Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению, передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств: ..резисторных тензометров – G01L 9/04

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к преобразователям малых давлений высокотемпературных сред, и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах. Полупроводниковый преобразователь давления содержит мембрану с утолщенным периферийным основанием. Мембрана имеет толщину, равную толщине тензорезисторов, сформированных на закрепленном на мембране слое. Тензорезисторы объединены с помощью коммутационных шин, имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки, в мостовую измерительную схему. Мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений в местах расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров. Мембрана и тензорезисторы выполнены из поликристаллического алмаза одного типа проводимости, а закрепленный на мембране слой выполнен из поликристаллического алмаза другого типа проводимости. Техническим результатом изобретения является расширение температурного диапазона измерений и уменьшение температурной погрешности. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения давления при автоматизации контроля технологических процессов. Техническим результатом изобретения является уменьшение температурной погрешности и повышение быстродействия. Технический результат достигается тем, что в датчике давления выходы источника стабилизированного питания сенсорного моста соединены с входами АЦП и сенсорного моста, выходы сенсорного моста соединены с входами нормирующего усилителя. Выход сумматора соединен с входом нормирующего усилителя, выход нормирующего усилителя соединен с входом ЦАП ₁, выход которого соединен с входом безынерционного устройства компенсации основной погрешности, а его выход - с входом формирователя выходного сигнала напряжений питания и опорного напряжения. Один выход формирователя выходного сигнала напряжений питания и опорного напряжения соединен с входом источника стабилизированного питания сенсорного моста, второй выход соединен с входом ЦАП₂ и вторым входом АЦП, а третий выход формирователя выходного сигнала напряжений питания и опорного напряжения соединен со вторым входом сумматора. Выход АЦП соединен с входом микроконтроллера, выходы которого соединены со вторыми входами ЦАП₁ и ЦАП₂. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионных измерений давления жидких и газообразных сред. Сущность: датчик содержит корпус, установленную в нем нано- и микроэлектромеханическую систему (НиМЭМС), состоящую из упругого элемента в виде мембраны с жестким центром, заделанной по контуру в опорное основание, образованной на ней гетерогенной структуры из тонких пленок материалов, герметизирующей контактной колодки и соединительных проводников. Сформированные в гетерогенной структуре радиальные тензорезисторы, установленные по двум окружностям, состоят из идентичных тензоэлементов в форме квадратов, соединенных тонкопленочными перемычками и включенных в мостовую измерительную цепь. Центры первых и вторых тензоэлементов размещены по окружностям с радиусами, определенными по соответствующим соотношениям. Между мембраной и жестким центром, а также мембраной и опорным основанием выполнены закругления с определенным радиусом. Технический результат: повышение точности и технологичности. 1 табл., 9 ил.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления жидких и газообразных сред. Заявленная группа изобретений включает способ измерения давления с использованием тензорезисторного датчика давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы (НиМЭМС) и интеллектуальный датчик давления на основе НиМЭМС. При этом в способе измерения давления, в режиме калибровки и измерения одновременно регистрируют данные напряжений между узлами питающей диагонали U_pt, между одним узлом питающей диагонали и каждым из узлов измерительной диагонали (U_iz1, U _iz2). В режиме калибровки сохраняют данные для вычисления напряжений U_iz1, U_iz2, а в режиме измерения вычисляют измеренное значение давления Р исходя из напряжений питающей диагонали U_pt и измерительной диагонали U _iz=U_iz1-U_iz2 и сохраненных на этапе калибровки данных. Затем вычисляют напряжения между узлом питающей диагонали и каждым из узлов измерительной диагонали, исходя из величины измеренного значения давления Р, напряжения питающей диагонали U_pt и сохраненных на этапе калибровки данных, определяют разницу между вычисленными и измеренными значениями напряжений U_iz1, U_iz2. Если эта разница превышает значение критерия стабильности, то принимается решение о недостоверности результата измерения давления. Интеллектуальный датчик давления на основе НиМЭМС, реализующий предлагаемый способ измерения давления, содержит мостовую измерительную цепь из тензорезисторов, источник тока, три аналого-цифровых преобразователя, вычислительное устройство, постоянное запоминающее устройство и цифровой интерфейс, причем вычислительное устройство блока самоконтроля, второй, третий и четвертый входы которого соединены с первым, вторым и третьим выходами блока преобразования кода АЦП в численное значение напряжения, а пятый вход соединен с четвертым входом вычислительного устройства. Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности результата измерения путем введения самоконтроля датчика и осуществления проверки достоверности измерения давления за счет сравнения измеренных и вычисленных значений напряжений между одним узлом питающей диагонали и каждым из узлов измерительной диагонали. Техническим результатом изобретения является повышение надежности результата измерения путем введения самоконтроля датчика и осуществления проверки достоверности измерения давления за счет сравнения измеренных и вычисленных значений напряжений между одним узлом питающей диагонали и каждым из узлов измерительной диагонали. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектрических систем (НиМЭМС), предназначенных для использования в системах управления, контроля и диагностики объектов длительного функционирования. Способ изготовления заключается в полировании поверхности мембраны, формировании на ней диэлектрической пленки и тензоэлементов с низкоомными перемычками и контактными площадками между ними с использованием шаблона тензочувствительного слоя, имеющего конфигурацию тензоэлементов в зонах, совмещаемых с низкоомными перемычками и контактными площадками. При этом формирование тензоэлементов с низкоомными перемычками и контактными площадками между ними проводят в областях, в которых воздействующие на них при эксплуатации деформации и температуры удовлетворяют соответствующему соотношению. После формирования измеряют размеры и площадь элементов и переходов НиМЭМС с учетом количества, размеров и распределения дефектов, затем вычисляют по ним критерий временной стабильности по соответствующему соотношению. Если критерий временной стабильности меньше, чем предельно допустимое значение критерия временной стабильности, которое определяется экспериментальным путем по статистическим данным для конкретного типоразмера датчика, то данную сборку передают на последующие операции. Технический результат заключается в повышении временной стабильности, ресурса и срока службы. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах. Полупроводниковый преобразователь давления содержит мембрану с профилем, представляющим собой сочетание утонченных участков и жестких центров с концентраторами механических напряжений в месте расположения тензорезисторов. Мембрана имеет толщину, равную высоте тензорезисторов, поверхность которых покрыта слоем двуокиси кремния. Тензорезисторы сформированы на закрепленном на мембране слое двуокиси кремния и выполнены из кремния. Тензорезисторы объединены с помощью коммутационных шин в мостовую измерительную схему. Слой двуокиси кремния расположен под тензорезисторами и коммутационными шинами. Поверхность мембраны со стороны тензорезисторов покрыта изолирующим слоем нелегированного карбида кремния вокруг тензорезисторов толщиной не менее высоты тензорезисторов. На периферии мембраны расположена схема температурной компенсации, состоящая из терморезисторов, имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки для включения в мостовую схему. Техническим результатом является повышение точности преобразователя в диапазоне высоких температур. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в жидких и газообразных агрессивных средах. Датчик абсолютного давления содержит корпус со штуцером, герметизирующую контактную колодку, металлическую мембрану, несжимаемую жидкость, полупроводниковый чувствительный элемент, состоящий из стеклянного основания и квадратного профилированного полупроводникового кристалла, в центре тонкой части которого сформирован жесткий центр квадратной формы, на рабочей части полупроводникового кристалла сформирована мостовая измерительная цепь, состоящая из четырех тензорезисторов. Размер жесткого центра определяется из соотношения: Центры одних тензорезисторов, включенных в противоположные плечи мостовой измерительной цепи и воспринимающих относительные положительные деформации, расположены на расстоянии от центра кристалла, определенном из соотношения

