Датчик та спосіб його виготовлення

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ, ДО ЯКОЇ НАЛЕЖИТЬ ВИНАХІД

Даний винахід відноситься, в загальному, до датчиків типу, що має:

- конструкцію, яка містить опорний корпус;

- схемну компонування, що містить компоненти схеми, серед яких є засіб детектування для генерації електричних сигналів, що представляють детектируемую величину;

- щонайменше один опорний елемент схеми, прикріплений до опорного корпусу і має поверхню, на якій сформовано множину вищезгаданих компонентів схеми, серед яких є електропровідні доріжки.

Даний винахід, яке в будь-якому випадку може бути застосоване до різних типів датчиків, було створено, маючи на увазі конкретно датчик тиску, в якому мембрана піддається пружної деформації в залежності від тиску вимірюваної текучого середовища, а компоненти схеми містять засіб для генерації електричних сигналів, що представляють деформацію вищезгаданої мембрани.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

Датчики вищеописаного типу використовуються в пристроях для детектування тиску текучих середовищ (рідин і газоподібних середовищ) в різних областях. Ці пристрою детектування зазвичай містять корпус, за�мещенний в цю камеру датчик.

У технічних рішеннях першого типу датчик має корпус, що має конструктивні функції і який задає мембрану, яка повинна бути піддана впливу текучого середовища. На мембрані, яка, принаймні частково виконана з електроізоляційного матеріалу (наприклад, з керамічного матеріалу або з металевого матеріалу, принаймні частково покритого ізолюючим шаром), розташовані або принаймні частково тривають кошти детектування, сконфігуровані для детектування вигину або еластичної деформації самої мембрани. Ці кошти детектування зазвичай утворені резистивними, накопичувальними або пьезорезистивними елементами, наприклад, резисторним мостом.

Датчик зазвичай містить схему, принаймні частково розміщену в камері корпусу пристрою, в положенні, ізольованому щодо вхідного отвору для текучого середовища. У деяких випадках сам корпус датчика, який в одній своїй частині або в декількох частинах виконаний з електроізоляційного матеріалу, утримує схемну компонування, зконфігуровану для обробки сигналу, що вказує на вигин мембрани, і, отже, тиск на цій текучого середовища. Ця схемна ком�лючающий в себе безліч доріжок з електропровідного матеріалу. На друкованій платі можуть бути встановлені або сформовані різні компоненти схеми, такі як конденсатори, резистори, інтегральні схеми, сполучені з вищезазначеними доріжками. Ця друкована плата закріплена в положенні, розташованому на якійсь відстані від мембрани і налаштована таким чином, щоб обробляти сигнал, згенерований відразу ж після деформації мембрани. У деяких випадках компоненти схеми компонування, такі як сполучні доріжки і засоби детектування сформовані за допомогою трафаретного друку безпосередньо на одній поверхні корпусу датчика, коли він виконаний з електроізоляційного матеріалу. У випадку металевого корпусу вищезгадана поверхня повинна бути, принаймні частково, покрита шаром ізолюючого матеріалу, який сам може бути обложений з допомогою трафаретного друку до осадження матеріалів, необхідних для отримання схеми і засобів детектування.

У другому типі відомих технічних рішень датчик включає в себе мікросхему або кристал з напівпровідникового матеріалу, зазвичай, кремнію, який задає детекторну мембрану, і безпосередньо в який вбудована мініатюрна електронна схема. У цих тено в кристалі. Датчик включає в себе корпус або підкладку, має наскрізний отвір. Один кінець цього отвору виконаний таким чином, щоб він сполучався з контуром текучого середовища, в якому присутня рідка середовище, тиск якої треба буде вимірювати, в той час як на протилежному кінці отвори герметично закріплений кристал, таким чином, щоб його мембрана була по суті звернена до цього кінця отвори. Крім того, в цих технічних рішеннях до корпусу або до підкладці може бути прикріплена друкована плата, виконана з склопластику, на якій сформована схемна компонування, що включає в себе електропровідні доріжки, які приєднані до кристалу.

Коли підкладка виконана з ізолюючого матеріалу, наприклад, з керамічного матеріалу, вищезгадана схемна компонування може бути виконана безпосередньо трафаретного печаткою. У разі електропровідний підкладки між компонентами схемної компонування і підкладкою може бути прокладений щонайменше один ізолюючий шар, який сам по собі також може бути обложений допомогою трафаретного друку.

Технічні рішення, в яких друкована плата прикріплена до опорного корпусу датчика або з'єднана з ним з �необхідних елементів схеми, але їх недоліком є необхідність додаткової підкладки, необхідність її з'єднання з датчиком і, звичайно, збільшення загальної висоти. Крім того, у технічних рішеннях, в яких ряд компонентів схемної компонування, таких як електропровідні доріжки, з'єднувальні контакти, виконані безпосередньо на опорному корпусі за допомогою осадження будь-якого матеріалу, також являють собою певні недоліки.

Трафаретний друк передбачає попереднє накладення декількох екранів або масок, кожна з яких визначає розташування відповідних елементів системи, таких як резистори, контакти для під'єднання зовнішнього датчика, можливий ізолюючий шар і т. д. Для отримання хорошої якості осадження на окремому датчику кожна маска в одній операції трафаретного друку кожен раз повинна використовуватися разом з певною кількістю притисків, часто хоча б з одним притиском, що пов'язано з низькою продуктивністю. Більш того, для видалення використовувалися в пасті розчинників, а також для затвердіння осадженого матеріалу по закінченні кожного осадження і перед наступним опорний корпус повинен бути підданий сушінню.

У патенті США �а стрічка після ламінування на пластинчасту підкладку вжигается, а потім на вженной стрічці формується система провідників і резисторів, що далі також вжигается.

Патент США 7513164 В1 розкриває процес виготовлення перетворювача тиску по технології ATF (покращена толстопленочная технологія). На гнучку металеву підкладку осідає щонайменше один діелектричний шар, а потім на щонайменше один діелектричний шар осідає шар провідника. Після цього на шар провідника осідають компоненти системи і, нарешті, заключний скляне захисне покриття. Діелектричний шар чи шари можуть бути осаджено на металеву підкладку з використанням різних технологій, таких як друк, осадження з парової фази, хімічне осадження, ламінування.

СУТНІСТЬ І МЕТА ВИНАХОДУ

Даний винахід має в якості основної мети створення датчиків, зокрема, датчиків тиску, які у порівнянні з датчиками існуючого рівня техніки виготовляються більш просто, більш зручно і швидко, а отже, за більш помірною вартістю. Виходячи з цього, метою винаходу є вказівка кращого способу для виробництва таких датчиків. Інша мета цього винаходу полягає в пѵн опорний елемент схеми, та який є стійким до різноманітних умов застосування та/або до відносно високих температур.

