Введение 4
1 Общие сведения о датчиках давления и датчико-преобразующей аппаратуре 5
1.1 Принцип работы и область применения датчиков давления 5
1.2 Классификация датчиков и датчико-преобразующей аппаратуры 8
1.3 Требования к датчикам давления и критерии их выбора 13
2 Материалы и принципы изготовления чувствительных элементов датчиков давления 18
2.1 Основные конструктивно-технологические принципы изготовления чувствительных элементов 18
2.2 Выбор материалов чувствительного элемента 21
3 Модернизация чувствительного элемента датчика абсолютного давления 26
3.1 Расчет тензорезистора типа меандр 26
3.2 Разработка топологии измерительной мостовой схемы 31
4 Техника безопасности и охрана труда работника лаборатории 33
4.1 Расчет освещенности лаборатории по проектированию датчиков давления 33
Заключение 37
Список использованных источников 38
Приложение А. Задание на выпускную квалификационную работу 40
Приложение Б. Расчет размеров тензорезистора типа меандр в среде программирования MathCad 44
Приложение В. Маршрутная карта на разработку чувствительного элемента датчика абсолютного давления 46
Приложение Г. Топология чувствительного элемента датчика давления 49
Приложение Д. Презентация ВКР 55
Приложение Е. Заявление и протокол проверки ВКР на оригинальность в системе «Антиплагиат. ВУЗ» 72
Для того чтобы неэлсктрические величины можно было измерить с помощью электрических методов, необходимы устройства, которые преобразовывали бы измеряемую неэлектрическую величину в некоторую промежуточную величину, а затем в окончательный результат измерения в виде электрической величины. Устройства, осуществляющие однозначную функциональную зависимость одной неэлектрической величины от другой, называются измерительными преобразователями.
Преобразователи бывают четырех видов:
а) преобразователи вида энергии — преобразовывают неэлектрические величины в электрические;
б) неэлектрические преобразователи — преобразовывают одни неэлектрические величины в другие, так же неэлектрические;
в) электрические преобразователи — преобразовывают одни электрические величины в другие, так же электрические;
г) обратные преобразователи — преобразовывают электрические величины в неэлектрические.
Датчики — часть измерительной информационной системы (ИИС), представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающую естественно закодированную информацию от данного объекта. Остальные звенья ИИС, такие как измерительное устройство и указатель (регистратор), стало возможно с развитием микроэлектроники располагать непосредственно в датчике, при этом подобные датчики имеют ограничения диапазонов влияющих факторов.
Таким образом, отличительной чертой датчика являются два фактора: а) датчик располагается в зоне действия влияющих факторов объекта
измерения;
б) датчик обязан включать в себя преобразователь вида энергии сигнала.
В настоящее время датчики механических величин являются неотъемлемой частью преобладающего большинства технических устройств.
В ходе данной работы был проведен анализ современной датчиковой аппаратуры, а также датчиков давления и их чувствительных элементов в частности. Были рассмотрены общие сведения об их принципе работы, области применения, параметрах, требованиям к ним, методах их разработки и используемых при изготовлении материалов.
Рассмотрена классификация датчиков по типу контролируемого параметра, а также отдельная классификация для датчиков давления.
Приведены конкретные материалы, используемые при нанесении определенных слоев чувствительных элементов на современных отечественных производствах.
Анализ данных результатов помог подробнее разобраться в целях применения датчиков давления, их принципе работы и в их изготовлении. Более подробно были рассмотрены чувствительные элементы, являющиеся одной из важнейших составных частей датчиков давления.
Была разработана топология чувствительного элемента для изготовления датчика малых абсолютных давлений с четырьмя полумостами на основе трехполосковых тензорезисторах формы «меандр».
Реализация результатов исследовательских работ позволят создать датчик малых абсолютных давлений с металлопленочным чувствительным элементом тензорезистивного типа с улучшенными функциональными возможностями.
