RU2161784C1 - Pressure measuring device and method of its assembly - Google Patents
Pressure measuring device and method of its assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2161784C1 RU2161784C1 RU99121788A RU99121788A RU2161784C1 RU 2161784 C1 RU2161784 C1 RU 2161784C1 RU 99121788 A RU99121788 A RU 99121788A RU 99121788 A RU99121788 A RU 99121788A RU 2161784 C1 RU2161784 C1 RU 2161784C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foil
- pressure
- dielectric
- membrane
- dielectric sheets
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники для измерения давления в авиационной технике и машиностроении. The invention relates to the field of measuring equipment for measuring pressure in aircraft and mechanical engineering.
Известен миниатюрный дифференциальный емкостной датчик давления. Датчик содержит две впускные трубы давления, диафрагму (мембрану), электроды (обкладки конденсатора) и токопроводы. Known miniature differential capacitive pressure sensor. The sensor contains two pressure inlet pipes, a diaphragm (membrane), electrodes (capacitor plates) and conductors.
Такая конструкция датчика позволяет намерять давление на поверхности изделия с помощью дренажных отверстий (cм. Г.П. Нуберт "Измерительные преобразования неэлектрических величин" изд-во Энергия, Ленинградское отделение, 1970, стр.269-270). This design of the sensor allows you to set the pressure on the surface of the product using drainage holes (see GP Nubert "Measuring transformations of non-electric quantities" publishing house Energia, Leningrad branch, 1970, pp. 269-270).
Недостатком конструкции этого датчика является то, что для крепления датчика на поверхности объекта требуется дренирование изделия. Конструкция громоздка, имеет большой вес, в связи с этим малая пространственная разрешающая способность между измеряемыми точками и т.д. A disadvantage of the design of this sensor is that for mounting the sensor on the surface of the object requires drainage of the product. The construction is bulky, has a large weight, in connection with this a small spatial resolution between the measured points, etc.
Известен способ сборки миниатюрного емкостного дифференциального датчика давления. Выпускные трубки давления изготавливают на прецизионных станках. Оба электрода жестко скрепляют на твердых держателях из изоляционного материала (керамики), обработку керамики осуществляют ультразвуком. Между обкладками конденсатора располагают мембрану из железоникелевого сплава и изолируют от обкладок. Три электропровода сваривают с мембраной и обкладками. Все токоведущие поверхности покрывают радием. Это необходимо при погружении датчика в жидкость. Затем собирают датчик. Отдельные узлы между собой скрепляют винтами и клеем. A known method of assembling a miniature capacitive differential pressure sensor. Exhaust pressure tubes are made on precision machines. Both electrodes are rigidly fastened on solid holders made of insulating material (ceramics), the processing of ceramics is carried out by ultrasound. A membrane of an iron-nickel alloy is placed between the capacitor plates and is isolated from the plates. Three electric wires are welded with a membrane and plates. All current-carrying surfaces are covered with radium. This is necessary when immersing the sensor in a liquid. Then assemble the sensor. Separate nodes are fastened together with screws and glue.
Такой способ сборки датчика позволяет измерять давление на поверхности изделия с помощью дренажных отверстий (см. Г.П. Нуберт "Измерительные преобразования неэлектрических величин" изд-во Энергия, Ленинградское отделение, 1970, стр. 269-270). This method of assembly of the sensor allows you to measure the pressure on the surface of the product using drainage holes (see GP Nubert "Measuring transformations of non-electric quantities" publishing house Energia, Leningrad branch, 1970, pp. 269-270).
Недостатки этого способа сборки: требуются дорогостоящие прецизионные станки; обработка изоляционного материала из керамики ультразвуком; железоникелевый сплав для мембраны трудно обрабатывается. The disadvantages of this method of assembly: require expensive precision machines; ultrasonic processing of ceramic insulating material; a nickel-iron alloy for a membrane is difficult to process.
Известен емкостной датчик давления, разработанный на базе четырех диэлектрических пленок. На поверхности первой пленки расположен основной экран, вторая пленка является изолятором между первой и третьей пленкой. На обеих поверхностях третьей пленки сформированы обкладки с выводами и боковые экраны. Четвертая пленка является защитным слоем от внешних воздействий. Known capacitive pressure sensor developed on the basis of four dielectric films. The main screen is located on the surface of the first film, the second film is an insulator between the first and third film. On both surfaces of the third film are formed plates with leads and side screens. The fourth film is a protective layer from external influences.