Вищезазначені, а також додаткові цілі, які будуть виявлені далі по тексту опису, у відповідності з цим винаходом досягаються способом для виготовлення датчиків тиску, а також датчиком тиску, який має характеристики, зазначені у доданих пунктах формули винаходу, які становлять невід'ємну частину технічної ідеї, укладеної в цьому винаході.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Додаткові цілі, характеристики та переваги цього винаходу безумовно стануть зрозумілими з нижченаведеного докладного опису та доданих креслень, які наведені лише в якості пояснювальних і неограничивающих прикладів, і в яких:

фіг.1 являє собою схематичний вигляд у перспективі стрічки діелектричного матеріалу, використаного для виготовлення датчиків у відповідності з цим винаходом;

фіг.2 являє собою в збільшеному масштабі схематичний вигляд у перспективі ділянки стрічки такого типу, який показано на фіг.1, безпосередньо на якій сформовано безліч малюнків схеми;

фіг.3 предстемную компонування;

фіг.4 і 5 являють собою схематичний вигляд в перспективі і схематичний вид в розрізі, відповідно, електропровідного опорного корпусу датчика тиску по першому варіанту виконання цього винаходу;

фіг.6 і 7 являють собою схематичні ілюстрації етапу об'єднання ділянки стрічки по фіг.3 з опорним корпусом по фіг.4 і 5;

фіг.8 являє собою схематичне ілюстрацію додаткового етапу виготовлення датчика згідно з вищезазначеним першим варіантом виконання цього винаходу;

фіг.9 і 10 являють собою схематичний вигляд в перспективі і схематичний вид в розрізі, відповідно, ізолюючого опорного корпусу датчика тиску згідно з другим варіантом виконання цього винаходу;

фіг.11-13 являють собою види, подібні видами по фіг.6-8, відносяться до датчика згідно з вищезазначеним другим варіантом виконання цього винаходу;

фіг.14 і 15 являють собою схематичний вигляд в перспективі і схематичний вид в розрізі, відповідно, опорного корпусу датчика тиску згідно з третім варіантом виконання цього винаходу;

фіг.16-18 являють собою види, подібні видами по фіг.6-8 і 11-13, що відносяться до д�вляют собою схематичний вигляд в перспективі і схематичний вид в розрізі, відповідно, опорного корпусу датчика тиску згідно з четвертим варіантом виконання цього винаходу;

фіг.21 являє собою схематичний вигляд у перспективі однієї ділянки стрічки того типу, який показано на фіг.3, але з метою реалізації вищезазначеного четвертого варіанту виконання цього винаходу, обробленого іншим способом;

фіг.22, 23 являють собою види, подібні видами по фіг.6, 7 та 11, 12, відносяться до датчика згідно з вищезазначеним четвертим варіантом виконання цього винаходу;

фіг.24, 25 являють собою схематичні ілюстрації двох додаткових етапів виготовлення датчика згідно з вищезазначеним четвертим варіантом виконання цього винаходу;

фіг.26 являє собою схематичний вигляд у розрізі датчика, отриманого в результаті виконання етапу по фіг.25.

ОПИС КРАЩИХ ВАРІАНТІВ ВИКОНАННЯ ВИНАХОДУ

Посилання на "варіант виконання" або на "один варіант виконання" в рамках цього опису вказує, що конкретна конфігурація, конструкція або характеристика, описана у зв'язку з цим варіантом виконання, міститься щонайменше в одному варіанті виконання. Аналогічним же чином�овать в різних місцях цього опису, не обов'язково відносяться до одного і того ж варіанту виконання. Крім того, конкретні конфігурації, конструкції або характеристики можуть бути об'єднані будь-яким підходящим способом в одному або більшій кількості варіантів виконання. Використовувані далі по тексту посилання наведені тільки для зручності і не визначають область захисту або обсяг варіантів виконання.

У продовження цього опису такі терміни, як "верх", "низ" слід розуміти просто як неограничивающие просторові визначення, покликані полегшити опис показаних на кресленнях позицій.

Далі по тексту з посиланнями на виготовлення датчиків тиску будуть описані найбільш переважні застосування, маючи на увазі, однак, що цей винахід може бути застосовано також і для виготовлення датчиків інших типів.

На фіг.1 позиція 1 позначена, загалом, довжина стрічки діелектричного або ізолюючого матеріалу, використовуваного для виготовлення датчика тиску у відповідності з переважним застосуванням цього винаходу.

В загальних термінах основний компонент або компоненти стрічки 1 має/мають керамічну природу або подає (подають) собою оксиди в комбінації з підходячи�е виконання основним компонентом стрічки є оксид алюмінію, зокрема, глинозем, з приблизним змістом його у ваговому відсотковому відношенні між 10% і 25%. В якості альтернативи оксиду алюмінію або в комбінації з нею до складу стрічки в якості компонентів можуть включатися діоксид кремнію, оксид цинку, силікат цирконію, фрити або порошкове скло.

Стрічка 1 може бути отримана, наприклад, способом плівкового лиття (див., наприклад, «Принципи обробки кераміки», 2-е изд. ("Principles of ceramic processing", 2nded. J. S. Reed J. Wiley & Sons, 1995)) рідкої суміші, що містить керамічні порошки, наприклад, глинозем і скло, змішані в органічному носії або у воді з єднальними речовинами, диспергентами і розчинниками. Ця суміш, в якості прикладу, складається наполовину (за обсягом) з рідини, на одну третину-з порошків, а решту являють собою добавки.

Стрічкою, яка може бути використана для реалізації цього винаходу, є, наприклад, стрічка, представлена на ринку компанією W. C. Heraeus GmbH під торговою маркою «HERATAPE». Іншим типом стрічки, яку можна використовувати, може бути, наприклад, стрічка, представлена на ринку компанією DuPont під торговою маркою «GreenTape». Для використання в застосуваннях LTCC і НТСС обсягом цього винаходу не суперечить�жінки до 1 мм або більше), і вона є гнучкою, тобто її можна змотувати в рулони, а тому вона може бути нанесена, в тому числі, і на опору або підкладку з криволінійними або нерегулярними поверхнями.

Для виготовлення датчиків ця стрічка зазвичай поставляється з відносно великими довжинами 1, наприклад, з приблизними розмірами, ув'язненими, приблизно між 50×50 мм або 100×100 мм, зокрема, приблизно, 50,8×50,8 мм або 101,6×101,6 мм

Безпосередньо на кожну довжину 1 стрічки обложений, переважно трафаретного печаткою або струменевим напиленням, матеріал, необхідний для отримання компонентів схеми виготовляються датчиків. Зокрема, як показано на фіг.2, на верхній поверхні 2 по довжині стрічки 1, по суті, товстоплівкових типу, виконано безліч малюнків схеми або електропровідних доріжок, або електричних компонентів, в цілому позначених позицією 3. Фіг.3 як приклад ілюструє основний малюнок схеми, який включає в себе електропровідні доріжки 3а і контактні площадки для виконання зовнішніх з'єднань датчика, позначених позицією 3b.

Перший матеріал, заподіяну, наприклад, у вигляді пасти чи складу для толстопленочной технології, переважно, має основлянними фриттами (або оксидами свинцю) та/або діоксиду кремнію (або оксидами кремнію) з відповідними речовинами та розчинниками. Один або більшу кількість твердих компонентів вищезазначеного першого матеріалу, наприклад, компоненти металу, переважно, можуть містити частинки, що мають мікрометричні або нанометрические розміри, переважно, типові розміри менше ніж 1 мкм; згадані частки, переважно, змішані з принаймні одним речовиною, таким як розчинник, наприклад, кетонний розчинник, призначеним для утворення з ними текучого середовища або рідкого розчину. Матеріал такого типу дозволяє отримати підвищену адгезію між наночастинками в мікропорах або в микроскладках матеріалу, який утворює стрічку 1. Більш того, на можливих етапах сушіння та/або термообробки, та/або спікання, які слідують за осадженням, різні матеріали можуть сплавлятися та/або з'єднуватися один з одним, навіть з утворенням механічних і/або хімічних, та/або електричних зв'язків між матеріалами і/або пастами, та/або складами для толстопленочной технології з стрічкою 1. Це полегшується мікрометричної або нанометрической структурою частинок, що містяться в матеріалах або у пастах, або в складах для толстопленочной технології, яка встановлює або полегшує згадані механічні ом осадження, або поруч проходів у відповідності зі складністю виду схеми, або ж з можливим використанням різних матеріалів. Наприклад, доріжки 3а і висновки 3b можуть бути виконані з одного і того ж матеріалу при одному проході трафаретного друку або струминного осадження; в тому випадку, коли електропровідні доріжки і висновки повинні бути виконані з різних матеріалів, можуть бути передбачені два проходу трафаретного друку або струминного осадження. Незалежно від кількості проходів трафаретного друку або струминного осадження, після кожного з них, переважно, повинен слідувати етап сушіння довжини стрічки для вигорання розчинників, однак, може бути передбачений і один етап остаточної сушки.

