Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения с повышенной точностью быстропеременных давлений в условиях действия нестационарных температур. При подаче измеряемого давления со стороны мембраны 2 происходит деформация стержневого упругого элемента 3. Вследствие этого на выходе мостовой измерительной цепи, сформированной в виде металлопленочных тензорезисторов 4-7 на плоской грани элемента 3, появляется сигнал. При воздействии на устройство нестационарных температур вследствие различия температурных условий тензорезисторов 4 и 6 на выходе усилителей сигналы оказываются не равными по величине. Регулятор напряжения, управляемый поступающим на вход управления сигналом, обеспечивает компенсацию температурной погрешности. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 01 L 9 04

fj, P g о и : 1 саум

ПАТ . TI ,,i !О. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОНИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4362471/24-10 (22) 30.11.87 (46) 30.06.89. Бюл. М 24 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.А.Васильев и А.И.Тихонов (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1364924, кл. С 0 1 L 9/04, 1986 ° (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения с повышенной точностью быстрапеременных давлений в условиях действия нестационарных

„„SU„„14905 I 5 А1

2 температур. При подаче измеряемого давления, со стороны мембраны 2 происх дит деформация стержневого упругого лемента 3. Вследствие этого на выходе мостовой измерительной цепи, сформированной в виде металлопленочных тензорезисторов 4-7 на плоской грани элемента 3, появляется сигнал.

При воздействии на устройство нестациочарных температур вследствие различия температурных условий тензорезисторов 4 и 6 на выходе усилителей сигналы оказываются не равными по величине. Регулятор напряжения, управляемый поступающим на вход управления сигналом, обеспечивает компенсацию температурной погрешности. 3 ил.

14905

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройст. вам дистанционного измерения давления, и может быть использовано для измерения быстропеременных давлений в условиях действия нестационарных температур.

Цель изобретения †повышение точности и упрощение конструкции уст- 10 ройства.

На фиг. 1 и 2 показан датчик давления; на фиг. 3 — измерительная схема устройства для измерения давления.

Датчик давления (фиг. 1) содержит 15 корпус 1, мембрану 2, стержневой упругий элемент 3 с металлопленочными тензорезисторами 4-7, сформированными на плоской грани А. Тензорезисторы 4-7 соединены в мостовую измери- 20 тельную цепь и образуют на плоскости грани А квадрат, при этом тензорезисторы 5 и 7 параллельны продольной оси стержня, а тензорезисторы 4 и 6 перпендикулярны продольной оси стерж- 2э ня. Контактные площадки 8-11 (фиг.2) служат для подключения мостовой измерительной цепи к измерительной схеме, изображенной на фиг. 3.

К диагонали мостовой измерительной 30 цепи подводится напряжение U» источника питания. С противоположной диагонали моста иэ тензорезисторов 4-7 снимается сигнал, который через усилитель 12 и регулятор 13 напряжения поступает на выход прибора. Один конец этой же диагонали (контактная точка 9) соединен с входом усилителя

14, а другой конец (контактная точка

11) — с входом усьщителя 15. Выход 40 усилителя 15 соединен со вторым входом сумматора 16. Выход сумматора 16 соединен с входом управления регулятора 13 напряжения.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

При подаче измеряемого давления со стороны мембраны 2 происходит деформация стержневого упругого элемента 3. Металлопленочные тензорезисторы 4-7 (фиг. 1), сформированные на плоской грани А стержневого упругого элемента 3, испытывают деформацию: тенэорезисторы 5 и 7 — продольную, а тензорезисторы 4 и 6 — поперечную.

Вследствие этого на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. Этот сигнал усиливается

1 г

4 усилителем 12 и подается через регулирующий элемент (регулятор напряжения) 13 на вход прибора.

При воздействии на датчик статических или медленно меняющихся температур, когда температура по длине стержневого упругого элемента распределяется равномерно, тензореэисторы 4 и 6 находятся практически в одинаковых температурных условиях.

В этом случае падения напряжения на этих тензорезисторах равны: как без нагрузки (давления), так и при действии нагрузки, поскольку тензорезисторы 4 и 6 воспринимают одинаковую деформацию одного знака (они расположены перпендикулярно продольной оси стержневого упругого элемен та). Таким образом, при статических или медленно меняющихся температурах, когда градиент температуры по длине стержневого упругого элемента равен нулю, с выхода усилителей 14 и 15 на сумматор 16 подается одинаковое напряжение. Сумматор 16 выполняет операцию вычитания. В результате разностный сигнал на выходе сумматора равен нулю и на вход управления регулятора 13 напряжения сигнал не поступает.

При воздействии на датчик нестационарных температур, когда температура по длине стержневого упругого элемента распределяется неравномерно, т.е. имеет место градиент темпе1 ратуры по длине, тензорезисторы 4 и

6 оказываются в неодинаковых температурных условиях, так как тензорезистор 6 расположен у основания стержневого элемента, а тензорезистор 4 — у его вершины. ТензорезисФ торы 5 и 7 имеют при этом одинаковые температурные условия, так как они расположены идентичным образом по длине упругого элемента. Изменения сопротивлений тензорезисторов 5 и 7 от температуры будут одинаковыми.

Вследствие различия температурных условий тенэорезисторов 4 и 6 их сопротивления оказываются неодинаковыми, неодинаковыми "становятся и падения напряжений на них. В результате на выходе усилителей 14 и 15 сигналы оказываются не равными по величине и с выхода сумматора 16 разност ный сигнал, отличный от нуля, поступает на вход управления регулятора

13 напряжения. Разностный сигнал

1v9r) 51 =, тем больше, чем больше градиент температуры по длине упругого элемента.

Регулятор 13 напряжения, управляемый поступающим на вход управления сигна.5 лом, обеспечивает компенсацию погрешности, возникающей на выходе мостовой измерительной цепи, благодаря чему выходной сигнал является нечувствительным к нестационарным температурам, действующим на датчик, а выходной сигнал зависит только от изменения давления.

Использование предлагаемого устройства повышает точность при работе в условиях действия нестационарных температур, Предлагаемое устройство (по сравнению с известными) просто конструк- о тивно и надежно.

Ф о р м у л а и з обретения

Устройство для измерения давления, р5 содержащее датчик давления в виде корпуса, в котором размещены мембрана и стержневой упругий элемент, на пл;,ñêîé грани котор.,r з сф.р про :ан измерите".üíûé мост иэ четыг="r ..нэорезисторов, два нз которых oG iаэww . противоположные плечи моста и параллельны оси стержневого упруг,rc элемента, а два других перпендикулярны оси и расположены один — у основания упругого элемента, а другой — у его вершины, первый усилитель, подключенный к выходной диагонали моста, второй усилитель, сумматор, регулятор напряжения, источннк питания и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, в него введен третий усилитель, кото; рый подключен к плечу моста с тензорезистором, расположенным у вершины стержневого упругого элемента, а вто - рой усилитель подключен к противоположному плечу моста, причем второй и третий усилители подключены через сумматор к входу управления регулятора напряжения, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход — с измерительным прибором.

1490515

bIX

Редактор А.Ревин

Заказ 3744/47

Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

М пил

Составитель О.Слюсарев

Техред А.Кравчук Корректор II.Áå êèä