Устройство резистивных датчиков

Резистивные датчики представляют собой преобразователи, в которых деформация упругого элемента преобразуется с помощью тензорезистивных элементов в изменения электрического сопротивления. Тензорезистивный элемент – это комбинация одного или нескольких тензорезисторов с упругим чувствительным элементом, воспроизводящим измеряемое давление. Сопротивления тензорезисторов изменяются пропорционально деформациям упругих элементов.

Среди известных тензорезистивных устройств – металлические упругие элементы с наклеенными проволочными и фольговыми тензодатчиками и тензоэлементы, изготовленные методами микроэлектронной технологии. Первые практически вышли из употребления из-за трудностей, связанных с надежной приклейкой , выводом проводов и другими причинами. К тому же их использование связано с необходимостью применения упругих элементов значительных размеров. 

Вторые получают все более широкое распространение как для измерения статических, так и динамических давлений. Особо перспективными являются кристаллические полупроводниковые преобразователи, производство которых освоено многими зарубежными фирмами и некоторыми отечественными предприятиями.

Производство полупроводниковых тензорезисторных элементов основано на возможностях микроэлектронной технологии формировать в объеме твердого тела сложные электрические схемы. 

Основная часть схемы – упругий элемент, выполненный из монокристаллического полупроводника, чаще всего кремния, в котором методом диффузии или ионного легирования формируют интегральную тензорезестивную структуру, содержащую несколько резисторов, соединенных в четырехплечий мост. Несмотря на широкое распространение тензорезистивных преобразователей, датчики на их основе, пригодные для измерения быстроменяющихся давлений в холодильных компрессорах, встречаются достаточно редко.

Тензорезисторы соединяются в четырехплечий мост, к одной диагонали которого подводят питание, а с другой снимают выходное напряжение.

Сильная зависимость сопротивления резисторов от температуры требует дополнительных мер для ее компенсации. В частности фирма «Кистлер» в Швейцарии применяет мост с дополнительными резисторами и с питанием моста стабилизированным током. Вот краткое описание датчика давления этой фирмы. Терморезестивный чувствительный элемент размещается в корпусе. Измеряемое давление воспринимается тонкой мембранной. Полость, образованная мембранной и пластиной чувствительного элемента, кремнийорганической жидкостью. Для дополнительных резисторов и осуществления монтажа предусмотрена плата. Соединение с источником питания и усилителем осуществляется через разъем. В полость измеряемого давления датчик вворачивается по резьбе.

Другие новости