Як можна бачити з фіг.2, прохід або проходи осадження виконуються таким чином, щоб на довжині стрічки 1 отримати одночасно безліч малюнків 3 схеми, упорядкованих у відповідності з по суті регулярної матрицею.

Після етапу сушіння або передбаченого останнього етапу сушіння довжина стрічки 1 піддається "розділення", тобто процесу видалення з довжини стрічки 1 окремих рисунків, 3 схеми, який можна бачити на фіг.3, і отримання таким чином відповідних базових схем, позначених позицією ема 4 містить відповідний ділянку стрічки 1, позначений позицією 4а, який забезпечує опору для схеми, на верхній поверхні якого і присутній малюнок 3 схеми. На наведеному прикладі схеми 4, зазвичай мають дискообразную форму, але ця форма не повинна розумітися як встановлює які-небудь обмеження.

У разі першого варіанта виконання конструкція датчик містить (бажано, але не обов'язково цілісний) опорний корпус, виконаний з електропровідного матеріалу, такого як метал, наприклад, сталь, або електропровідного полімеру.

Такий сталевий корпус представлений в якості прикладу на фіг.4 і 5. На наведеному прикладі корпус, в цілому позначений позицією 10, має загальну циліндричну форму з глухою порожниною 11, яка з одного кінця закрита ділянкою 12 мембрани. Ділянку мембрани, далі для простоти званий просто мембраною, може, як приклад, мати товщину, укладену в діапазоні між 0,05 і 4 мм, переважно, товщину, укладену в діапазоні між 0,1 і 2 мм, і в будь-якому випадку - таку товщину, щоб під тиском текучого середовища він міг згинатися або піддаватися пружної деформації.

Мембрана 12 задана на верхній поверхні 10а корпуса 10, на якій у фіксованому положенні повинна бути з�дственно до поверхні 10а без використання клеїв або сполучних речовин. Більш конкретно, у відповідності з цим винаходом схема 4 прикріплена до поверхні 10а допомогою ламінування.

Процес ламінування являє собою гарячий процес, що виконується з використанням преса. На цьому виробничому етапі на верхніх поверхнях безлічі корпусів 10 розміщують відповідні схеми, утримувані на своїх місцях допомогою відповідних вбудованих шаблонів. Тиск, що розвивається на етапі ламінування, в якості прикладу, укладена в діапазоні між 176 і 246 кг/см2(2500 і 3500 фунт/кв. дюйм), переважно, укладена в діапазоні між 141 і 211 кг/см2(2000 і 3000 фунт/кв. дюйм) і діє протягом часу, в якості прикладу, укладеного в діапазоні між 5 і 15 хвилин, при цьому температура процесу, в якості прикладу, укладена в діапазоні між 70 і 80°С.

Результат ламінування схеми 4 на відповідному корпусі 10 умовно проілюстрований на фіг.7. За ламінуванням слід етап термообробки при температурі, в якості прикладу, укладеної в діапазоні між 800 і 900°С. Відразу за цим етапом схема 4 жорстко фіксується на поверхні 10а, зокрема, без допомоги завданих проміжних шарів клею.

На наведеному практичному щим винаходом може бути виконаний такий датчик, який вимагає ламінування на викривленій або нерегулярної поверхні корпусу або підкладки. З цією метою в системі ламінування або компресії можуть бути передбачені ламіноване поверхні, що мають відповідну форму, наприклад, з формою, відповідною формою поверхні ламінування, або ж прес може бути налаштований з можливістю автоматичної адаптації до згаданої поверхні, наприклад, він може бути пресом "ізостатичного" типу, такий як прес, призначений для виконання ламінування за допомогою зусилля і/або тиску текучого середовища, яке може бути розподілений по поверхні ламінування рівномірно. В якості прикладу можна розглянути ламінування датчика на, принаймні, частини циліндричної поверхні, такий як стінка труби.

Потім, наприклад, за допомогою трафаретного друку або струминного осадження проводиться нанесення базової схеми 4 наступних компонентів ланцюга, зафіксованої щодо окремого корпусу 10. У наведеному прикладі згадані компоненти містять безліч детектуючих елементів, які сформовані, по суті, центральної області схеми 4, тобто в області, яка знаходиться зверху мембраЂивними або ємнісними елементами. Можна припустити, маючи на увазі описуваний тут приклад, що вищезгадані детектирующие елементи утворені резисторами, позначеними на фіг.8 позицією 3с, які разом з відповідними доріжками 3а складають резисторний міст. В ході виконання одного і того ж етапу осадження або при подальшому етапі на базовій схемі 4 можуть бути сформовані інші компоненти, такі, як наприклад, резистори калібрування зміщення, позначені на фіг.8 позицією 3d. Згадані інші компоненти або ж самі детектирующие елементи могли б бути нанесені на базову схему 4 до того, як вона буде ламінована на відповідному корпусі 10.

Матеріал, обложений для отримання резисторів 3с і 3d, може бути у вигляді резистивної пасти або складу для толстопленочной технології, переважно, на основі одного або більше металів, вибраних з рутенія, вісмуту, срібла, паладію, свинцю, зокрема, у вигляді оксидів. Крім того, в цьому випадку паста або склад для толстопленочной технології, переважно, містить діоксид кремнію (або оксиди кремнію) або скляні фрити (або оксиди свинцю) з відповідними речовинами і розчинниками (розчинники типу терпинола). Цей другий осажденн�рвого матеріалу; наприклад, він може включати в себе частинки мікрометричних або нанометричних розмірів, переважно, мають розміри, принаймні, менше, ніж 1 мкм, переважно, змішані з принаймні одним речовиною, призначеним для утворення з ними текучого середовища або рідкого розчину. Крім того, такий другий матеріал, тобто його частки, що дозволяє отримати підвищену адгезію або зв'язок, таку як механічна та/або хімічна, та/або електрична зв'язок між матеріалами і/або пастами, та/або складами для толстопленочной технології з стрічкою 1.

Після формування резисторів 3с і 3d полузаконченний продукт, переважно, піддається етапу сушіння і термообробки резистивної пасти, по закінченні якого, як показано на фіг.8, виходить датчик тиску.

Той факт, що схема 4 за допомогою ламінування прикріплена до корпуса 10, проиллюстрированном випадку дозволяє отримати оптимальну адгезію опорного елемента 4а схеми до мембрани 12 і можливу більш високу ступінь її площинності. Завдяки такому технічному рішенню, гарантована висока ступінь стабільності вимірювального моста, в даному випадку складеного з резисторів 3с, оскільки самі резистори оса�ае в точці на плоскій поверхні.

Крім того, запропоноване рішення дозволяє проводити оптимізацію проходів осадження, тобто воно, наприклад, дозволяє виконувати одночасне осадження декількох схем окремо щодо відповідних опорних корпусів (іншими словами, монтажні схеми для n датчиків виконуються в одному етапі одночасним осадженням на одну і ту ж стрічку, а не окремо на безліч окремих опорних корпусів). Використання опорного елемента схеми, що представляє собою довжину стрічки діелектричного матеріалу, усуває необхідність, зазвичай у відповідній галузі техніки, накладення на корпус 10 ізолюючого шару, наприклад, шару оксиду, обложеного безпосередньо на поверхню 10а цього корпусу. Крім того, стрічка дозволяє надійно фіксувати схеми 4 на корпусі 10, зокрема, без застосування прокладених шарів клею, і тим самим отримувати схеми, що мають підкладку 4а зі стабільними розмірами та/або має високі ізолюючі характеристики навіть при відносно високій температурі.

