RU1797700C - Capacitive matrix pressure pick-up - Google Patents
Capacitive matrix pressure pick-upInfo
- Publication number
- RU1797700C RU1797700C SU914939967A SU4939967A RU1797700C RU 1797700 C RU1797700 C RU 1797700C SU 914939967 A SU914939967 A SU 914939967A SU 4939967 A SU4939967 A SU 4939967A RU 1797700 C RU1797700 C RU 1797700C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- thickness
- films
- pressure
- sensor
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011104 metalized film Substances 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010051602 Laziness Diseases 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл одновременного измерени давлени и деформации . На поверхности исследуемых объектов на первой диэлектрической пленке 1 образован чувствительный элемент деформации 3 из фольги, на второй 5 и четвертой 10 диэлектрических пленках обкладки 7,13, экран 12 и выходы 6,11 чувствительного элемента давлени . С целью повышени чувствительности датчика по давлению, треть диэлектрическа пленка 9, расположенна между второй и четвертой пленками, перфорируетс . Толщина фольги больше остальных металлизированных пленок в 6...33 раз, а толщина первой, второй и четвертой диэлектрических пленок одинакова и составл ет 0.4-1,0 от толщины третьей перфорированной пленки. 1 ил. Д-Л, а ЁThe invention relates to measuring technique and can be used to simultaneously measure pressure and strain. A deformation sensing element 3 of foil is formed on the surface of the test objects on the first dielectric film 1, on the second 5 and fourth 10 dielectric films of the lining 7.13, the screen 12 and the outputs of the 6.11 pressure sensing element. In order to increase the pressure sensitivity of the sensor, a third of the dielectric film 9 located between the second and fourth films is perforated. The foil thickness is 6 ... 33 times greater than the rest of metallized films, and the thickness of the first, second, and fourth dielectric films is the same and makes up 0.4-1.0 of the thickness of the third perforated film. 1 ill. D, and Yo
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени давлени и деформации при аэродинамических и натурных испытани х авиационной техники.The invention relates to measuring technique and can be used to measure pressure and deformation during aerodynamic and full-scale tests of aeronautical engineering.
Известен пленочный датчик с чувствительным элементом (ЧЭ) из пироэлектрического материала. На стекл нную пластину осаждают полимерную подложку. На эту подложку последовательно запыл ют электроды и слой ЧЭ пироэлектрического материала и верхний электрод. Такой способ сборки датчиков не обеспечивает измерени давлени на поверхности издели без дренировани .Known film sensor with a sensitive element (SE) of pyroelectric material. A polymer substrate is deposited on a glass plate. On this substrate, the electrodes and a layer of the pyroelectric material SE and the upper electrode are sequentially dusted. This method of assembling the sensors does not provide pressure measurement on the surface of the product without drainage.
К недостаткам следует отнести: низкую надежность контактов пайки, плохую адге- зию пироэлектрика со стеклом, незащищенность от внешних электромагнитных помех и трибоэлектрического эффекта.The disadvantages include: low reliability of soldering contacts, poor adhesion of the pyroelectric to glass, exposure to external electromagnetic interference and triboelectric effect.
Наиболее близким к предложенному изобретению техническим решением вл етс пленочный емкостный датчик давлени , который состоит из четырех слоев диэлектрической пленки, выполненных из однородного материала. Перва пленка вл етс изол тором. На второй пленке снизу металлизированный сплошной экран, сверху на поверхности этой пленки металлизированные верхние обкладки датчика. Вторые обкладки датчиков металлизированы на наружной поверхности четвертой пленки. Между второй и четвертой пленками расположена треть перфорированна пленка. Соединение четырех пленок между собой и установка датчика на поверхность исследуемой модели осуществл етс с помощью кле .The closest technical solution to the invention is a film capacitive pressure sensor, which consists of four layers of a dielectric film made of a homogeneous material. The first film is an insulator. On the second film, from below, a metallized continuous screen, from above on the surface of this film, metallized upper plates of the sensor. The second plates of the sensors are metallized on the outer surface of the fourth film. Between the second and fourth films, a third of the perforated film is located. The connection of the four films with each other and the installation of the sensor on the surface of the investigated model is carried out using glue.
Такое решение в указанной конструкции обеспечивает измерение давлени на поверхности исследуемого объекта без дренировани .Such a solution in this design provides a pressure measurement on the surface of the test object without drainage.
Недостаток этого датчика заключаетс в том, что не позвол ет измер ть одновременно давление и деформации и недостаточно помехозащищен.The disadvantage of this sensor is that it does not allow measuring pressure and deformations at the same time and is not sufficiently noise immunity.
Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет одно- временного измерени давлени и деформации.The purpose of the invention is to expand functionality by simultaneously measuring pressure and deformation.