Такое техническое решение позволяет измерять высокие уровни пульсации давления в труднодоступных местах, в частности, между болтовыми и заклепочными соединениями без дополнительной обработки поверхности изделия (см. патент РФ N 1813208, G 01 L 9/12, 1993, "Емкостной датчик давления", автор А.А. Казарян). This technical solution allows you to measure high levels of pressure pulsation in hard-to-reach places, in particular, between bolt and rivet joints without additional surface treatment of the product (see RF patent N 1813208, G 01 L 9/12, 1993, "Capacitive pressure sensor", author A.A. Ghazaryan).
Этот датчик обладает недостатками, затрудняющими его широкое применение. Это большой шаг между измеряемыми точками, низкая чувствительность, которые не позволяют определить переход от одного режима к другому с изменением аэродинамических параметров (угла атаки, места, число маха). This sensor has disadvantages that impede its widespread use. This is a big step between the measured points, low sensitivity, which does not allow to determine the transition from one mode to another with a change in aerodynamic parameters (angle of attack, location, Mach number).
Известен способ сборки емкостного датчика давления. Чувствительные элементы (ЧЭ) давления на поверхности диэлектрических пленок формируют способом фотолитографии из металлизированных или фольгированных пленок. Из четырех пленок формируют пакет, скрепляют между собой пленкой клея и выдерживают под давлением и при температуре. Причем в середине ЧЭ формируют сквозные соосные отверстия и располагают между болтовыми и заклепочными соединениями для измерения давления в этих узлах. A known method of assembling a capacitive pressure sensor. Sensitive elements (SEs) of pressure on the surface of dielectric films are formed by photolithography from metallized or foil films. A package is formed of four films, fastened together with a glue film and kept under pressure and at a temperature. Moreover, in the middle of the CE, through coaxial holes are formed and placed between bolt and rivet joints for measuring pressure in these nodes.
Этот способ сборки датчика позволяет измерять пульсации давления на поверхности изделий в таких труднодоступных местах, как заклепочные и болтовые соединения без нарушения целостности изделия (см. патент РФ N 1813208, G 01 L 9/12, 1993, "Емкостной датчик давления", автор А.А. Казарян). This method of assembly of the sensor allows you to measure pressure pulsations on the surface of the product in such hard-to-reach places as rivets and bolt joints without violating the integrity of the product (see RF patent N 1813208, G 01 L 9/12, 1993, "Capacitive pressure sensor", author A .A. Ghazaryan).
Недостаток этого способа заключается в том, что при формировании пакета отсутствует технология выдержки собранного пакета под давлением, при температуре и времени выдержки. The disadvantage of this method is that when the package is formed, there is no technology for holding the assembled package under pressure at temperature and holding time.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является датчик давления. Датчик давления наклеен на поверхность профиля, не обтекаемую потоком газа. На изделии выполнены дренажные отверстия. Датчик прикреплен к поверхности изделия по периферии ячеек перфорации ЧЭ. Датчик состоит из четырех диэлектрических пленок. На поверхностях первой пленки сформирован основной экран и ЧЭ, вторая пленка является изолятором между первой и третьей перфорированными пленками. На нижней поверхности четвертой пленки сформирован ЧЭ датчика. Closest to the proposed invention, the technical solution is a pressure sensor. The pressure sensor is glued to the surface of the profile, not streamlined by the gas stream. The product has drainage holes. The sensor is attached to the surface of the product along the periphery of the cells of the perforation of the SE. The sensor consists of four dielectric films. The main screen and the SE are formed on the surfaces of the first film, the second film is an insulator between the first and third perforated films. On the lower surface of the fourth film, a SE of the sensor is formed.
Такой датчик позволяет измерять давление в дренажных отверстиях на поверхности изделий (см. патент РФ N 2082132, G 01 L 9/12, 1997, "Способ измерения давления", автор А.А. Казарян). Such a sensor allows you to measure the pressure in the drainage holes on the surface of the product (see RF patent N 2082132, G 01 L 9/12, 1997, "Method for measuring pressure", by A. A. Ghazaryan).
Наиболее близким к предложенному изобретению техническим решением является способ сборки четырехслойного датчика на основе диэлектрических пленок. Поверхности пленок металлизируют в вакууме. Затем способом электрической гравировки формируют ЧЭ датчика. Одну из пленок перфорируют и располагают между обкладками конденсатора с целью повышения чувствительности датчика. Из всех пленок формируют пакет и выдерживают под давлением и при температуре определенное время. Closest to the proposed invention, the technical solution is a method of assembling a four-layer sensor based on dielectric films. The surface of the films is metallized in vacuum. Then, by the method of electric engraving, the SE of the sensor is formed. One of the films is perforated and placed between the plates of the capacitor in order to increase the sensitivity of the sensor. Of all the films, a packet is formed and kept under pressure and at a temperature for a certain time.