Інша перевага такого рішення полягає в тому, що при цьому скорочено кількість операцій термообробки, яким повинен бути підданий корпус 10, що сприятливо для виробничого процеѿолученние осадженням компоненти схеми сформовані на базовій схемі 4 після ламінування. З іншого боку, можливий варіант згадані компоненти можуть бути сформовані безпосередньо на опорному елементі 4а схеми до ламінування. Цей альтернативний варіант виконання на етапі ламінування вимагає більшої точності по товщині резисторів (яка відносно велика в порівнянні з точністю доріжок 3а і висновків 3b). Для того щоб виключити ймовірність небажаних відхилень розмірів згаданих компонентів, визначених на етапі проектування, використовуваний прес буде оснащений системою, наприклад, з повітряними (або на основі іншої текучого середовища) підшипниками, що дозволить забезпечити рівномірний і точний розподіл навантаження, прикладеної під час ламінування. Збільшення вартості більш високої складності преса з іншого боку компенсується перевагою відмови від осадження компонентів 3с і 3d на окремі опорні елементи 4а схем, вже скріплені з відповідними корпусами 10.

Спільна робота датчика тиску у відповідності з представленими тут неограничивающим прикладом цього винаходу здійснюється у відповідності з відомими принципами, а тому докладно обговорюватися тут не буде. У загальних словах, при практичному застосуванні �бразних середовищ), наприклад, при використанні в автомобільній промисловості, в побутових електричних приладах, в сфері збереження навколишнього середовища та спільного контролю у гідротермальної санітарії або в області медицини. Такий пристрій має корпус, задає вхід, приймає текуче середовище, тиск якої підлягає детектування, причому, цей датчик встановлений в корпусі таким чином, щоб поверхня мембрани 12, розташована навпроти схеми 4, через порожнину 11 була відкрита для текучого середовища. Механічна деформація мембрани 12, обумовлена тиском вимірюваної текучого середовища, змінює величину опору на виході резисторного мосту 3b, породжуючи відповідний сигнал, який обробляється відповідно з відомими способами.

Дане технічне рішення у відповідності з винаходом застосовується також у разі датчика, конструкція якого включає в себе опорний корпус, виконаний з електроізоляційного матеріалу. Такий варіант виконання показаний в якості прикладу на фіг.9-13, на яких для позначення елементів, які з технічної точки зору однакові з уже описаними елементами, використовуються ті ж самі смітники позиції, що і на фіг.1-8.

Таким чином, позиція 10-ий з електроізоляційного матеріалу, такого як керамічний матеріал, скло, матеріал на основі одного або більшої кількості оксидів, таких як оксид алюмінію, або полімер. Далі по тексту буде передбачатися, що корпус 10 другого варіанту виконання виконаний з керамічного матеріалу, наприклад, глинозему.

У розглянутому прикладі корпус 10 має форму, в загальному, подібну формі корпусу 10 першого варіанту виконання. У цьому випадку товщина мембрани 12, в якості прикладу, може полягати у діапазоні 0,05 і 5 мм, переважно, між 0,1 і 3 мм.

Матеріали та/або етапи для отримання базової схеми 4 подібні матеріалів та/або етапами, раніше описаним з посиланнями на фіг.1-3. Після отримання схеми 4 вона ламінується на верхній поверхні 10а керамічного корпусу 10, як це в якості прикладу показано на фіг.11 і 12. За відповідними операціями термообробки полузаконченного продукту слід етап осадження, наприклад, за допомогою трафаретного друку, резисторів 3с, 3d і/або інших компонентів схеми, після чого, можливо, слідують відповідні етапи сушіння і термообробки, поки не вийде датчик, показаний на фіг.13.

Звичайно, як зазначалося раніше стосовно до попереднього варіанту виконання, навіть в цьому сл�инирования.

Переваги другого варіанта виконання, в основному, ті ж самі, що і переваги першого варіанта виконання. Крім того, використання керамічного опорного корпусу 10 має ефект підвищення адгезії опорного елемента 4а схеми до поверхні 10а корпуса 10, внаслідок того факту, що керамічний матеріал має поверхневі мікропори, які проявляються більш виразно порівняно зі сталлю першого варіанту виконання та/або забезпечують більшу сумісність матеріалу стрічки 1 з матеріалом корпуса 10, сприятливо сприяючи утворенню механічних і/або хімічних зв'язків, зокрема, під час етапу ламінування та/або термообробки та/або спікання.

На фіг.14-18, на яких для позначення елементів, які з технічної точки зору однакові з раніше описаними елементами, використовуються ті ж самі смітники позиції, що і посилальні позиції на фіг.1-8, представлений третій варіант виконання цього винаходу, заснований на тих же самих принципах, які раніше вже відзначалися.

Істотна відмінність датчика згідно з третім варіантом виконання від датчиків двох попередніх варіантів виконання полягає в тому, що стосується форми опорного корпусу. Ка�форму, тобто в ньому виконана наскрізна осьова порожнину 11'.

І в цьому варіанті виконання, як описано вище, до верхньої поверхні 10а' опорного корпусу 10' ламінуванням прикріплена отримана, як описувалося раніше (див. фіг.16), базова схема 4, причому, таким чином, що її центральна область з одного кінця закриває порожнину 11', будучи спрямована прямо в неї. До того, або після того, як ця базова схема 4 ламінуванням буде або була прикріплена до опорного корпусу 10' (див. фіг.17) виконується етап осадження компонентів 3с, 3d, щоб отримати датчик в тому вигляді, як його показано на фіг.18, а після нього, можливо, послідують відповідні етапи сушіння і термообробки.

До описаного третього варіанту виконання та/або до відповідних матеріалів відноситься все, що було сказано стосовно попереднім прикладам варіантів виконання.

Таким чином, зрозуміло, що в цьому варіанті виконання сам опорний елемент 4а схеми в своїй центральній частині, в якій розташовані детектирующие елементи 3с, задає мембрану датчика, піддану пружної деформації під тиском вимірюваної текучого середовища. Така версія датчика могла б переважно використовуватися в якості датчиків низького тиску, але покого тиску.

З цією метою стрічка 1 та/або базова схема 4 могла б мати таку товщину, щоб витримати напруги, викликані безпосередньо тиском; як приклад, вона могла б мати товщину, укладену в діапазоні між 0,1 і 5 мм, переважно, товщину, укладену в діапазоні між 0,2 і 2 мм, і в будь-якому випадку таку товщину, щоб під тиском текучого середовища вона могла згинатися або піддаватися пружної деформації.

В доповнення до раніше вже згаданим переваг цього винаходу цей варіант виконання дозволяє знизити виробничі витрати, спростити робочий процес отримання опорного корпусу 10', а також підвищити відтворюваність основних параметрів датчика, завдяки тому факту, що всі мембрани мають одну і ту ж товщину і форму. Слід мати на увазі, наприклад, що в датчиках тиску з керамічним корпусом відповідні процеси термообробки або спікання призводять до різних товщинам мембрани 12 з подальшою необхідністю індивідуального підбору чи доведення опорного корпусу, щоб отримати потрібну товщину мембрани, що пов'язано з відносно високими витратами; більш того, такий підбір або доведення дозволяють отримувати мембрани тільки плоского типу, що до теперішнього винаходу, у відповідності з яким мембрана датчика і відповідне засіб детектування об'єднані в один і той же компонент, такий як мікросхема або кристал з напівпровідникового матеріалу.

