Найти

Результаты поиска

• ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГОЙ МЕМБРАНЫ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ»

  С.П. Малюков , В. Д. Мишнев

  159-167

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Высокая точность и повышенные эксплуатационные характеристики датчиков давления необходимы для обеспечения безопасности, качества и эффективности в различных отраслях промышленности и техники. Применение метода конечных элементов (МКЭ) при проектировании датчиков давления позволяет улучшить их точность за счёт более глубокого анализа механических и физических процессов, возникающих при воздействии нагрузки от давления. Целью данной работы является построение цифровой трёхмерной модели чувствительного элемента (ЧЭ) датчика давления и анализ напряжённо-деформированного состояния упругой мембраны под действием нагрузки от давления от 0 до 15 МПа. Основные задачи работы: исследование свойств и параметров материалов, применяющихся в составе чувствительного элемента датчика давления на основе структуры «кремний на сапфире»; получение значений максимального эквивалентного напряжения, возникающего в конструкции упругой мембраны ЧЭ при воздействии нагрузки от давления 125% от номинального значения; распределение радиальных и тангенциальных деформаций упругой мембраны и определение наилучшего расположения тензорезисторов на поверхности ЧЭ датчика давления. В результате исследования установлено, что используемые материалы обладают хорошей стойкостью к воздействию агрессивной среды, а также возможностью работы в широком диапазоне температур и при воздействии высоких нагрузок от давления. По результатам моделирования определено значение максимального эквивалентного напряжения, величина напряжения не превышает предел прочности чувствительной мембраны, получено распределение радиальных и тангенциальных деформаций на поверхности ЧЭ, что даёт возможность получить оптимизированный рисунок тензорезисторной мостовой схемы

• ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СПАЯ САПФИР – СТЕКЛОВИДНЫЙ ДИЭЛЕКТРИК – КЕРАМИКА

  С.П. Малюков , В. Д. Мишнев

  2023-06-07

  Аннотация ▼

  Высокие требования, предъявляемые к тензометрическим преобразователям давления, а
  именно: надёжность, качество, точность измерения, возможность работы в экстремальных
  условиях и устойчивость к агрессивной среде, создают сегодня ряд проблем, решение которых
  является объектом исследования данной статьи. Основными проблемами при достижении
  целевых показателей являются: высокая стоимость исходных изделий, трудоёмкость техноло-
  гического процесса в серийном производстве, а также ограничения, влияющие на точность и
  надёжность показателей исходных устройств, в зависимости от условий эксплуатации.
  Для решения данных проблем и улучшения физико-механических показателей чувствительных
  элементов датчиков давления в статье рассмотрены следующие задачи: разработка конст-
  рукции тензочувствительного элемента на основе структуры «кремний на сапфире» (КНС),
  исследование способа его соединения с керамическим корпусным элементом и отработка тех-
  нологического маршрута изготовления структуры спая сапфир – стекловидный диэлектрик –
  керамика. Датчик давления, выполненный на основе структуры КНС обладает высокой чувст-
  вительностью, стабильностью, практически не имеет механического гистерезиса и может
  работать в широком диапазоне температур от –60 до +350°С при воздействии радиации.
  В свою очередь, использование керамического основания позволяет уменьшить температурную
  погрешность датчика ввиду лучшего согласования коэффициента линейного термического
  расширения (КЛТР) керамики (85–100×10-7 К-1) и сапфировой подложки (60–75×10-7 К-1), а
  также уменьшить стоимость технологического процесса из-за использования керамики вме-
  сто дорогостоящих титановых сплавов и сложной металлообработки. Таким образом, струк-
  тура «сапфир – стекловидный диэлектрик – керамика» показывает возможность повышения
  чувствительности датчика и снижения погрешности при расширении его функциональных
  возможностей, упрощении конструкции и повышении технологичности изготовления