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной цепью, предназначенных для использования в системах управления, контроля и диагностики объектов длительного функционирования. Технический результат: повышение временной стабильности, ресурса, срока службы. Способ изготовления тензорезисторного датчика давления заключается в полировании поверхности мембраны, формировании на ней диэлектрической пленки и тензоэлементов с низкоомными перемычками и контактными площадками между ними с использованием шаблона тензочувствительного слоя, присоединении выводных проводников к контактным площадкам в областях, удаленных от полос участков. После присоединения выводных проводников к контактным площадкам тензоэлементов мембрану НиМЭМС последовательно подвергают циклическому воздействию тестовых значений измеряемого давления P_j , равномерно распределенных от нижнего Р₀ до верхнего предела Р_H и от верхнего Р_H до нижнего P₀ предела измерения датчика при одновременном измерении его выходного сигнала и напряжения питания в каждой точке градуирования, вычисляют по ним критерий временной стабильности по соотношению:

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке полупроводниковых датчиков давления, выполненных по технологии МЭМС (микроэлектромеханические системы). Преобразователь давления содержит кремниевую мембрану с тензоизмерительным мостом, последовательно соединенным с транзистором, подключенными к источнику постоянного напряжения. Выходная диагональ тензомоста соединена с входом инструментального усилителя, выход которого подключен к первому входу усилителя коррекции температурной погрешности. Ко второму входу усилителя коррекции подключен сумматор, первые два входа которого соединены через резистор и диод со средними точками измерительного тензомоста. Третий вход через резистор подключен к источнику смещения напряжения сумматора. Техническим результатом является устранение температурной погрешности в преобразователе. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. В способе измерения давления с использованием тензорезисторного датчика давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы (НиМЭМС), в режиме измерения значение измеренного давления P _i вычисляют путем бигармонической сплайн интерполяции по контрольным точкам, исходя из сохраненного на этапе калибровки вектор-столбца W(P_э, U_iz, U_pt , X₁ X_n) по формуле: P_i=G^T×W, где G^T - транспонированный вектор-столбец G; символ «×» обозначает матричное произведение. Калибровку для измерения давления осуществляют путем регистрации напряжений измерительной U_iz и питающей U_pt диагоналей мостовой измерительной цепи и значений величин X₁ X_n, зависящих от дестабилизирующих факторов, и записи в постоянное запоминающее устройство датчика вектор-столбца W, который рассчитывают по формуле: W=g^-1×P, где P - вектор-столбец эталонных значений давления в контрольных точках; g - матрица, элементы которой определены в зависимости от количества переменных функции преобразования. Датчик давления на основе НиМЭМС, реализующий предлагаемые способы измерения и калибровки, включает в себя источник тока, тензорезисторный преобразователь давления, АЦП, вычислительное устройство, постоянное запоминающее устройство и цифровой интерфейс. При этом вычислительное устройство содержит блок преобразования кода АЦП в численное значение напряжения, блок расчета численного значения давления.

Технический результат - повышение точности измерения давления. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектрических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной пенью, предназначенных для использования в системах управления, контроля и диагностики объектов длительного функционирования. Технический результат: повышение временной стабильности, ресурса, срока службы. Способ заключается в том, что после присоединения выводных проводников к контактным площадкам тензоэлементов их подвергают воздействию тестовых пониженных и повышенных температур, измеряют сопротивления тензорезисторов при воздействующих температурах, определяют температурные коэффициенты сопротивлений тензорезисторов в диапазоне воздействующих температур, вычисляют но ним критерий временной стабильности по соотношению ₀₁=|( ₂+ ₄)-( ₁+ ₃)|, где ₁, ₂, ₃, ₄ - температурный коэффициент сопротивления соответственно первого, второго, третьего, четвертого тензорезистора НиМЭМС, и если | ₀₁|<| ₁|, то данную сборку передают на последующие операции. Кроме того, тензоэлементы, перемычки, контактные площадки и выводные проводники соединяют в мостовую измерительную цепь и подвергают ее воздействию тестовых пониженных и повышенных температур, измеряют значения начальных выходных сигналов мостовой измерительной цени при воздействующих температурах, вычисляют по ним критерий временной стабильности по соотношению и если | ₀₂|<| ₂|, то данную сборку передают на последующие операции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давлений измерительными устройствами, построенными на базе тензорезисторных мостов. Устройство содержит тензорезисторный мост, входная диагональ которого подключена к его источнику питания, дифференциальный усилитель, вход которого соединен с выходной диагональю моста, а выход - со входом впалого-цифрового преобразователя, микропроцессор, постоянное