Такой способ сборки датчика позволяет измерять пульсации давления с помощью дренажных отверстий на поверхности изделия (см. патент РФ N 2082132, G 01 L 9/12, 1997, "Способ измерения давления", автор А.А. Казарян). This method of assembly of the sensor allows you to measure pressure pulsation using drainage holes on the surface of the product (see RF patent N 2082132, G 01 L 9/12, 1997, "Method for measuring pressure", by A. A. Kazaryan).
Недостатки конструкции датчика и способа сборки, выбранных в качестве прототипов, следующие: трудно измерять распределение полей статического давления на поверхности изделий; нет технологии сборки датчика на основе клея, режимов термической обработки и прессовки пакета датчика. The disadvantages of the sensor design and the assembly method selected as prototypes are as follows: it is difficult to measure the distribution of static pressure fields on the surface of the products; there is no sensor assembly technology based on glue, heat treatment modes and pressing of the sensor package.
Задачей настоящего изобретения является повышение информативности за счет увеличения количества ЧЭ и повышение надежности за счет защиты ЧЭ устройства от внешних воздействий. The objective of the present invention is to increase the information content by increasing the number of SE and increase reliability by protecting the SE of the device from external influences.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения давления, содержащем не менее четырех диэлектрических слоев, один слой перфорированный, на одной из поверхностей двух диэлектрических слоев сформированы обкладки с выводами и боковые экраны, основной экран сформирован на нижней поверхности одной диэлектрической пленки, причем перфорированная пленка расположена между обкладками конденсатора, в нем две перфорированные пленки из полиимида расположены под первым и четвертым фольгированными диэлектрическими листами, между двумя перфорированными пленками расположена мембрана из FeNi сплава, с обеих сторон покрытая полиимидной пленкой, дренажные трубки с внутренним d2 и наружным диаметром d, которые определяются из зависимостей d= (1,25-4,0)d2 и d=(2,5-8)d1, где d1 - диаметр сквозного отверстия, глубина сквозного отверстия t1 составляет t1=(0,4-0,5)t, где t - толщина первого и четвертого фольгированных диэлектрических листов, длина мембраны, первого фольгированного диэлектрического листа и второй перфорированной пленки l составляет l=(1,03-1,05)l1, где l1 - длина четвертого фольгированного диэлектрического листа и третьей перфорированной пленки, на нижних поверхностях первого и четвертого листов сформирован второй ряд обкладок с выводами и боковыми экранами, расстояние между двумя рядами обкладок A составляет A= (1,35-1,45)г, где г - длина обкладки, расстояние между дренажными трубками C составляет C=(1,33-1,5)б, где б - ширина обкладок, дренажные трубки соосны с ячейками перфорации на двух пленках из полиимида, все четыре слоя скреплены с мембраной клеем, сформированный пакет располагают в цилиндрическом каркасе, на поверхности каркаса образованы четыре паза для прохождения дренажных трубок, ширина пазов составляет a=(1,05-1,1)d, где d - наружный диаметр дренажных трубок, оба конца цилиндра закрыты крышками и скреплены винтами, токосъемные провода выведены из торца с левой и правой стороны через отверстия в крышках.The technical result is achieved in that in a pressure measuring device containing at least four dielectric layers, one perforated layer, plates with leads and side screens are formed on one of the surfaces of the two dielectric layers, the main screen is formed on the lower surface of one dielectric film, and the perforated the film is located between the capacitor plates, in it two perforated polyimide films are located under the first and fourth foil dielectric sheets, between the two perforated films there is a membrane made of FeNi alloy coated on both sides with a polyimide film, drainage tubes with inner d 2 and outer diameter d, which are determined from the dependences d = (1.25-4.0) d 2 and d = (2 , 5-8) d 1 , where d 1 is the diameter of the through hole, the depth of the through hole t 1 is t 1 = (0.4-0.5) t, where t is the thickness of the first and fourth foil dielectric sheets, the length of the membrane, a first foil and a second dielectric sheet apertured film l is l = (1,03-1,05) l 1, l 1 where - the length of the fourth foul of the dielectric sheet and the third perforated film, on the lower surfaces of the first and fourth sheets, a second row of plates with leads and side screens is formed, the distance between the two rows of plates A is A = (1.35-1.45) g, where g is the length of the plate , the distance between the drainage tubes C is C = (1.33-1.5) b, where b is the width of the plates, the drainage tubes are coaxial with the perforation cells on two polyimide films, all four layers are bonded to the membrane with glue, the formed bag is placed in cylindrical frame Four grooves are formed for the passage of the drainage tubes, the width of the grooves is a = (1.05-1.1) d, where d is the outer diameter of the drainage tubes, both ends of the cylinder are covered with caps and fastened with screws, the current collection wires are led out from the end to the left and the right side through the holes in the covers.