У цьому варіанті виконання також є опорний корпус, який однаково успішно може бути виконаний як з електроізолюючі, так і з електропровідного матеріалу. У прикладі, показаному на фіг.19-26, згаданий корпус, в цілому позначений позицією 10", має форму, подібну форм 10 перших двох варіантів виконання. З іншого боку, зазначена форма не є обов'язковою. Важливо лише те, що в цьому варіанті виконання опорний корпус 10" має прохід 11", передбачений для забезпечення отвори тиску, яке відкривається на плоскій поверхні 10а" самого корпусу.

У цьому варіанті виконання схема 4 отримана у відповідності з уже описаними раніше способами з виконанням електропровідних доріжок 3а і висновків 3b, наприклад, способом трафаретного друку або струминного осадження, після чого йде етап сушіння. У цьому разі на етапі поділу стрічки 1, на яку способом трафаретного друку нанесено малюнок 3 схеми (див. фіг. 2), кожен опорний елемент 4а схеми забезпечений щонайменше одним сооходится в центральному положенні опорного елемента 4а схеми. Це вікно, очевидно, може бути отримано вирізкою або вирубкою, яка проводиться на етапі поділу.

Потім, як в якості прикладу показано на фіг.22 і 23, схема 4 вже описаними раніше способами за допомогою ламінування прикріплюється до плоскої поверхні 10", так щоб це вікно 4b бажано, але не обов'язково було соосним щодо проходу 11". Розміри вікна 11" є такими, що обмежують і залишають відкритою область поверхні 10а", у межах якої розташований верхній кінець проходу 11", як це ясно видно на фіг.23.

Після етапу термообробки в згаданій області поміщається кристал, на фіг.24 позначений позицією 15. Проілюстрований приклад відноситься до випадку з кристалом, тобто малому блоку або кристалу з напівпровідникового матеріалу, зазвичай кремнію, з можливим скляною основою, який пов'язаний з підкладкою, утвореної верхньою поверхнею 10а" корпусу 10". Зчеплення і герметизація між кристалом 15 і поверхнею 10а" забезпечується, наприклад, за допомогою принаймні одного шару клейкого матеріалу, тільки на фіг.26 позначеного позицією 16. В одному варіанті виконання кристал 15 виконаний фіксованим щодо поверхні 10аи та інші речовини, що клеять, наприклад, епоксидна смола).

Переважно, яка виконана безпосередньо в мініатюрній формі, в кристалі 15 знаходиться інтегральна схема, яка керує спільною роботою датчика тиску. Як можна бачити на фіг.26, в корпусі, виконаному з напівпровідникового матеріалу, є глуха порожнину 15', один кінець якої по нижній поверхні самого кристала є відкритим. Протилежний кінець порожнини 15', визначений самим кристалом на своїй верхній поверхні, закритий ділянкою 15" мембрани.

У проиллюстрированном прикладі кристал 15 налаштований у вигляді однієї мікросхеми або блоку кремнію, що має чотирикутний поперечний переріз, але зазначений варіант виконання не слід розуміти як обмеження, оскільки кристал 15 може мати форми, відмінні від показаної, а також може бути утворений безліччю з'єднаних разом частин або шарів. Кристал 15 може бути отриманий за допомогою способу, самого по собі відомого в області виробництва напівпровідникових мікросхем. Кристал 15, переважно, виконаний без корпусу або своєї власної збірки, отже, без відповідних виступаючих з'єднувальних контактів (штирьков або висновків), зазвичай виполненниѸкреплени контакти, деякі з яких на фіг.24 позначені позицією 15а, виконані у вигляді тонких плівок обложеного на кристал електропровідного матеріалу. Матеріал контактів 15а бажано, але не обов'язково, має основу з одного або більш благородних матеріалів, таких як, наприклад, золото; матеріали або сплави, які можуть бути використані для цих цілей, можуть містити золото, платину, паладій, берилій, срібло, а також і алюміній, кремній і мідь.

Як можна помітити на фіг.24-26, кристал 15 встановлений на поверхні 10а" корпусу 10" в отвори проходу 11", при цьому відкритий кінець порожнини 15' звернений до цього отвору (див. фіг.26).

Після приклеювання кристала 15 на своєму місці з відповідною термообробкою полузаконченного продукту сам кристал електрично з'єднується зі схемою 4. Під'єднання контактів 15а кристала 15 до відповідних електропровідним доріжках 3а схеми 4 проводиться через додаткові гнучкі контактні елементи, утворені тонкими проводами з електропровідного матеріалу, зокрема, гнучкими микропроводами, що мають товщину або діаметр, укладений приблизно між 5 і 100 мкм, переважно, приблизно від 25 мкм до близько 35 мкм. � основу з одного або більш благородних матеріалів, як це вказано для контактів 15а. Микропровода 17 припаяні або будь-яким способом з'єднані між контактами 15а і доріжками 3а з використанням процесу такого типу, який відомий в загальному як "приєднання дротяних висновків", і, зокрема, процесу типу "термокомпрессионная зварювання клиноподібним пуансоном" або "термокомпрессионная зварювання кулькою", наприклад, за допомогою термокомпресії або ультразвукової пайки, або термоультразвуковой пайки. Таким чином, виходить датчик в тому вигляді, як він зображений на фіг.25 і 26.

Цей варіант виконання дозволяє придбати ті ж самі переваги, що вже були раніше згадані щодо спрощення осадження матеріалу або матеріалів, що використовуються для виконання схеми, і відсутності клеїв або сполучних речовин при кріпленні опорного елемента 4а схеми до корпусу 10".

Слід зауважити, також з посиланням на інші варіанти виконання, що технічне рішення у відповідності з цим винаходом запобігає ризики погіршення клеїв при високій температурі (оскільки ніякого клею немає), наприклад, при використанні датчика або під час його виготовлення. Крім того, той факт, що стрічка 2 переважно, є стрічкою на керамічній оснавшаяся розмірна стабільність і стабільність кріплення опорного елемента схеми являють собою особливу додаткову перевагу в разі датчиків, які містять напівпровідниковий кристал, з'єднаний з допомогою приєднання дротяних висновків зі схемою 4, в силу того факту, що виключено будь-яке потенційне переміщення між двома частинами, яке є звичним за наявності етапу склеювання або йому подібного, обумовленого розширенням або деформацією матеріалів при високих температурах.

З вищевикладеного опису стають зрозумілими характеристики цього винаходу, також як і його переваги. Фахівця в даній області техніки зрозуміло також, що як сам датчик, так і в описаний спосіб тут можливо внесення численних змін без відхилення тим самим від обсягу винаходу в тому вигляді, як він визначений доданими пунктами формули винаходу.

Як пояснювалося раніше, даний винахід може також знайти застосування і в разі датчиків, відмінних від датчиків тиску, і взагалі, в тих датчиках, конструкція яких включає в себе опорний корпус, до якого прикріплений опорний елемент схеми, на якій сформовано множину компонентів схеми. Датчики такого типу можуть бути, наприклад, датчиками навантаження або тензодатчиками, або ж датчиками для визначення характеристик газу або жвойства та/або ємність, або ж опір змінюються в залежності від контактує текучого середовища), тепловими датчиками для вимірювання гарячого потоку (в яких нагрівають резистивний елемент, так що виробляється датчиком детектування зміни електричного струму, який проходить у самому елементі, що перебуває під впливом потоку текучого середовища), датчиками вологості (з міжелектродному ємністю або опором, які змінюються в залежності від вологості) і т. д.