запоминающее устройство, цифровой датчик температуры, температурный корректор, идентификатор, обратный преобразователь и сумматор. В устройство дополнительно введены трехкомпонентный цифровой акселерометр, корректор положения и драйвер цифрового интерфейса передачи данных. При этом выход трехкомпонентного цифрового акселерометра соединен с первым входом корректора положения, второй вход которого связан с шестым выходом микропроцессора, выход корректора положения соединен с четвертым входом сумматора, а вход драйвера цифрового интерфейса передачи данных связан с восьмым выходом микропроцессора, третий вход которого соединен с выходом драйвера цифрового интерфейса передачи данных. Техническим результатом является повышение точности измерения и улучшение эксплуатационных характеристик. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектрических систем с мостовой измерительной цепью, предназначенным для использования в системах управления, контроля и диагностики технически сложных объектов длительного функционирования. Техническим результатом изобретения является повышение временной стабильности, ресурса, срока службы. Способ изготовления датчика давления на основе тонкопленочной нано- и микроэлектрической системы заключается в полировании поверхности мембраны, формировании на ней диэлектрической пленки и тензоэлементов с низкоомными перемычками и контактными площадками между ними с использованием шаблона тензочувствительного слоя. Тензочувствительный слой имеет конфигурацию тензоэлементов в зонах, совмещаемых с низкоомными перемычками и контактными площадками, в виде полос, включающих изображения тензоэлементов и их продолжения в два противоположных направления, а в зонах совмещаемых с контактными площадками - частично совпадающую с конфигурацией контактных площадок и удаленных от полос участков, присоединении выводных проводников к контактным площадкам в областях, удаленных от полос участков. Размещают и выполняют элементы и переходы тензорезисторов таким образом, что их характеристики и факторы, воздействующие на эти элементы и переходы, удовлетворяют соответствующему соотношению. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектрических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной цепью, предназначенным для использования в системах управления, контроля и диагностики технически сложных объектов длительного функционирования. Способ изготовления высокостабильного датчика давления на основе тонкопленочной НиМЭМС заключается в том, что после присоединения выводных проводников к контактным площадкам до герметизации тензоэлементов с перемычками и контактными площадками подвергают их воздействию до полного восприятия ими тестовых пониженных и повышенных температур, значения которых по абсолютным величинам соответственно равны не менее максимально допустимой пониженной и повышенной температуре при эксплуатации датчика. Измеряют сопротивления тензорезисторов при воздействующих температурах. Определяют температурные коэффициенты сопротивлений тензорезисторов в диапазоне воздействующих температур. Вычисляют по ним критерий временной стабильности по соотношению =(R_{2 2}R_{4 4}-R_{1 1}R_{2 3})(R² )^-1, где R₁, R₂, R ₃, R₄ - сопротивление соответственно первого, второго, третьего, четвертого тензорезистора НиМЭМС в нормальных климатических условиях; ₁, ₂, ₃, ₄ - температурный коэффициент сопротивления соответственно первого, второго, третьего, четвертого тензорезистора НиМЭМС; R=0,25(R₁+R₂+R₃+R ₄); =0,25( ₁+ ₂+ ₃+ ₄). Если > , где - предельно допустимое значение критерия временной стабильности, которое определяется экспериментальным путем по статистическим данным для конкретного типоразмера датчика, то данную сборку списывают в технологический отход. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных агрессивных сред в условиях воздействия нестационарных тепловых полей. Техническим результатом изобретения является повышение точности, повышение надежности и повышение технологичности датчика давления. Датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы повышенной точности и надежности содержит корпус, установленную в него нано- и микроэлектромеханическую систему (НиМЭМС), выполненную в виде двух мембран с жестким центром, соединенных между собой силопередающим штоком, образованную на планарной стороне второй мембраны гетерогенную структуру из тонких пленок материалов, в которой сформированы первые и вторые радиальные тензорезисторы, соединенные тонкопленочными перемычками, включенные в измерительный мост. Первые радиальные тензорезисторы размещены между жестким центром и окружностью, радиус которой R определен по соответствующему соотношению. Вторые радиальные тензоэлементы размещены между опорным основанием мембраны и окружностью, радиус которой R определен по соответствующему соотношению. 5 ил.