Технический результат достигается также тем, что в способе сборки устройства для измерения давления, содержащего не менее четырех диэлектрических слоев, в котором способом фотолитографии на верхних поверхностях первого и четвертого диэлектрических листов формируют основной экран, на нижних поверхностях формируют обкладки с выводами и боковые экраны, перфорируют полиимидную пленку, при котором слои пленок собирают в пакет, в нем слои пакета между собой скрепляют пленкой сухого клея на эпоксидно-каучуковой основе, дренажные отверстия высверливают на первом и четвертом фольгированных диэлектрических листах глубиной, равной t1=(0,4-0,5)t, где t - толщина диэлектрических листов, внутрь сквозных отверстий вставляют дренажные трубки и скрепляют жидким клеем на эпоксидно-каучуковой основе, выдерживают при температуре 70-80oC продолжительностью 5-10 мин, затем собранный пакет выдерживают под давлением 3,5-4,0 МПа при температуре 165-175oC в течение 50-60 мин, затем охлаждают до 50-60oC, сформированный пакет размещают в цилиндрическом каркасе, который изготавливают из стальной стандартной трубы, до размещения пакета в каркасе токосъемные провода закрепляют на поверхности фольгированных диэлектрических листов в удобном месте, причем все экраны электрически изолируют от каркаса, жгуты монтажных проводов выводят через отверстия на крышках с торцов с левой и правой стороны, во внутрь цилиндрического каркаса заливают парафин при температуре 70-85oC.The technical result is also achieved by the fact that in the method of assembling the device for measuring pressure containing at least four dielectric layers, in which the main screen is formed on the upper surfaces of the first and fourth dielectric sheets by photolithography, on the lower surfaces are formed plates with leads and side screens, perforated a polyimide film, in which the layers of the films are collected in a bag, in which the layers of the bag are fastened together with a film of dry glue on an epoxy-rubber basis, drainage holes in They drill on the first and fourth foil-coated dielectric sheets with a depth equal to t 1 = (0.4-0.5) t, where t is the thickness of the dielectric sheets, drain pipes are inserted into the through holes and fastened with liquid glue on an epoxy-rubber base, they are held at a temperature of 70-80 o C for a duration of 5-10 min, then the collected package is kept under pressure of 3.5-4.0 MPa at a temperature of 165-175 o C for 50-60 minutes, then cooled to 50-60 o C, formed the package is placed in a cylindrical frame, which is made of steel standard pipes s, before placing the package in the frame, the current collection wires are fixed on the surface of the foil-coated dielectric sheets in a convenient place, and all screens are electrically isolated from the frame, the wire harnesses are led out through the holes on the covers from the left and right sides, and paraffin is poured into the inside of the cylindrical frame a temperature of 70-85 o C.
На чертеже изображена конструкция устройства и отдельные его узлы для измерения давления. The drawing shows the design of the device and its individual nodes for measuring pressure.