1. Спосіб для виготовлення безлічі датчиків, зокрема датчиків тиску, що містить операції:
i) забезпечення безлічі опорних корпусів (10);
ii) забезпечення безлічі схемних компонувань (4), при цьому кожна схемна компонування містить компоненти (3а, 3b, 3с, 3d) схеми, серед яких є засіб (3с, 12) детектування для генерації електричних сигналів, що представляють детектируемую величину;
iii) забезпечення безлічі опорних елементів (4а) схеми, кожен з яких має поверхню, на якій сформовано множину (3а, 3b, 3с, 3d) згаданих компонентів (3а, 3b, 3с, 3d) схеми, серед яких є електропровідні доріжки (3а, 3b);
iv) під'єднання кожного опорного елемента (4а) схеми до відповідного опорного корпусу(10, 10', 10");
причому�анія в опорних корпусах (10), на відповідної першої поверхні (10а), недеформируемого периферійного ділянки та центрального упругодеформируемого ділянки (12) мембрани, який закриває згадану порожнину (11) на її кінці;
- операції ii) та iii) містять етапи:
b) забезпечення стрічки (1), виконаній з електроізоляційного матеріалу, зокрема, з діелектричного матеріалу;
c) осадження по довжині стрічки (1) одного або більше матеріалів, необхідних для формування безлічі малюнків (3) схеми, кожен з яких включає в себе безліч (3а, 3b, 3с, 3d) згаданих компонентів (3а, 3b, 3с, 3d) схеми;
d) подвержения сушінні довжини стрічки (1), яка несе безліч малюнків (3) схеми;
e) подвержения поділу довжини стрічки (1), тобто видалення з самої довжини окремих її подучастков, кожен з яких включає в себе відповідний малюнок (3) схеми, при цьому кожен подучасток утворює один згаданий опорний елемент (4 а) схеми;
- операція iv) містить етап:
f) фіксації за допомогою ламінування кожного опорного елемента (4а) схеми на першій поверхні (10а) відповідного опорного корпусу (10), зокрема за допомогою гарячого ламінування або компресії з наступною термообробкою таким чином, щоб область опорного элементаасть включає в себе деякі із згаданих компонентів (3а, 3b, 3c, 3d) схеми.

2. Спосіб за п. 1, в якому після етапу f) передбачений етап:
g) осадження на кожен опорний елемент (4а) схеми, ламінований на відповідний опорний корпус (10; 10"), одного або більше матеріалів, необхідних для формування одного або більше додаткових компонентів (3с, 3d) схеми з можливою подальшою сушкою.

3. Спосіб за п. 1, в якому етап з) виконують за допомогою трафаретного друку або струминного осадження.

4. Спосіб за п. 1, в якому етап b) містить формування стрічки, виконаної з електроізоляційного матеріалу (1),
- з діелектричного матеріалу з основою з одного або більше оксидів та/або керамічних компонентів, зокрема, вибраних з оксидів алюмінію, діоксиду кремнію, оксидів цинку, силікату цирконію, фритт або порошкового скла та/або
- з товщиною, укладеною між приблизно 0,05 мм і приблизно 1 мм, зокрема з товщиною, укладеною між приблизно 0,05 мм і приблизно 0,3 мм.

5. Спосіб за п. 1, в якому етап а) містить формування опорних корпусів (10; 10) з електроізоляційного матеріалу, такого як керамічний матеріал, скло, полімер, матеріал з основою з одного або більше оксидів, таких як оксид алюмінію (Al2O

7. Спосіб за п. 2, в якому етап g) виконують за допомогою трафаретного друку або струминного осадження.

8. Спосіб для виготовлення безлічі датчиків, зокрема датчиків тиску, що містить операції:
i) забезпечення безлічі опорних корпусів (10");
ii) забезпечення безлічі схемних компонувань (4), при цьому кожна схемна компонування містить компоненти (3а, 3b, 15) схеми, серед яких є засіб (15") детектування для генерації електричних сигналів, що представляють детектируемую величину;
iii) забезпечення безлічі опорних елементів (4а) схеми, кожен з яких має поверхню, на якій сформовано множину (3а, 3b) згаданих компонентів (3а, 3b, 15) схеми, серед яких є електропровідні доріжки (3а, 3b);
iv) під'єднання кожного опорного елемента (4а) схеми до першої поверхні (10а") відповідного опорного корпусу (10"),
причому
- операція i) містить етап:
a) формування кожного із згаданих опорних корпусів (10"), по суті, плоскою першої поверхнею (10а") і наскрізним проходом (11'), один кінець якого відкривається на першій поверхні (10а");
- операції ii) та iii) містять етапи:
b) забезпечення стрічки (1), викон стрічки (1) одного або більше матеріалів, необхідних для формування безлічі малюнків (3) схеми, кожен з яких включає в себе безліч (3а, 3b) згаданих компонентів (3а, 3b) схеми;
d) подвержения сушінні довжини стрічки (1), яка несе безліч малюнків (3) схеми;
e) подвержения поділу довжини стрічки (1), тобто видалення з самої довжини окремих її подучастков, кожен з яких включає в себе відповідний малюнок (3) схеми, при цьому кожен подучасток утворює один згаданий опорний елемент (4а) схеми;
причому по довжині стрічки (1) формують безліч наскрізних отворів (4b), кожне у відповідному малюнку (3) схеми, таким чином, що кожен опорний елемент (4а) схеми має відповідне наскрізний отвір (4b);
- операція iv) містить етап:
f) фіксації за допомогою ламінування кожного опорного елемента (4а) схеми на першій поверхні (10а") відповідного опорного корпусу (10"), зокрема за допомогою гарячого ламінування або компресії з наступною термообробкою;
причому після етапу f) на згаданій першої поверхні (10а") кожного опорного корпусу (10") встановлюють мікросхему або кристал (15) в області, обмеженій наскрізним отвором (4b) відповідного опорного елемента (4а) схеми, що відкривається відповідно�кожен опорний елемент (4а) схеми, ламінований на відповідний опорний корпус (10; 10"), одного або більше матеріалів, необхідних для формування одного або більше додаткових компонентів (3c, 3d) схеми з можливою подальшою сушкою.

10. Спосіб за п. 8, в якому етап c) виконують за допомогою трафаретного друку або струминного осадження.

11. Спосіб за п. 9, в якому етап g) виконують за допомогою трафаретного друку або струминного осадження.

12. Спосіб за п. 8, в якому етап b) містить формування стрічки, виконаної з електроізоляційного матеріалу (1),
- з діелектричного матеріалу з основою з одного або більше оксидів та/або керамічних компонентів, зокрема, вибраних з оксидів алюмінію, діоксиду кремнію, оксидів цинку, силікату цирконію, фритт або порошкового скла та/або
- з товщиною, укладеною між приблизно 0,05 мм і приблизно 1 мм, зокрема з товщиною, укладеною між приблизно 0,05 мм і приблизно 0,3 мм.

13. Спосіб за п. 8, також містить під'єднання кристала (15) до електропровідним доріжках (3а) відповідного опорного елемента (4а) схеми допомогою приєднання дротяних висновків, а саме за допомогою тонких з'єднувальних проводів (17), виконаних з електропрово між 5 і 100 мкм, переважно приблизно від 25 мкм до близько 35 мкм.

14. Спосіб за п. 8, в якому етап а) містить формування опорних корпусів (10; 10) з електроізоляційного матеріалу, такого як керамічний матеріал, скло, полімер, матеріал з основою з одного або більше оксидів, таких як оксид алюмінію (Al2O3).