Технический результат достигаетс тем, что в емкостном матричном датчике давлени , содержащем четыре диэлектрические пленки, соединенные клеевым соединением в пакет, перва из которых вл етс основанием датчика, при этом на верхних поверхност х первой и второй пленки и на нижней поверхности четвертой пленкиThe technical result is achieved in that in a capacitive matrix pressure sensor containing four dielectric films connected by an adhesive connection in a bag, the first of which is the base of the sensor, while on the upper surfaces of the first and second films and on the lower surface of the fourth film
сформированы соответствующие экраны, кроме того, на верхней поверхности второй пленки и на нижней поверхности четвертой пленки сформированы обкладки конденсаторов с выводами, а треть пленка выполнена перфорированной, на верхней поверхности первой пленки сформированы изолированные от экрана пленочные тен- зорезисторы, расположенные противо0 положно обкладкам конденсаторов, сформированные на поверхности второй пленки, на участках между их выводами, при этом экран и тензорезисторы, расположенные на верхней поверхности первой пленки,corresponding screens are formed, in addition, capacitor plates with leads are formed on the upper surface of the second film and on the lower surface of the fourth film, and the third film is perforated, film tensor resistors isolated from the screen located opposite to the capacitor plates are formed on the upper surface of the first film, formed on the surface of the second film, in the areas between their terminals, with the screen and strain gauges located on the upper surface of the first film ,
5 выполнены из металлической ф ольги, толщина которой больше толщины обкладок конденсаторов в 6...3,3 раза, причем перва , втора и четверта пленки выполнены одинаковой толщины, котора составл ет5 are made of metal foil, the thickness of which is 6 ... 3.3 times greater than the thickness of the capacitor plates, and the first, second and fourth films are made of the same thickness, which is
0 0,4...1,0 от толщины третьей перфорированной пленки.0 0.4 ... 1.0 of the thickness of the third perforated film.
На чертеже изображены элементы конструкции емкостного матричного датчика давлени и тензочувствительного элемента,The drawing shows the structural elements of a capacitive matrix pressure sensor and strain gauge element,
5 Основанием датчика вл етс первый слой диэлектрической пленки 1, содержащий выводы 2 тензочувствительного элемента 3 и экран 4 (Сеч. А-А). Втора диэлектрическа пленка 5содержит выводы 6, обкладки 7, ЧЭ5 The basis of the sensor is the first layer of the dielectric film 1, containing the terminals 2 of the strain gauge element 3 and the screen 4 (Section A-A). The second dielectric film 5 contains conclusions 6, plates 7, SE
0 давлени и экран 8 (сеч. Б-Б). Треть диэлектрическа пленка 9 перфорированна . Четверта диэлектрическа пленка 10 вл етс мембраной датчика и содержит вывод 11 дл подачи напр жени пол ризации, экран0 pressures and screen 8 (section BB). A third of the dielectric film 9 is perforated. The fourth dielectric film 10 is a membrane of the sensor and contains a terminal 11 for supplying polarization voltage, a screen
5 12 и обкладки 13 (сеч. Г-Г). Все пленки скрепл ют между собой клеем (сеч. Д-Д). Все металлизированные элементы на поверхности диэлектрических пленок (за исключением первой диэлектрической пленки5 12 and plates 13 (sec. G-D). All films are glued together with glue (sec. DD). All metallized elements on the surface of dielectric films (except for the first dielectric film
0 1) образованы способом вакуумного налы- -. лени .0 1) formed by the method of vacuum casing - -. laziness.
Введение на поверхности первой диэлектрической пленки 1 фольги (из никел , константана и т.д.) полиамидокислотногоIntroduction on the surface of the first dielectric film 1 of a foil (from nickel, constantan, etc.) polyamic acid
5 лака по известной технологии позвол ет на верхней поверхности диэлектрической пленки способом фотолитографии сформировать тензочувствительный элемент3 и выводы 12. дл измерени деформации модели5 varnish according to known technology allows to form a strain-sensitive element 3 and conclusions 12. on the upper surface of the dielectric film by photolithography method to measure the deformation of the model
0 одновременно с давлением. Место расположени тензочувствительного элемента на нижней части.первой диэлектрической пленки обусловлено возникновением максимального значени усили и деформации0 simultaneously with pressure. The location of the strain-sensing element on the bottom of the first dielectric film is due to the occurrence of the maximum value of force and deformation
5 на этом участке. При этом ЧЭ давлени (обкладки 7, 13) на верхнем участке второй и четвертой диэлектрической пленки 5, 10. расположены на том месте, где ожидаетс максимальное значение пульсаций давлений . Симметричное смещение обкладок 7,5 on this site. In this case, the SEs of pressure (plates 7, 13) in the upper section of the second and fourth dielectric films 5, 10. are located at the place where the maximum value of pressure pulsations is expected. Symmetrical offset plates 7,
13 относительно тезочувствительных элементов 3 исключает взаимное вли ние выводов б, 11 с тнезочувствительными элементами 3 и выводов 2 между собой и рационально используютс поверхности диэлектрических пленок 1,5, 10.13 with respect to the tear-sensitive elements 3 eliminates the mutual influence of the terminals b, 11 with the tear-sensitive elements 3 and the terminals 2 with each other and the surfaces of the dielectric films 1,5, 10 are rationally used.
Конструкци тензочувствительного элемента выбрана чисто символической. Она может быть любой конструкции, исход из требовани проводимого измерени дефор- мации.The design of the strain-sensing element is selected purely symbolic. It can be of any design, proceeding from the requirement of the performed strain measurement.