Устройство содержит цилиндрический каркас 1, у которого обе стороны закрыты крышками 2. ЧЭ устройства формируют на основе первого и четвертого фольгированных диэлектрических листов 3, 4. На верхних поверхностях содержатся основные экраны 5, 6, на нижних поверхностях сформированы обкладки 7, 8 с выводами в, г, д ... и боковые экраны 9, 10 (сеч. А-А, Б-Б, В-В). Вторая и третья диэлектрические пленки из полиимида 11, 12 перфорированы (сеч. В-В) и расположены под обкладками устройства. Между двумя перфорированными пленками находится мембрана устройства из FeNi сплава 13, с обеих сторон покрытая полиимидной пленкой (сеч. В-В). Давление на мембрану подают через дренажные трубки 14 с фаской Ф. Все листы и пленки между собой скрепляют пленкой клея 15. Съем сигнала с выводов в, г, д осуществляют жгутами проводов 16 (сеч. В-В). Для свободного размещения дренажных трубок в каркасе, на его поверхности образованы пазы 17 шириной a. С целью защиты токоведущих частей от вибрации и ударов во внутрь устройства заливают компаунд 18 (сеч. Г-Г). Каркас скрепляют с крышками четырьмя винтами 19. Под один из винтов предусматривают лепесток 20 для соединения с местным заземлением. Давление от объекта подают через гибкие диэлектрические трубки 21. Жгут проводов скрепляют скобкой 22. The device comprises a cylindrical frame 1, on which both sides are covered with covers 2. The SE devices are formed on the basis of the first and fourth foil-coated dielectric sheets 3, 4. On the upper surfaces there are main screens 5, 6, on the lower surfaces are formed plates 7, 8 with leads in , g, d ... and side screens 9, 10 (section A-A, B-B, B-C). The second and third dielectric films of polyimide 11, 12 are perforated (section B-B) and located under the plates of the device. Between two perforated films there is a membrane of a device made of FeNi alloy 13, coated on both sides with a polyimide film (section B-B). The pressure on the membrane is fed through drainage tubes 14 with a chamfer F. All sheets and films are fastened together with a film of glue 15. The signal is removed from terminals c, d, e by wire harness 16 (section B-B). For the free placement of drainage tubes in the frame, grooves 17 of a width a are formed on its surface. In order to protect live parts from vibration and shock, compound 18 (section G-G) is poured into the inside of the device. The frame is fastened with covers with four screws 19. Under one of the screws, a tab 20 is provided for connection with local grounding. The pressure from the object is fed through flexible dielectric tubes 21. The wiring harness is fastened with a bracket 22.
Такое устройство предназначено для измерения распределения давления на поверхности модели изделия с помощью дренажных отверстий и трубок. Ячейки перфорации диэлектрических пленок 11, 12, разделенные мембраной 13, создают две камеры давления между обкладками 7, 8 и мембраной 13 соответственно. Перемещение мембраны под давлением выявляется по изменению емкости между мембраной 13 и двумя неподвижными обкладками 7, 8. Размеры обкладок 7, 8 выбирают 4х6 - 6х9 мм2 с целью согласования емкостных ЧЭ с измерительной цепью. При этом расстояние между дренажными трубками обставляет C=(1,33-1,5)б, где б - ширина обкладок; расстояние между двумя рядами обкладок A составляет A= (1,35-1,45) г, где г - длина обкладки. Дренажные трубки соосны с ячейками перфорации на двух пленках из полиимида 11, 12. Для свободного прохождения дренажных трубок через цилиндрический каркас, на его поверхности образуют четыре паза шириной a. Диаметр дренажных трубок 1-2 мм, ширина паза составляет a= (1,5-2,0)d, где d - наружный диаметр дренажных трубок. Расстояние между боковыми экранами и обкладками с выводами выбирают 0,3-0,5 мм. Размеры основных и боковых экранов (по периметру) на поверхностях фольгированных диэлектриков выбирают меньше размеров диэлектрических листов 3, 4 на 0,5-1 мм.Such a device is designed to measure the distribution of pressure on the surface of the product model using drainage holes and tubes. The perforation cells of the dielectric films 11, 12, separated by a membrane 13, create two pressure chambers between the plates 7, 8 and the membrane 13, respectively. The movement of the membrane under pressure is detected by the change in capacitance between the membrane 13 and two fixed plates 7, 8. The dimensions of the plates 7, 8 are chosen 4x6 - 6x9 mm 2 in order to match capacitive CEs with the measuring circuit. At the same time, the distance between the drainage tubes sets C = (1.33-1.5) b, where b is the width of the plates; the distance between two rows of plates A is A = (1.35-1.45) g, where g is the length of the plates. The drainage tubes are aligned with the perforation cells on two films of polyimide 11, 12. For the free passage of the drainage tubes through the cylindrical frame, four grooves of width a are formed on its surface. The diameter of the drainage tubes is 1-2 mm, the groove width is a = (1.5-2.0) d, where d is the outer diameter of the drainage tubes. The distance between the side screens and plates with conclusions choose 0.3-0.5 mm. The dimensions of the main and side screens (around the perimeter) on the surfaces of the foil dielectrics are chosen to be less than the dimensions of the dielectric sheets 3, 4 by 0.5-1 mm.
Такое сочетание выбранных размеров позволяет электрически изолировать дренажные трубки, основные и боковые экраны от корпуса каркаса, который соединен с местным заземлением. Изоляция между каркасом и основными экранами защищает от проникновения синфазных помех через какие-либо узлы измерительной цепи устройства. This combination of selected sizes allows you to electrically isolate the drainage tubes, the main and side screens from the frame body, which is connected to the local ground. The insulation between the frame and the main screens protects against the penetration of common-mode interference through any nodes of the measuring circuit of the device.