15. Спосіб за п. 8, в якому етап а) містить формування опорних корпусів (10) з електропровідного матеріалу, такого як метал або електропровідний полімер.

16. Датчик, отриманий за допомогою способу п. 1, має:
- конструкцію, яка містить опорний корпус (10);
- схемну компонування (4), що містить компоненти (3а, 3b, 3с, 3d) схеми, серед яких є засіб (3с, 12) детектування для генерації електричних сигналів, що представляють детектируемую величину;
- щонайменше один опорний елемент (4а) схеми, ламінований на першу поверхню (10а) опорного корпусу (10) і має поверхню, на якій сформовано множину (3а, 3b, 3с, 3d) згаданих компонентів (3а, 3b, 3с, 3d) схеми, серед яких є електропровідні доріжки (3а, 3b),
причому детектируемой величиною є тиск текучого середовища, і кошти (3с, 12) детектування містять мембрану (12), котЏнутий опорний корпус є опорним корпусом (10), мають загальну циліндричну форму, з глухою порожниною (11), яка на одному кінці закрита згаданої мембраною (12), причому згадана мембрана (12) на згаданій першої поверхні (10а) задана опорним корпусом (10),
- кошти (3с) детектування сформовані в області опорного елемента (4а) схеми, який прикріплений за допомогою ламінування поверх мембрани (12).

17. Датчик, отриманий за допомогою способу п. 8, має:
- конструкцію, яка містить опорний корпус (10");
- схемну компонування (4), що містить компоненти (3а, 3b, 15) схеми, серед яких є засіб (15, 15") детектування для генерації електричних сигналів, що представляють детектируемую величину;
- щонайменше один опорний елемент (4а) схеми на першій поверхні (10а") опорного корпусу (10"), що має поверхню, на якій сформовано множину (3а, 3b) згаданих компонентів (3а, 3b, 15) схеми, серед яких є електропровідні доріжки (3а, 3b),
причому детектируемой величиною є тиск текучого середовища, і кошти детектування (15, 15") містять мембрану (15"), яка є упругодеформируемой в залежності від тиску текучого середовища,
причому кошти детектування, що включають в себе згадану мембрану (15")� елемент (4а) схеми має наскрізний отвір (4b), а опорний корпус є опорним корпусом (10") з наскрізним проходом (11"), що має один кінець, який відкривається на першій поверхні (10а") в її області, обмеженою наскрізним отвором (4b) опорного елемента (4а) схеми та
причому кристал (15) встановлено на першій поверхні (10а") опорного корпусу (10") на згаданому кінці проходу (11") в межах згаданої області, обмеженою наскрізним отвором (4b) опорного елемента (4а) схеми,
причому згадана перша поверхню (10а") є, по суті, плоскою поверхнею опорного корпусу (10"), на яку за допомогою ламінування прикріплений опорний елемент (4а) схеми.



 

Схожі патенти:

Частотно-резонансний датчик тиску

Винахід відноситься до бесшкальним манометрів. Технічним результатом винаходу є підвищення точності вимірювань. Датчик тиску для зчитування тиску технологічної текучого середовища містить корпус датчика, що піддавався впливу тиску технологічної текучого середовища. Корпус датчика деформується у відповідь на тиск. Діафрагма, підвішена в корпусі датчика, має натяг, який змінюється у відповідь на деформацію корпусу датчика. Резонансну частоту діафрагми вимірюють. Виміряна резонансна частота є показником тиску в магістралі технологічної текучого середовища і цілісності системи розділової заповнює текучого середовища. Крім вимірювання резонансної частоти, як засіб діагностики для оцінки стану справності датчика можна використовувати саму моду коливань. 3 н. і 17 з.п. ф-ли, 5 іл.

Датчик тиску

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і призначене для використання в приладах вимірювання тиску рідин і газів. Технічним результатом винаходу є спрощення конструкції і технології виготовлення датчика тиску. Датчик тиску містить вимірювальний блок, пружну мембрану і, щонайменше, один коливальний пружний елемент (резонатор), пов'язаний з мембраною з можливістю зміни його натягу у відповідності з деформацією мембрани. Мембрана виконана круглої в плані і, принаймні, з одним концентричним гофром (або декількома концентричними гофрами), перекритим закріпленим на його краях кільцевим резонатором з магнітного матеріалу або з додатковим магнітним елементом (елементами). Вимірювальний блок містить щонайменше один електромагніт і виконаний з можливістю порушення коливання резонаторів і реєстрації їх коливань. 11 з.п. ф-ли, 4 іл.

Високоточний датчик тиску на основі нано - і мікроелектромеханічну системи

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використано для вимірювання тиску рідких та газоподібних коштів. Датчик містить корпус, встановлену в ньому нано - і микроэлектромеханическую систему (НиМЭМС), що складається з пружного елемента - мембрани з жорстким центром, з периферійним основою у вигляді оболонки обертання, утвореної на ній гетерогенної структури тонких плівок матеріалів, в якої сформовані контактні майданчики, перші радіальні тензорезистори з однакових тензоэлементов, розташованих по одній окружності мембрани, і другі радіальні тензорезистори з однакових тензоэлементов, розташованих за іншою колу на мембрані, сполучені перемичками, включені у вимірювальний міст. Радіус жорсткого центру визначено співвідношення: гж.ц.=0,42 гм, де гм - радіус мембрани. При цьому тензоэлементи перших радіальних тензорезисторів розташовані по колу, радіус якої визначено співвідношення r1=0,444 гм, а тензоэлементи друге радіальних тензорезисторів розташовані по колу, радіус якої визначено співвідношення r2=0,733 гм. Технічним результатом винаходу є підвищення точності за рахунок підвищення чутливості при одновремен

Датчик диференціального тиску з вимірюванням тиску в лінії

Винахід відноситься до датчиків тиску, що використовуються для вимірювання технологічної текучого середовища і диференціального тиску. Технічним результатом винаходу є підвищення точності вимірювань тиску. Збірний вузол датчика тиску для вимірювання тиску технологічної текучого середовища включає в себе корпус датчика з наявністю порожнини, сформованої в ньому, і перше і друге отвори до порожнини, сконфігуровані для програми першого і другого тисків. Діафрагма в порожнини відділяє перший отвір від другого отвору і налаштована з можливістю згинатися у відповідь на перепад тиску між першим тиском і другим тиском. Забезпечується ємнісний датчик деформації, сконфігурований з можливістю визначати величину деформації корпусу датчика у відповідь на тиск в лінії, прикладена до корпусу датчика. 3 н. і 12 з.п. ф-ли, 5 іл.

Напівпровідниковий перетворювач тиску

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до перетворювачів тиску, призначеним для використання в різних областях науки і техніки, пов'язаних з вимірюванням тиску середовища в умовах впливу нестаціонарної температури вимірювального середовища. Технічним результатом винаходу є значне розширення робочого температурного діапазону. Напівпровідниковий перетворювач тиску зі схемою термокомпенсації містить напівпровідниковий кристал, вирізаний у вигляді пластини. При цьому в пластині виконана тонкостінна діафрагма, в якої сформовані чотири тензорезистора мостової вимірювальної схеми, а також два тонкоплівкових резисторів, підключених першими висновками до бази транзистора, а другими висновками відповідно до його емітера і колектора. Тонкоплівкові резистори виконані з матеріалу з малим температурним коефіцієнтом опору. На напівпровідниковому кристалі поза тонкостінної діафрагми розташовані додатковий тензорезистивний міст і резистор з високим температурним коефіцієнтом опору, що має окремі від загальної схеми висновки. Напівпровідниковий кристал розташований на підставці, що складається зі скляної динаковими коефіцієнтами теплового розширення. 3 іл.

