Разработанные на основе моносульфида самария (SmS) полупроводниковые тензочувствительные материалы превосходят по своим параметрам все существующие материалы для тензорезисторных датчиков механических величин. Их отличает рекордная чувствительность, минимальный температурный коэффициент сопротивления, максимальная линейность характеристик, высокая стабильность, термическая и радиационная стойкость, высокая технологичность при производстве тонкоплёночных тензорезисторных структур.

     Чувствительный элемент предлагаемых датчиков давления представляет собой тонкоплёночный резистор. Он может быть нанесён на упругий элемент датчиков различных механических величин изготовленный из любого материала, выдерживающего Т³300°С, и работает при этом в режиме обычного тензорезистора с параметрами:

• Сопротивление, R                                                                              50 -10⁴ Ом
• База                                                                                                      0.5 -10  мм
• Коэффициент тензочувствительности, (ΔR/R)/Е                            50 -130
• Температурный коэффициент сопротивления, (ΔR/R)/ΔT            -(0¸ 50)×10^–4 град^–1

Датчики двления оснащённые такими резисторами имеют величину выходного сигнала до 1.5 В без усилительной аппаратуры при напряжении питания 27 В. Это на порядок выше, чем у других видов датчиков.

Датчик давления рабочих газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

Особый интерес могут представлять разработанные, изготовленные мелкой серией и успешно прошедшие стендовые испытания датчики давления рабочих газов в цилиндре двигателей внутреннего сгорания для обеспечения адаптивного управления их работой и диагностики состояния цилиндро-поршневой группы. Они имеют следующие параметры:

• Измеряемые давления -  до 20 МПа
• Питание - 12 В (бортовое)
• Выходной сигнал -  0,8 В
• Габариты -  диаметр  16 - 18 мм, высота     20 мм.
• Подсоединительное отверстие в цилиндре с резьбой           М3

В конструкции датчика усилие от первичной мембраны через металлический шток передаётся на мембрану с тензорезисторами (см. рис.1).

Рис. 1

a – корпус

b – мембрана с тензорезисторами на SmS

c – внешняя мембрана

d – стержень передающий давление

На рис.2. представлен эскиз схемы подсоединения проводов к датчику.   

Рис.2. Схема подключения проводов.

1 - провода от тензорезисторного моста;

2 - электрическая монтажная плата;

3 - подводящий кабель.

Рис.3. Схема установки датчика давления.

1 - датчик;

2 - стенка цилиндра двигателя

3 - рабочие газы

МЕМБРАНА

1- Слой SmS, образующий тензочувствительную область. Четыре тензорезистора, соединённых в мостовую схему;

2- Контакты из алюминия и никеля (выводы тензорезисторов);

3- Слой моноокиси кремния для обеспечения изоляции тензорезисторов от металлической мембраны. Толщина слоя от 3 до 5 мкм;

4- Дюралевая мембрана с резьбой для крепления в корпус датчика.

В конструкции отсутствуют дополнительные резисторы, применяемые обычно для балансировки тензорезисторного моста. Это объясняется тем, что для балансировки в данном случае применяется метод, основанный на специфическом свойстве SmS – частичном переходе его в металлическую фазу при полировке поверхности тензорезистора. При этом сопротивление его плавно снижается, появляется возможность его регулировки и балансировки моста. Однако, главным достоинством мембраны является линейный и рекордно высокий выходной сигнал (до 1,5 В при питании 27 В). Для сравнения, у выпускаемых в настоящее время кремниевых датчиков выходные сигналы составляют:

• Фирма Motorola, датчик давления MPX10DP – 12 мВ/В
• Фирма Lucas NovoSensor, датчик давления MPP301-700A – 10 мВ/В

Кроме того, высокое сопротивление тензорезисторов позволяет подавать в несколько раз большее напряжение питания.

Мы предлагаем разработку SmS тензорезисторов, барорезисторов и датчиков давления под Ваши задачи с параметрами, указанными заказчиком, либо решение вашей технической задачи целиком(разработка приборов и последующее их промышленное производство).