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения малых величин абсолютных давлений. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения малых давлений и при перегрузках, многократно превышающих диапазон измеряемого давления. Датчик абсолютного давления состоит из вакуумной камеры, образованной корпусом датчика и мембраной, соединенной штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, размещенного внутри вакуумной камеры, имеющей упор, предохраняющий мембрану от перегрузки. Вакуумная камера в выполнена Э-образного сечения. Тензопреобразователь выполнен с Т-образным сечением. В верхней части тензопреобразователя расположена мембрана с прикрепленным чувствительным элементом со сформированным электрическим мостом Уинстона из тонкопленочных кремниевых тензорезисторов. Конец рычага тензопреобразователя расположен в нижней части камеры напротив мембраны корпуса. 1 ил.

Датчик давления с тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системой (НиМЭМС) предназначен для использования при воздействии нестационарных температур и повышенных виброускорений. Датчик давления тензорезистивного типа с тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системой (НиМЭМС) содержит корпус, установленную в нем НиМЭМС, состоящую из круглой мембраны, выполненной за одно целое с периферийным основанием, сформированную на ней гетерогенную структуру из тонких пленок материалов, в которой образованы тензорезисторы, выполненные в виде соединенных тонкопленочными перемычками одинакового количества одинаковых квадратных тензоэлементов. Тензоэлементы первой пары тензорезисторов, выполнены симметричными между собой относительно взаимно перпендикулярных осей мембраны, проходящих через центры тензорезисторов, и симметричными соответствующим тензоэлементам второй пары тензорезисторов, относительно взаимно перпендикулярных осей мембраны, проходящих через центры контактных площадок, размещенных симметрично относительно взаимно перпендикулярных осей мембраны, проходящих через центры тензорезисторов. Расстояния между тензоэлементами первой пары тензорезисторов равны между собой и равны расстояниям между тензоэлементами второй пары тензорезисторов. Центры всех тензоэлементов размещены по окружности, радиус которой r _о определен по соответствующему соотношению. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности измерения датчиков давления тензорезистивного типа, а также повышение долговременной стабильности и уменьшение нелинейности градуировочной характеристики. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность изобретения: интегральный преобразователь давления с одним жестким центром выполнен в виде монокристаллической кремниевой пластины, с первой стороны которой сформированы тензорезисторы и объединены электрическими связями в мост Уитстона, а со второй стороны монокристаллической кремниевой пластины выполнено углубление, не выходящее на край пластины, состоящее из двух параллельных канавок и двух его участков, соединяющих концы параллельных канавок между собой и имеющих с ними общее плоское дно, которое совместно с первой стороной пластины образует тонкую часть мембраны, окружающую один, полученный таким образом, жесткий центр, при этом на каждом прямолинейном тонком участке мембраны напротив дна соответствующей канавки размещены тензорезисторы двух плеч моста Уитстона, причем не менее 10% площади дна тонкой части мембраны расположены вне полосы, ограниченной двумя параллельными прямыми линиями, которые совмещены с внешними границами канавок, принадлежащими наружному контуру дна мембраны. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования давления в электрический сигнал при малых значениях механического воздействия и расширить функциональные возможности преобразователя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность изобретения: интегральный преобразователь давления с тремя жесткими центрами выполнен в виде монокристаллической кремниевой пластины, с первой стороны которой сформированы тензорезисторы и объединены электрическими связями в мост Уитстона, а со второй стороны монокристаллической кремниевой пластины выполнено углубление, не выходящее на край пластины, состоящее из четырех параллельных канавок и двух его участков, соединяющих концы параллельных канавок между собой и имеющих с ними общее плоское дно, которое совместно с первой стороной пластины образует тонкую часть мембраны, окружающую полученные таким образом три жестких центра, при этом на каждом прямолинейном участке мембраны напротив дна соответствующей канавки размещен тензорезистор одного из плеч моста Уитстона, причем не менее 10% площади дна тонкой части мембраны расположено вне полосы, ограниченной двумя параллельными прямыми линиями, которые совмещены с внешними границами канавок, принадлежащими наружному контуру дна мембраны. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования давления в электрический сигнал при малых значениях механического воздействия, расширить функциональные возможности и снизить затраты на производство преобразователя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к преобразователям малых давлений высокотемпературных сред, и может быть использовано в разработке и изготовлении малогабаритных полупроводниковых преобразователей давления, работоспособных при повышенных температурах. Сущность: полупроводниковый преобразователь давления содержит мембрану (1) с утолщенным периферийным основанием (2). Мембрана имеет толщину, равную толщине тензорезисторов (3), сформированных на закрепленном на мембране слое диэлектрика (4). Тензорезисторы объединены с помощью проводников (5), имеющих соединенные с ними металлизированные контактные площадки (6), в мостовую измерительную схему. Мембрана содержит профиль с концентраторами механических напряжений (7) в местах расположения тензорезисторов, который представляет собой сочетание утонченных участков и жестких центров. Мембрана и тензорезисторы выполнены из нелегированного карбида кремния с концентрацией носителей не более 10¹⁶ см^-3. Технический результат: расширение температурного диапазона измерений, повышение долговременной стабильности параметров преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: датчик давления содержит корпус, мембрану (1) радиуса r₁ , выполненную с жестким центром (2) радиуса r₂ и утолщенным периферийным основанием (3). На мембране сформированы тензорезисторы (R1-R8), выполненные в виде соединенных низкоомными перемычками в окружном и радиальном направлении идентичных резистивных тензоэлементов. Тензорезисторы (R1-R8) соединены в две мостовые схемы. Одна мостовая схема расположена по периметру утолщенного периферийного основания (3), а вторая - по периметру жесткого центра (2). Тензорезисторы (R1, R3) первой мостовой схемы, соединенные в радиальном направлении, расположены напротив соединенных в радиальном направлении тензорезисторов (R5, R7) второй мостовой схемы. Тензорезисторы первой мостовой схемы (R2, R4), соединенные в окружном направлении, расположены напротив тензорезисторв (R6, R8), соединенных в окружном направлении второй мостовой схемы. Мостовые схемы диагоналями питания подключены к общим контактным площадкам (4). Выходные диагонали соединены встречно. Размеры сторон резистивных тензоэлементов радиальных и окружных тензорезисторов одинаковы. Тензоэлементы первой мостовой схемы своими наиболее удаленными от центра мембраны (1) вершинами касаются границы раздела мембраны (1) и периферийного основания (3). Резистивные тензоэлементы второй мостовой схемы своими наиболее близкими от центра мембраны (1) вершинами касаются границы раздела мембраны (1) и жесткого центра (2). Тензорезисторы (R1-R8) выполнены из одного и того же материала в едином технологическом процессе. Технический результат: повышение точности измерения во всем рабочем диапазоне температур, в том числе при воздействии термоудара. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления с тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системой (НиМЭМС), предназначенным для использования при воздействии нестационарных температур и повышенных виброускорений. Технический результат: уменьшение погрешности измерения. Сущность: датчик содержит корпус (1), установленную в нем НиМЭМС, состоящую из мембраны (2), выполненной за одно целое с основанием (3). На мембране сформирована гетерогенная структура (4) из тонких пленок. В структуре (4) образованы тензорезисторы, расположенные по окружности на периферии мембраны. На основании со стороны подачи измеряемой среды симметрично продольной оси датчика закреплена и размещена внутри основания с зазором относительно мембраны и периферийного основания в области, прилегающей к мембране, цилиндрическая втулка (7) с отверстием (8). Элементы первой и второй измерительной цепи, расположенные вне корпуса, размещены в общем экране (9) из материала с высокой теплопроводностью. Характеристики элементов конструкции датчика связаны соответствующим соотношением. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом изобретения является расширение собственной частоты и диапазона измерения ускорения, расширение температурного диапазона, а также обеспечение одновременного измерения давления, ускорения, температуры. Сущность изобретения: многофункциональный модуль измерения физических величин включает в себя чувствительный элемент измерения давления, который представляет собой профилированный участок полупроводниковой кремниевой подложки со сформированной на нем мостовой измерительной схемой Уитстона, чувствительный элемент измерения ускорения, содержащий мостовую измерительную схему Уитстона, чувствительный элемент измерения температуры, выполненный в виде терморезистора. Чувствительные элементы измерения давления, ускорения и температуры выполнены в едином монолитном исполнении на полупроводниковой кремниевой подложке, которая закреплена между двумя стеклами-изоляторами. Чувствительный элемент измерения ускорения выполнен в виде инерционной массы, закрепленной на полупроводниковой кремниевой подложке гибким упругим подвесом. Мостовые измерительные схемы Уитстона чувствительных элементов давления и ускорения выполнены на основе поликристаллического кремния на диэлектрическом слое на планарной стороне полупроводниковой кремниевой подложки. В стеклах-изоляторах выполнены углубления со стороны размещения инерционной массы чувствительного элемента измерения ускорения для ее свободного перемещения. 3 ил.