Спосіб зменшення вмісту сторонніх молекул, розчинених у передавальної тиск рідини вимірювального перетворювача тиску і вимірювальний перетворювач тиску (варіанти )

Винахід відноситься до перетворювачів тиску. Технічним результатом винаходу є підвищення точності вимірювання тиску за рахунок зменшення вмісту сторонніх молекул, розчинених в газі або рідини. Вимірювальний перетворювач тиску містить закриту роздільною мембраною камеру прийому тиску і камеру вимірювання тиску, в якій розташований датчик тиску, внутрішній простір якої заповнений передає тиск рідиною. Рідина служить для передачі в режимі вимірювання тиску на датчик (11) тиску. При цьому рідина містить адсорбенти, розмір частинок яких невеликий в порівнянні з габаритами заповненого рідиною внутрішнього простору і які служать для зв'язування розчинених в рідині сторонніх молекул за рахунок адсорбції. Розчинений у передавальної тиск рідини в газоподібному або рідкому стані вміст сторонніх молекул зменшується. Рідина приводять у контакт, щонайменше, з одним адсорбентом. Розчинені у сторонні рідини молекули пов'язують з адсорбентами за рахунок адсорбції. 4 з.п. ф-ли, 7 іл.

Пристрій для дистанційного вимірювання тиску

Пропоноване пристрій відноситься до приладобудуванню і може бути використано в системах дистанційного збору інформації про тиск у різних галузях промисловості. Технічним результатом винаходу є підвищення точності вимірювання тиску. Пристрій для дистанційного вимірювання тиску містить скануючий пристрій і приемоответчик. Скануючий пристрій містить послідовно включені задаючий генератор, підсилювач потужності, дуплексер, вхід-вихід якого пов'язаний з прийомо-передавальної антеною, фазовий детектор, другий вхід якого з'єднаний з першим виходом вузькосмугового фільтра, і блок реєстрації, другий вхід якого через фазометр з'єднаний з другими виходами задаючого генератора і вузькосмугового фільтра. Приемоответчик виконаний у вигляді многоотводной лінії затримки на поверхневих акустичних хвилях, що включає зустрічно-штировий перетворювач, який виконаний у вигляді двох систем гребінчастих електродів, нанесених на поверхню звукопровода, електроди гребінок з'єднані шинами, які пов'язані з микрополосковой прийомо-передавальної антеною. На звукопроводе розміщені тонка мембрана і відображає решітка. Скануючий пристрій забезпечений

Спосіб виготовлення тензорезисторні датчика тиску на основі тонкоплівкової нано - і мікроелектромеханічну системи

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до тензорезисторним датчиках тиску на основі тонкоплівкових нано - і мікроелектромеханічних систем (НиМЭМС) з мостової вимірювальної ланцюгом. Технічний результат: підвищення часової стабільності, ресурсу, терміну служби, зменшення похибки при впливі нестаціонарних температур і підвищених віброприскорень, підвищення технологічності прогнозування. Сутність: спосіб полягає в поліруванні поверхні мембрани, формуванні на ній діелектричної плівки і тензоэлементов з низькоомними перемичками і контактними майданчиками між ними, приєднання вивідних провідників до контактним майданчикам. Після приєднання вивідних провідників до контактним майданчикам тензоэлементов НиМЭМС включають напруга (або струм живлення) НиМЭМС і витримують протягом часу, необхідного для встановлення початкового вихідного сигналу до значення U 01 = U 00 ± Δ ( U 01 ) , де U00 - початкового значення вихідного сигналу НиМЭМС; Δ ( U 01 ) - допустима флуктуація початкового вихідного сигналу. Вимикають напруга (або струм живлення). Після витримки НиМЭМС у вимкненому стані протягом часу, достатнього для повернення НиМЭМС в відбули�ють інтервал часу Δ(τ02) від моменту включення напруги (або струму живлення) до досягнення початкового вихідного сигналу тестового значення U 02 = U 00 ± Δ ( U 02 ) , де Δ ( U 02 ) = γ 0 U H - допустиме відхилення початкового значення вихідного сигналу U02; γ0 - основна похибка датчика; UH - номінальний вихідний сигнал датчика. Якщо інтервал часу Δ(τ02) від моменту включення напруги (або струму живлення) до досягнення початкового вихідного сигналу тестового значення U02 не перевищує гранично допустимого значення, яке приймається за критерій тимчасової стабільності і визначається експериментальним шляхом за статистичними даними для конкретного типорозміру датчика, то дану збірку передають на наступні операції. 2 іл.

Спосіб вимірювання тиску контрольованої середовища

Винахід відноситься до вимірювальної техніки та активного неруйнівного контролю і може бути використано для вимірювання тиску контрольованої середовища. Спосіб вимірювання тиску контрольованої середовища включає вимірювання сигналів коливань тиску в об'єкті дослідження за допомогою датчика, перетворення сигналів через аналого-цифровий перетворювач і реєстрацію отриманих цифрових сигналів. При цьому сигнал передається на пристрій аналого-цифрового перетворення, де формується цифровий сигнал в безрозмірних одиницях, переведення в розмірності тиску якого здійснюється за допомогою двох U-образних манометрів, налаштованих так, що один з них вимірює максимальний тиск, а другий - мінімальну. Зворотний клапан у разі вимірювання максимального тиску пропускає перепад рівнів рідини в бік атмосфери і блокує в бік вимірюваної середовища; у разі вимірювання мінімального тиску - пропускає в бік вимірюваної рідини і блокує в бік атмосфери; з допомогою програмних середовищ обчислювального блоку ЕОМ здійснюється перетворення цифрового сигналу зміни звуку тиск в безрозмірних одиницях, а також переклад з безрозмірних одиниць в размений тиску. 1 з.п. ф-ли, 2 іл., 1 табл.

Спосіб виготовлення тензорезисторні датчика тиску на основі тонкоплівкової нано - і мікроелектромеханічну системи

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до тензорезисторним датчиках тиску на основі тонкоплівкових нано - і мікроелектромеханічних систем (НиМЭМС) з мостової вимірювальної ланцюгом, призначених для використання в системах керування, контролю і діагностики об'єктів тривалого функціонування. Технічним результатом винаходу є підвищення часової стабільності, ресурсу, терміну служби. Спосіб виготовлення тензорезисторні датчика тиску на основі тонкоплівкової нано - і мікроелектромеханічну системи (НиМЭМС) полягає в поліруванні поверхні мембрани, формуванні на ній діелектричної плівки і тензоэлементов з низькоомними перемичками і контактними майданчиками між ними з використанням шаблону тензочутливого шару, приєднання вивідних провідників до контактним майданчикам в областях, віддалених від смуг ділянок. Після приєднання вивідних провідників до контактним майданчикам тензоэлементов НиМЭМС послідовно піддають впливу тестових значень нижнього P0 і верхньої межі PH вимірюваного тиску при повному сприйнятті нормальної T00, зниженою Т1 та підвищеної температур Т2, значення яких соответстваксимально допустимої підвищеній температурі при експлуатації датчика, вимірюють вихідні сигнали U00, UH00, U0T1, UHT1, U0T2, UHT2 НиМЭМС при одночасно впливають тисках і температурах P0 і T00, PH і T00, P0 і T1, PH і T1, P0 і T2, PH і T2 і обчислюють за ним критерій тимчасової стабільності за співвідношенням Ψτ05=[(UHT1-U0T1)-(UHT2-U0T2)](T1-T2)-1(UH00-U00)-1. 2ил.
Up!