Если реальна толщина металлической фольги дл изготовлени современных тезочувствительных элементов составл ет 3-10 мкм, то толщина метала металлизиро- ванных диэлектрических пленок находитс в пределах 300-500 А. Тогда отношение толщины фольги к толщине металлизированной пленки находитс в пределах 6...33.If the actual thickness of the metal foil for the manufacture of modern tesosensitive elements is 3-10 microns, then the thickness of the metal of metallized dielectric films is in the range of 300-500 A. Then the ratio of the thickness of the foil to the thickness of the metallized film is in the range of 6 ... 33.
В конструкции датчика перва 1, втора 5 и четверта 10 пленки выполнены одинаковой толщины, котора составл ет 0,4-1,0 от толщины третьей перфорированной пленки 9.In the construction of the sensor, the first 1, second 5, and fourth 10 films are made of the same thickness, which is 0.4-1.0 of the thickness of the third perforated film 9.
Принцип работы датчика заключаетс в следующем. При воздействии давлени в месте соединени тензочувствительных элементов 3 возникают напр жени деформации . На поверхности датчика через диэлектрические пленки 10, 9 и 5 тензочувствительные элементы испытывают действие усили (давлени ). При этом деформаци модели определ етс величиной электрического напр жени на выходе тензочувствительного элемента после уси- лени и определени коэффициента тензо- чувствйтельности. При изменении давлени Р диэлектрическа пленка 10 изгибаетс внутрь чейки перфорации диэлектрической пленки 9, а емкость С измен етс про- The principle of operation of the sensor is as follows. When exposed to pressure at the junction of the strain gauge elements 3, strain stresses arise. On the surface of the sensor, through the dielectric films 10, 9 and 5, the strain-sensitive elements are subjected to a force (pressure). In this case, the deformation of the model is determined by the magnitude of the electric voltage at the output of the strain-sensing element after amplification and determination of the coefficient of strain sensitivity. When the pressure P changes, the dielectric film 10 bends into the perforation cell of the dielectric film 9, and the capacitance C changes
порционально давлению на величину ДС. При этом выходное напр жение, снимаемое с выводов б ЧЭ давлени , пропорционально напр жению пол ризации и соотношениюin proportion to the pressure on the value of the DS. In this case, the output voltage taken from the terminals b of the SE pressure is proportional to the polarization voltage and the ratio
A fA f
-р- U. По изменению емкости суд т о давлении .-p- U. Pressure changes are judged by a change in capacity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914939967A RU1797700C (en) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | Capacitive matrix pressure pick-up |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914939967A RU1797700C (en) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | Capacitive matrix pressure pick-up |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1797700C true RU1797700C (en) | 1993-02-23 |
Family
ID=21576492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU914939967A RU1797700C (en) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | Capacitive matrix pressure pick-up |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1797700C (en) |
-
1991
- 1991-05-30 RU SU914939967A patent/RU1797700C/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Акустический журнал, том. XXX, № 4, 1984, с. 428-431. Recherche, Airospattale, Annie, 1982, л 3(mai-Juin) стр. 177-186. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5424650A (en) | Capacitive pressure sensor having circuitry for eliminating stray capacitance | |
| US4299130A (en) | Thin film strain gage apparatus with unstrained temperature compensation resistances | |
| US20210190608A1 (en) | Temperature coefficient of offset compensation for force sensor and strain gauge | |
| US5974898A (en) | Force sensor having test deflection device | |
| Chang et al. | Capacitive pressure sensors with stainless steel diaphragm and substrate | |
| US6225576B1 (en) | Shear beam load cell | |
| RU1797700C (en) | Capacitive matrix pressure pick-up | |
| RU2055334C1 (en) | Method of assembling capacitive pressure transducer | |
| US6633172B1 (en) | Capacitive measuring sensor and method for operating same | |
| RU2267757C2 (en) | Method and device for measuring pressure | |
| Achouch et al. | 3D printed capacitive relative pressure sensor for use in a CAE environment | |
| Krestovnikov et al. | Development of a circuit design for a capacitive pressure sensor, applied in walking robot foot | |
| JPH05149773A (en) | Using method of strain gage | |
| JPH07174652A (en) | Semiconductor pressure sensor, manufacturing method thereof, and pressure detection method | |
| CN116007831B (en) | Combined MEMS vacuum gauge and manufacturing method thereof | |
| JPH03239938A (en) | Capacity type pressure sensor | |
| RU2018099C1 (en) | Capacitive matrix pressure sensor | |
| RU2084847C1 (en) | Pressure measuring device | |
| JP3273768B2 (en) | Load measuring device and load measuring method | |
| RU2759175C1 (en) | Capacitance strain gauge | |
| RU2063009C1 (en) | Matrix thin-film transducer | |
| JP3106939B2 (en) | Capacitive pressure detector | |
| RU2753747C1 (en) | Method for measuring push-pull strain | |
| RU2759176C1 (en) | Capacitance strain gauge | |
| RU2798748C1 (en) | Capacitive bending strain sensor |