Полупроводниковый датчик абсолютного давления повышенной точности относится к измерительной технике и может быть использован для измерения давления в системах измерения, контроля и управления. Техническим результатом является повышение точности измерения путем улучшения линейности выходной характеристики за счет размещения тензорезисторов. Полупроводниковый датчик абсолютного давления повышенной точности содержит полупроводниковый чувствительный элемент в виде монокристалла кремния плоскости (100) квадратной формы, имеющего основание и мембрану, на которой сформированы тензорезисторы из тензоэлементов. Центры тензорезисторов размещены на расстоянии l от перпендикулярных осей Ох и Оy, проведенных через центр мембраны и параллельных границам тонкой части мембраны с основанием полупроводникового чувствительного элемента, которое определено по соотношению: l=0,715L, где L - расстояние от осей Ох и Оy до границы тонкой части мембраны с основанием полупроводникового чувствительного элемента. Тензорезисторы также размещены по обе стороны от осей Ох и Оy на расстоянии h 0,1L, причем тензорезисторы, нормальные к оси Ох, занимают такую же площадь, что и тензорезисторы, нормальные к оси Оy. 9 ил., 2 табл.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для измерения давления в условиях воздействия нестационарных температур и повышенных виброускорений. Способ изготовления тонкопленочного тензорезисторного датчика давления заключается в изготовлении мембраны с периферийным основанием, полировании поверхности мембраны, формировании на ней тензоэлементов с низкоомными перемычками и контактными площадками между ними и снятии остаточных напряжений. При этом формирование тензоэлементов проводят с использованием шаблона тензочувствительного слоя, имеющего конфигурацию тензоэлементов в зонах, совмещаемых с низкоомными перемычками и контактными площадками, в виде полос, включающих изображения тензоэлементов и их продолжения в два противоположных направления. В зонах, совмещаемых с контактными площадками, шаблон имеет конфигурацию, частично совпадающую с конфигурацией контактных площадок и удаленных от полос участков. Длину полос и расстояние от полос до удаленных участков выбирают из соотношений по соответствующим вычислительным выражениям. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности измерения в условиях воздействия нестационарной температуры и повышенных виброускорений, а также повышение технологичности, стабильности, ресурса и срока сохраняемости датчиков за счет уменьшения различия конфигураций и размеров тензоэлементов, уменьшения влияния несовмещения и неточности тензочувствительного и низкоомного слоев, а также за счет повышения качества снятия остаточных напряжений и стабилизации мембраны и тензосхемы. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия повышенных виброускорений и нестационарных температур. Техническим результатом является уменьшение погрешности датчиков давления с нано- и микроэлектромеханическими системами (НиМЭМС) за счет уменьшения коэффициента термоэдс в местах присоединения контактов колодки с выводными проводниками и проводами, соединяющими контакты колодки с вторичным преобразователем. Датчик давления с виброустойчивой НиМЭМС содержит цилиндрический корпус, установленную в нем НиМЭМС, состоящую из упругого элемента в виде мембраны, на которую нанесена тонкопленочная гетерогенная структура, в которой сформирована тензочувствительная схема с тензорезисторами и контактными площадками, из цилиндрической контактной колодки и из выводных проводников. В контактах колодки выполнены сквозные отверстия. Выводные проводники частично размещены в отверстиях контактной колодки и закреплены на контактах с обеспечением герметичности соединения контактов колодки и выводных проводников. Промежутки между стенками отверстий контактов и выводных проводников по крайней мере частично заполнены высокотемпературным припоем. Контактные площадки тензочувствительной схемы размещены на опорном основании упругого элемента. На торцевой поверхности контактной колодки, обращенной к тензочувствительной схеме, выполнено углубление, размеры которого выполнены по определенным соотношениям. 2 ил.

