Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Декабря 2012 в 14:12, курс лекций
Основу тонкоплівкових емнісних сенсорів тиску складае поліімідна плівка, яка мае високу механічну міцність та постійні характеристики в широкому температурному діапазоні. Як правило, використовуеться плівка типу ПМ- 1Э або йаналоги товщиною 10- 20 мкм. В сенсорах такого типу чутливий елемент 1 (рис. 2.27), виготовлений з поліімідноТ плівки, знаходиться між основою 2 та гнучкою мембраною
Рис. 2.42. Залежність опору від гідростатичного тиску
Пє’зоелектричний елемент (товстоплівковий резистор) знаходиться між двома керамічними підкладками: базовою та верхньою (рис. 2.43). Сила, що діе на верхню підкладку, викликає деформацію резистора і відповідну зміну його опору. По обидва боки від п'єзочутливого резистора нанесені резистори, які виконують роль опор, тобто фіксують положення верхньої підкладки. Розглянуті сенсори виконані на підкладці площею від 5.5 до 7.7 мм2. Вони мають лінійну характеристику для сили, більшої від 30 - 40 Н. Чутливість сенсора залежить від його площі [2.40-2.41]:
де:Sr- чутливість сенсора; ΔR- зміна опору;R- номінальне значення опору; S - площа поверхні сенсора; F- величина прикладеної сили.
Рис. 2.43. Товстоплівковий сенсор сили з „ поясковим " опором: 1 - базова підкладка; 2 - верхня підкладка; 3 - п'єзочутливий резистор; 4 - опорний резистор; 5 - контактна площадка
До другої групи відносяться сенсори з так званим „точковим" опором та ємнісною конструкцією контактних площадок (рис. 2.44).
Рис. 2.44. Товстоплівковий сенсор сили з „точковим" опором: 1 - базова підкладка; 2 - верхня підкладка; 3 - п'єзочутливий резистор; 4 - контактна площадка; 5 - ізоляційний шар
Площа резисторів в таких сенсорах становить 0.4 - 0.5 мм2. Сенсори мають чутливість порядку 1.9-Ю"10 Па"1, нелінійність - 0.3 %, максимальну межу тиску-20...30Н[2.35].
Широка група товстоплівкових сенсорів тиску виконується у вигляді та званих балкових структур. В таких конструкціях підкладка має форму балки, на якій наноситься від 1 до 4 резисторів. Один або обидва кінці підкладки знаходяться на опорах. Оригінальна конструкція такого типу (рис. 2.45) запропонована в [2.47-2.48].
Підкладкою сенсора е фрагмент круглої мембрани у вигляді системи трьох балок, які зсунуті між собою на кут 2л/3. В цій конструкції досягнуто зменшення жорсткості сенсора у порівнянні з класичною круглою мембраною, що підвищує його чутливість та зменшує порогове значення тиску, який можна вимірювати.
Рис.
2.45. Конструкція сенсора
В цілому можна відзначити, що товстоплівкові сенсори сили (тиску) характеризуються досить широким діапазоном значень, які можна виміряти (до 2-10 Па для тиску та до 200 Н для сили), незначною нелінійністю характеристик. можливістю роботи в широкому діапазоні температур та невисокою вартістю.