Длина выводов для пайки 2-3 мм. Толщина диэлектрических листов от 5 до 10 мм, покрытых металлической фольгой 10-50 мкм. Длина мембраны, первого фольгированного диэлектрического листа и второй перфорированной пленки l составляет l= (1,03-1,05)l1, где l1 - длина четвертого фольгированного диэлектрического листа и третьей перфорированной диэлектрической пленки. Такое сочетание слоев конструкции между собой обеспечивает подачу напряжения поляризации устройства. Давление к мембране подают через дренажные трубки длиной 15-20 мм с наружным d и внутренним d2 диаметрами (d=1-2 мм; d2=0,5-1 мм), которые определяются из зависимостей d=(1,25- 4,0)d2 и d=(2,5-8)d1, где d1 - диаметр сквозного отверстия. При этом глубина сквозного отверстия t1 на стенках первого и четвертого листов составляет t1= (0,4-0,5)t. Доступ давления к мембране осуществляют через дренажные трубки соосно со сквозными отверстиями диаметром d1 = 0,25-0,4 мм. Выбранные размеры и их отношения
позволяют подавать давление на мембрану через гибкие диэлектрические дренажные трубки от объекта.The length of the soldering terminals is 2-3 mm. The thickness of the dielectric sheets is from 5 to 10 mm, coated with a metal foil of 10-50 microns. The length of the membrane, the first foil dielectric sheet and the second perforated film l is l = (1.03-1.05) l 1 , where l 1 is the length of the fourth foil dielectric sheet and the third perforated dielectric film. This combination of structural layers between them provides the supply voltage of the polarization of the device. The pressure to the membrane is supplied through drainage tubes with a length of 15-20 mm with external d and internal d 2 diameters (d = 1-2 mm; d 2 = 0.5-1 mm), which are determined from the dependences d = (1.25- 4.0) d 2 and d = (2.5-8) d 1 , where d 1 is the diameter of the through hole. The depth of the through hole t 1 on the walls of the first and fourth sheets is t 1 = (0.4-0.5) t. The pressure is accessed to the membrane through drainage tubes coaxially with through holes with a diameter of d 1 = 0.25-0.4 mm. Selected sizes and their relationships
allow you to apply pressure to the membrane through flexible dielectric drainage tubes from the object.
Сборку устройства осуществляют следующим образом. The assembly of the device is as follows.
На наружных поверхностях дренажных трубок соответствующей длины наносят жидкий клей на эпоксидно-каучуковой основе. Затем трубки вставляют в дренажные отверстия. Собранные первый и четвертый листы с трубками выдерживают при температуре 70-80oC продолжительностью 5-10 мин. Затем вынимают из термостата, очищают отверстия от заусениц и отходов. Конечная термическая обработка осуществляется для собранного пакета устройства. Мембрану устройства изготавливают из FeNi сплава толщиной 10-40 мкм, шириной 100 мм. При размерах обкладок 4х6 - 6х9 мм ширину мембраны выбирают 20 и 25 мм, при этом обеспечивается производство без отходов. Длина мембраны зависит от количества ЧЭ и ее выбирают в зависимости от условий эксперимента. Максимальное количество ЧЭ не более 50 шт. обеспечивает надежную работу устройства. Покрытие мембраны с обеих сторон полиимидной пленкой осуществляют по известной технологии.On the outer surfaces of the drainage tubes of the appropriate length, liquid glue is applied on an epoxy-rubber basis. Then the tubes are inserted into the drainage holes. The collected first and fourth sheets with tubes are kept at a temperature of 70-80 o C for a duration of 5-10 minutes Then it is removed from the thermostat, the holes are cleaned of burrs and waste. Final heat treatment is carried out for the assembled device package. The membrane of the device is made of FeNi alloy with a thickness of 10-40 microns, a width of 100 mm. With the sizes of the plates 4x6 - 6x9 mm, the width of the membrane is chosen to be 20 and 25 mm, while production is without waste. The length of the membrane depends on the amount of SE and it is chosen depending on the experimental conditions. The maximum number of SEs is not more than 50 pcs. provides reliable operation of the device. Coating the membrane on both sides with a polyimide film is carried out according to known technology.
