключает взаимное вли ние выводов б, 11 с тнезочувствительными элементами 3 и выводов 2 между собой и рационально используютс  поверхности диэлектрических пленок 1,5, 10.

Конструкци  тензочувствительного элемента выбрана чисто символической. Она может быть любой конструкции, исход  из требовани  проводимого измерени  дефор- мации.

Если реальна  толщина металлической фольги дл  изготовлени  современных тезочувствительных элементов составл ет 3-10 мкм, то толщина метала металлизиро- ванных диэлектрических пленок находитс  в пределах 300-500 А. Тогда отношение толщины фольги к толщине металлизированной пленки находитс  в пределах 6...33.

В конструкции датчика перва  1, втора  5 и четверта  10 пленки выполнены одинаковой толщины, котора  составл ет 0,4-1,0 от толщины третьей перфорированной пленки 9.

Принцип работы датчика заключаетс  в следующем. При воздействии давлени  в месте соединени  тензочувствительных элементов 3 возникают напр жени  деформации . На поверхности датчика через диэлектрические пленки 10, 9 и 5 тензочувствительные элементы испытывают действие усили  (давлени ). При этом деформаци  модели определ етс  величиной электрического напр жени  на выходе тензочувствительного элемента после уси- лени  и определени  коэффициента тензо- чувствйтельности. При изменении давлени  Р диэлектрическа  пленка 10 изгибаетс  внутрь  чейки перфорации диэлектрической пленки 9, а емкость С измен етс  про-

порционально давлению на величину ДС. При этом выходное напр жение, снимаемое с выводов б ЧЭ давлени , пропорционально напр жению пол ризации и соотношению

A f

-р- U. По изменению емкости суд т о давлении .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Емкостный матричный датчик давлени , содержащий четыре диэлектрические пленки, соединенные клеевым соединением в пакет, перва  из которых  вл етс  основа нием датчика, при этом на верхних поверхност х первой и второй пленок и на нижней поверхности четвертой пленки сформированы соответствующие экраны, кроме того, на верхней поверхности второй пленки и на нижней поверхности четвертой пленки сформированы обкладки конденсаторов с выводами, а треть  пленка выполнена перфорированной, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет одновременного дополнительного измерени  деформации, в нем на верхней поверхности первой пленки сформированы изолированные от экрана пленочные тензорезисторы, расположённые противоположно обкладкам конденсаторов , сформированных на поверхности второй пленки, на участках между их выводами , при этом экран и тензорезристоры, расположенные на верхней поверхности первой пленки, выполнены из металлической фольги, толщина которой больше толщины обкладок конденсаторов в 6-33 раза. причем перва , втора  и четверта  пленки выполнены одинаковой толщины, котора  составл ет 0,4-1,0 от толщины третьей перфорированной пленки.