Датчик давления повышенной чувствительности на основе нано- и микроэлектромеханической системы с тонкопленочными тензорезисторами. Датчик давления повышенной чувствительности на основе нано- и микроэлектромеханической системы с тонкопленочными тензорезисторами содержит корпус, установленную в нем нано- и микроэлектромеханическую систему (НиМЭМС), состоящую из упругого элемента - мембраны с жестким центром, заделанной по контуру в опорном основании, образованной на ней гетерогенной структуры из тонких пленок материалов, в которой сформированы контактные площадки. Также датчик содержит первые радиальные тензорезисторы из идентичных тензоэлементов, которые расположены по одной окружности на периферии мембраны. А также вторые радиальные тензорезисторы из идентичных тензоэлементов, которые расположены по другой окружности на мембране, соединенные тонкопленочными перемычками, включенные в измерительный мост. Причем радиус жесткого центра определен из соотношения: R _c=0,18R_m, где R_m - радиус мембраны. При этом тензоэлементы вторых радиальных тензорезисторов расположены по окружности, радиус которой определен из соотношения:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред. Предложенный способ позволяет уменьшить погрешность измерения давления, получаемую при динамическом изменении температуры окружающей сенсор среды. Способ измерения давления предусматривает использование сенсора давления на основе тензорезистивного моста и датчика температуры и заключается в регистрации выходных сигналов моста и датчика температуры, формировании сигнала, соответствующего общему сопротивлению тензорезистивного моста, определении по этому сигналу и выходному сигналу моста давления среды, определении по сигналу, соответствующему общему сопротивлению тензорезистивного моста, и сигналу, пропорциональному давлению среды, температуры моста, по отклонению которой от температуры, определяемой по сигналу датчика температуры, судят о погрешности измерения давления. Технический результат - уменьшение погрешности измерения давления. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных агрессивных сред при воздействии нестационарных температур. Техническим результатом изобретения является повышение точности за счет уменьшения нелинейности измерительной цепи датчика, а также за счет уменьшения разницы расстояний от центра мембраны до тензорезисторов, включенных в противоположные плечи мостовой измерительной схемы. Датчик давления повышенной точности на основе нано- и микроэлектромеханической системы с тонкопленочными тензорезисторами содержит корпус, установленную в корпусе нано- и микроэлектромеханическую систему (НиМЭМС), состоящую из упругого элемента - мембраны с жестким центром, заделанную по контуру в опорном основании, образованной на ней гетерогенной структуры из тонких пленок материалов, в которой сформированы контактные площадки. При этом в гетерогенной структуре сформированы первые радиальные тензорезисторы из идентичных тензоэлементов, расположенных по одной окружности мембраны, и вторые радиальные тензорезисторы из идентичных тензоэлементов, расположенных по второй окружности мембраны, соединенные тонкопленочными перемычками, включенные в измерительный мост. Тензоэлементы первых и вторых радиальных тензорезисторов расположены по окружностям, радиусы которых определены из соответствующих соотношений. 9 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в условиях воздействия температур измеряемой среды как в системах автоматического контроля, так и в цифровых приборах специального и универсального назначения. Техническим результатом изобретения является повышение точности преобразования сигнала разбаланса тензомоста датчика за счет уменьшения температурной погрешности путем размещения резистора интегратора на недеформируемой части чувствительного элемента и выполнения его из того же материала, что и тензорезисторы, за счет введения второго компаратора и трех дополнительных резисторов. Датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы с частотным выходным сигналом содержит тензорезисторный датчик, установленную в нем НиМЭМС с упругим элементом в виде мембраны с основанием, сформированную на ней гетерогенную структуру, в которой образованы тензорезисторы, объединенные в тензомост, частотный преобразователь сигнала с выхода тензомоста, содержащий компаратор и интегратор, выполненный на операционном усилителе с первым конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, выход которого подключен к первому входу первого компаратора, инвертирующий вход операционного усилителя интегратора через второй конденсатор соединен с первой вершиной диагонали питания тензомоста и через резистор интегратора с одной из вершин измерительной диагонали тензомоста, а ее другая вершина подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя интегратора. Резистор интегратора выполнен из того же материала, что и тензорезисторы тензомоста датчика, установленный за периферией мембраны на ее основании. Введены три дополнительных резистора и второй компаратор. При этом указанные выше элементы соединены по соответствующей схеме. 10 ил.