Измерительные преобразователи давления

Пьезоэлектрические преобразователи

Принцип действия пьезоэлектрических измерительных преобразователей давления основан на явлении пьезоэффекта, рассмотренном в гл 2. Измеряемое давление Р преобразуется мембраной 1 в усилие, вызывающее сжатие кварцевых пластин 2 (рис. 5.5). С по-

где Е — ЭДС на обкладках датчика; е — диэлектрическая проницаемость материала пластин;/ — площадь грани, перпендикулярной к оси деформации; к — пьезоэлектрическая постоянная материала пластин; F — эффективная площадь мембраны; d — толщина пластин.

Из-за утечки заряда с кварцевых пластин пьезодатчики давления не используются для измерения статических давлений. Одна из сфер их применения — преобразование быстропеременного и импульсного давления в электрический сигнал в вихревых расходомерах, рассматриваемых в гл. 6. Верхний предел измерений пьезоэлектрических измерительных преобразователей давления 100 МПа.

Слайд №13

Тензорезисторные преобразователи

Принцип действия тензорезисторных измерительных преобразователей давления основан на явлении тензоэффекта. На сегодняшний день тензорезисторные измерительные преобразователи давления являются самыми популярными в мире. Они представляют собой металлическую и (или) диэлектрическую измерительную мембрану, на которой размещаются тензорезисторы. Деформация мембраны под воздействием внешнего давления приводит к локальным деформациям тензорезисторов, включенным обычно в плечи четырехплечего уравновешенного моста. При этом одна пара тензорезисторов, включенных в противоположные плечи моста, имеет положительную тензочувствительность, а другая — отрицательную. При отсутствии давления все четыре сопротивления равны по величине и мост сбалансирован. При подаче давления баланс (равновесие) моста нарушается, и в измерительной диагонали моста будет протекать ток. Этот токовый сигнал и является мерой измеряемого давления.

Слайд №14

Тензорезисторы выполняются как из металлов (проволочные, фольговые), так и из полупроводников.

Поскольку чувствительность полупроводниковых тензорезисторов в

десятки раз выше, чем у металлических, то в последние годы получили преимущественное развитие интегральные полупроводниковые тензорезисторные чувствительные элементы. Такие чувствительные элементы реализуются двумя способами:

1) по гетероэпитаксиальной технологии «кремний на сапфире» (КНС), в соответствии с которой тонкая пленка кремния выращивается на подложке из сапфира, припаянной твердым припоем к титановой мембране (рис. 5.6, а);

2) по технологии диффузионных резисторов с изоляцией их от проводящей кремниевой подложки р-и-переходами — технология «кремний на кремнии» (КНК).

В структуре КНК мембрана из монокристаллического кремния размещается на диэлектрическом основании с использованием легкоплавкого стекла или методом анодного сращивания (рис. 5.6, б).

Наибольшую погрешность в результат измерения давления с помощью тензорезисторных измерительных преобразователей вносит изменение температуры.

Слайд №15

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 502; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!