Из листов, пленок и мембраны собирают пакет. Слои между собой скрепляют пленкой сухого клея на эпоксидно-каучуковой основе. В собранном пакете токосъемные выводы в, г, д... на поверхностях первого и второго листов смещают друг относительно друга на 180o и обеспечивают доступ пайки токосъемных проводов с выводами в, г, д. После этого собранный пакет располагают между двумя стальными пластинами и создают давление 3,5-4,0 МПа при температуре 165-175oC в течение 50-60 мин, затем охлаждают до 50-60oC.A bag is assembled from sheets, films and membranes. The layers are bonded to each other with a film of dry glue on an epoxy-rubber basis. In the assembled package, the collector leads c, d, d ... on the surfaces of the first and second sheets are 180 ° offset from each other and provide access to the soldering of the collector wires with leads b, g, d. After that, the assembled package is placed between two steel plates and create a pressure of 3.5-4.0 MPa at a temperature of 165-175 o C for 50-60 minutes, then cooled to 50-60 o C.
Путем пайки или сварки дренажные трубки герметично соединяют с основным экраном. Затем осуществляют пайку токоведущих проводов 16 с выводами в, г, д. Провода с помощью клея или хомута прикрепляют к листам. Собранный пакет с дренажными трубками и жгутами проводов располагают в стальном цилиндрическом или другом каркасе любой удобной конструкции для проведения измерений. Жгуты выводят с правой и левой сторон. By soldering or welding, the drainage tubes are hermetically connected to the main screen. Then carry out the soldering of current-carrying wires 16 with the findings in, d, d. Wires with glue or clamp are attached to the sheets. The assembled bag with drainage tubes and wire harnesses is placed in a steel cylindrical or other frame of any convenient design for measurements. Harnesses are removed from the right and left sides.
Стальной каркас хорошо защищает от внешних электромагнитных полей экранированные электрические контакты в, г, д ... и провода. Затем после проверки функционирования каждого ЧЭ под давлением, устройство заливают герметиком или парафином с целью защиты ЧЭ от ударов, вибрации и электрической коррозии, особенно если устройство работает в условиях влажности и в агрессивной среде. При заливке каркаса парафином при температуре 70-80oC обеспечивается хорошее экранирование пазов, где расположены дренажные трубки, и торцов, откуда выходят жгуты проводов.The steel frame protects the shielded electrical contacts in, d, d ... and wires from external electromagnetic fields. Then, after checking the functioning of each SE under pressure, the device is poured with sealant or paraffin in order to protect the SE from shock, vibration and electric corrosion, especially if the device is operating in a humid environment and in an aggressive environment. When filling the frame with paraffin at a temperature of 70-80 o C, good shielding of the grooves where the drainage tubes are located, and the ends where the wire harnesses come from, is ensured.
В зависимости от чувствительности ЧЭ устройства, т.е. от толщины мембраны, диаметра ячейки перфорации и др. параметров, диапазон измеряемого давления (статического, динамического, стато-динамического) составляет от долей десятков Паскалей до нескольких тысяч мегаПаскалей. Depending on the sensitivity of the SE device, i.e. from the membrane thickness, perforation cell diameter, and other parameters, the range of measured pressure (static, dynamic, stato-dynamic) is from fractions of tens of Pascals to several thousand megaPascals.
Принцип работы устройства. При изменении давления ΔP изменяется расстояние между обкладками 7, 8 относительно мембраны 13. В результате прогиба мембраны изменяется начальная емкость C, приращение емкости ΔC и относительное изменение емкости ΔC/C. Напряжение на выходе ЧЭ устройства измеряют между в,13; г,13; д,13 ..., пропорционально приращению ΔC/C и напряжению поляризации, подаваемому к выводам мембраны 13 из источника поляризации. The principle of operation of the device. When the pressure ΔP changes, the distance between the plates 7, 8 relative to the membrane 13 changes. As a result of the deflection of the membrane, the initial capacitance C, the increment of the capacitance ΔC, and the relative change in capacitance ΔC / C change. The voltage at the output of the SE device is measured between, 13; g, 13; d, 13 ..., is proportional to the increment ΔC / C and the polarization voltage supplied to the conclusions of the membrane 13 from the polarization source.
Предложенное устройство предназначено для измерения дифференциального, избыточного и абсолютного давлений. Когда с помощью дренажных трубок подают давление P1, P2 и P1 > P2, при этом измеряют дифференциальное давление, т.е. ΔP = P1-P2. Когда подают давление P1, а P2=0 (отверстие дренажной трубки закрыто), измеряют абсолютное давление ΔP = P1-P2 = P1. B случае, когда подают давление P1, а P2=P0, где P0 - атмосферное давление, измеряют избыточное давление, т.е. ΔP = P1-P0.
