Тема дипломной работы: Емкостный датчик давления

Пояснительная записка содержит 114 машинописных страниц, 20 рисунков, 10 таблиц, 12 источников, 8 листов формата А1, 3 приложения.
Проанализированы различные виды датчиков давления.

Выбран прототип разрабатываемого датчика давления. Рассчитана рабочая толщина мембраны при различном воздействии номинального давления. Рассчитаны емкости опорного, измерительного и термозависимого конденсаторов под воздействием номинального давления и температуры в диапазоне от 300 К до 800 К. Описаны конструкция и принцип действия разрабатываемого высокотемпературного неохлаждаемого емкостного датчика давления.

Обоснован выбор составных частей высокотемпературного неохлаждаемого емкостного датчика давления. Описан технологический процесс напыления тонкопленочных структур, а, именно диэлектрического и проводящего слоев.

Содержание



Введение . . . . 6



1. Классификация датчиков . . . . 10



1.1 Омические датчики . . . . 11



1.2 Индуктивные датчики . . . . 13



1.3 Емкостные датчики . . . . 14



1.4 Применение емкостных преобразователей . . . . 17



2. Разработка конструкции высокотемпературного неохлаждаемого емкостного датчика давления . . . . 21



2.1 Анализ технического задания . . . . 21



2.2 Выбор конструкции высокотемпературного неохлаждаемого емкостного датчика давления . . . . 23



2.3 Расчет чувствительного элемента емкостного датчика давления . . . . 29



2.3.1 Математическая модель датчика . . . . 29



2.3.2 Расчет чувствительного элемента в виде мембраны с жестким центром . . . . 31



2.3.3 Расчет толщины мембраны с жестким центром при воздействии Pmax и Pном, и максимально допустимого прогиба мембраны . . . . 33



2.3.4 Расчет высоты термозависимой втулки . . . . 38



2.4 Расчет емкостей конденсаторов . . . . 38



2.4.1 Расчет емкости опорного конденсатора . . . . 38



2.4.2 Расчет емкости измерительного конденсатора . . . . 41



2.4.3 Расчет емкости термозависимого конденсатора . . . . 43



2.5 Вторичный преобразователь высокотемпературного неохлаждаемого емкостного датчика давления . . . . 45



2.5.1 Классификация структур вторичных преобразователей емкостного датчика . . . . 45



2.5.2 Структура вторичных преобразователей емкостного датчика с временным разделением сигналов . . . . 48



2.6 Конструкция разработанного высокотемпературного неохлаждаемого емкостного датчика давления . . . . 50



2.6.1 Описание конструкции разработанного датчика давления . . . . 50



2.6.2 Принцип действия высокотемпературного неохлаждаемого емкостного датчика давления . . . . 52



3. Технологический процесс напыления тонкопленочных структур емкостного датчика давления . . . . 54



3.1 Обоснование выбора материалов . . . . 54



3.1.1 Материалы чувствительного элемента . . . . 54



3.1.2 Материалы диэлектрика . . . . 55



3.1.3 Материалы для пленочных электродов конденсаторов . . . . 56



3.1.4 Материалы контактных соединений . . . . 57



3.1.5 Материалы гермопроходника . . . . 58



3.1.6 Выбор заливочных материалов . . . . 59



3.2 Технологический процесс напыления тонкопленочной структуры Al2O3-SiO2 . . . . 60



3.3 Установка для электронно-лучевого испарения . . . . 65



3.4 Технологический процесс напыления тонкопленочной структуры Cr-Ni . . . . 67



4. Технико-экономическое обоснование проектирования емкостного датчика давления . . . . 71



4.1 Расчет стоимости материалов и покупных комплектующих . . . . 72



4.2 Расчет основной заработной платы . . . . 74



4.3 Расчет дополнительной заработной платы . . . . 75



4.4 Расчет отчислений на социальные нужды . . . . 76



4.5 Расчет общепроизводственных и общехозяйственных расходов . . . . 76



5. Воздействие шумов на инженера при работе на компьютере в конструкторском отделе . . . . 79



Заключение . . . . 86



Список использованных источников . . . . 87



Приложение А. Графическая часть . . . . 89