Принцип работы полупроводникового датчика давления. Сапфир 22

Датчики давления на полупроводниковых тензорезисторах основаны на использовании особенности отмеченной п.2.4.4. Электронный усилитель размещается как можно ближе к чувствительному элементу с минимальной длиной проводников, связывающих его с полупроводниковыми тензорезисторами. Электронные усилители сигнала у всех датчиков идентичные, различие заключается в наличие возможности пользователю датчика производить корректировку “нуля” и положение рабочей зоны выходного сигнала: датчики Сапфир–22ДА и Зонд-10 –да, датчики ИКД–27 и АИР – нет.

Основные различия заключаются в конструкции измерительного преобразователя: материал мембран (сплав 36НХТЮ, сплав 15Х18Н12СЧТЮ, сплав 06ХН28МДТ, сталь 12Х18Н10Т, тантал, титан ВТ-10, титановые сплавы, кремний); непосредственное воздействие давления измеряемой среды на мембрану или отделение воздействия давления измеряемой среды на мембрану через её герметизацию кремнийорганической жидкостью; воздействие давления измеряемой среды не посредственно на мембрану или через рычаг.

Устройство измерительного преобразователя Сапфир–22ДИ и Сапфир–22ДИВ представлено рис.14. Мембранный тензопреобразователь 4 размещен внутри основания 10. Внутренняя полость 5 тензопреобразователя заполнена кремнийорганической жидкостью и отделена от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 6, приваренной к наружному контуру основания 10. Полость 3 сообщается с окружающей атмосферой. Измеряемое давление подается в камеру 7 фланца 9, который уплотнен прокладкой 8.

Измеряемое давление воздействует на мембрану 6 и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.

Устройство измерительного преобразователя Сапфир–22ДА с мембранным преобразователем отличается от Сапфир-22ДИ тем, что полость 3 вакуумирована и герметизирована

Имеется разновидность измерительных преобразователей Сапфир–22ДИ и Сапфир–22ДИВ с непосредственным контактом измеряемой среды чувствительным элементом мембранного преобразователя, которая несколько улучшает динамические свойства датчика. Устройство таких измерительных преобразователей приведено на рис.15. Мембранный преобразователь 4 с наклеенными тензорезисторами размещен внутри корпуса 6. Измеряемое давление подается в камеру 5 и воздействует на мембрану тензопреобразователя, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов. Полость 3 сообщается с окружающей атмосферой. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.

Устройство измерительного преобразователя Сапфир–22ДА с мембранно-рычажного типа представлено на рис 16 а.

Тензопреобразователь 4 с наклеенными тензорезисторами размещен внутри основания 11 и отделен от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 6.

Мембраны 6 и 12 по наружному контуру приварены к основанию 11 и соединены между собой центральным штоком 10, который связан с концом рычага 8 тензопреобразователя с помощью тяги 9. Измеряемое давление подается в полость 7, полость между мембраной 12 и крышкой 13 вакуумирована, герметизирована и закрыта фланцем 18. Фланец 16 уплотнен с помощью прокладки 3 и заканчивается штуцером подвода измеряемого давления.

Воздействие измеряемого давления вызывает прогиб мембраны 6, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.

Устройство измерительного преобразователя Сапфир–22ДД с мембранно-рычажного типа представлено на рис 16 б.

Тензопреобразователь 4 с наклеенными тензорезисторами размещен внутри основания 11 в замкнутой полости 5, заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 6 и 12. Мембраны приварены по наружному контуру к основанию 11 и соединены между собой центральным штоком 10, который связан с концом рычага 8 тензопреобразователя с помощью тяги 9. Фланцы 14 и 17 уплотнены с помощью прокладок 3 и имеют штуцера подвода измеряемых давлений с соответствующей маркировкой. Воздействие измеряемой разности давлений (большее давление подается в камеру 16, меньшее в камеру 7) вызывает изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов.

Рис. 16 Устройство рычажно-мембранного преобразователя давления Сапфир-22.

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.

Измерительный блок с мембранно-рычажным преобразователем выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 6 (12) ложится на профилированную поверхность основания 11.