С этой целью в ЦАГИ было изготовлено устройство с шестью ЧЭ для измерения статического давления. Размеры обкладок 6х9 мм с выводами 3 мм. Мембрана 0,5-1,0 мм с обеих сторон покрыта полиимидной пленкой из FeNi сплава толщиной 10 мкм. Перфорированная пленка из полиимида толщиной 40 мкм с диаметром ячейки перфорации 5 мм. В качестве связующего звена между пленками и листами был использован сукой клей марки САФ. Дренажные трубки с листами скреплялись клеем на эпоксидно-каучуковой основе, соединение с экраном - обычная пайка с припоем ПОС-40. Фаску Ф на дренажных трубках формируют под давлением на специальном устройстве.The proposed device is designed to measure differential, gauge and absolute pressure. When the pressure P 1 , P 2 and P 1 > P 2 are supplied using the drainage tubes, the differential pressure is measured, i.e. ΔP = P 1 -P 2 . When pressure P 1 is applied and P 2 = 0 (the drain pipe opening is closed), the absolute pressure ΔP = P 1 -P 2 = P 1 is measured. In the case where the pressure P 1 is applied, and P 2 = P 0 , where P 0 is the atmospheric pressure, the overpressure is measured, i.e. ΔP = P 1 -P 0 .
For this purpose, a device with six CEs for measuring static pressure was manufactured at TsAGI. The dimensions of the plates are 6x9 mm with 3 mm leads. A 0.5-1.0 mm membrane is coated on both sides with a polyimide film of a FeNi alloy with a thickness of 10 μm. Perforated polyimide film with a thickness of 40 μm with a perforation cell diameter of 5 mm. As a connecting link between the films and the sheets, SAF brand glue was used. Drainage tubes with sheets were fastened with glue on an epoxy-rubber base, the connection to the screen was ordinary soldering with POS-40 solder. The chamfer F on the drainage tubes is formed under pressure on a special device.
Статические характеристики устройства были проверены при давлении 0-6000 Па. При этом нелинейность составила 16%, приращение емкости 0-2,4 пФ. Прямой и обратный ходы статической характеристики практически совпадают, т.е. гистерезис практически отсутствует. The static characteristics of the device were tested at a pressure of 0-6000 Pa. The nonlinearity was 16%, and the capacitance increment was 0–2.4 pF. The forward and reverse strokes of the static characteristic practically coincide, i.e. hysteresis is practically absent.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121788A RU2161784C1 (en) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | Pressure measuring device and method of its assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121788A RU2161784C1 (en) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | Pressure measuring device and method of its assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2161784C1 true RU2161784C1 (en) | 2001-01-10 |
Family
ID=20225908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99121788A RU2161784C1 (en) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | Pressure measuring device and method of its assembly |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2161784C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2589494C1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Capacitive inertial pressure sensor, method of its assembly and method of pressure measuring |
-
1999
- 1999-10-18 RU RU99121788A patent/RU2161784C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2589494C1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Capacitive inertial pressure sensor, method of its assembly and method of pressure measuring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3423686B2 (en) | Pressure measuring device | |
| US6592253B2 (en) | Precision temperature probe having fast response | |
| TW432212B (en) | Volume charge density measuring system | |
| CN104006913B (en) | Integrated reference vacuum pressure sensor with the input port coated with atomic layer deposition | |
| CN102980711A (en) | Packaged sensor with multiple sensors elements | |
| JPS63501380A (en) | Double diaphragm differential pressure converter | |
| CN100390517C (en) | Gas pressure sensor | |
| US11668728B2 (en) | Acceleration transducer | |
| DE102012103585A1 (en) | pressure transducers | |
| US6058780A (en) | Capacitive pressure sensor housing having a ceramic base | |
| US20230258685A1 (en) | Acceleration transducer | |
| US11747361B2 (en) | Acceleration transducer | |
| US20140130611A1 (en) | Pressure transducer structures suitable for curved surfaces | |
| RU2161784C1 (en) | Pressure measuring device and method of its assembly | |
| CN208012660U (en) | A kind of wideband sound dual-axis vibration temperature complex sensor | |
| EP0417156B1 (en) | A pressure gauge | |
| CN110579270A (en) | Acoustic sensor suitable for strong electromagnetic environment | |
| RU2152012C1 (en) | Pressure measuring device and method of its assembly | |
| CN210487070U (en) | Acoustic sensor suitable for strong electromagnetic environment | |
| CN110241804B (en) | Pressure sensitive element, packaging method and pore water pressure gauge | |
| CN109313097A (en) | Pressure sensor | |
| CN115112273B (en) | Piezoelectric sensor | |
| CN218628423U (en) | High-pressure-resistant temperature and pressure integrated sensor | |
| JPH0529518Y2 (en) | ||
| RU2166742C1 (en) | Variable-capacitance pressure transducer and method of its assembling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091019 |