Устройство для измерения давления

 

Изобретение может быть использовано в системе топливоподачи двигателя внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение точности измерений. Измерительный мост 1 образован измерительным R 1 и компенсационным R 2 тензорезисторами, размещенными на чувствительном элементе датчика 2 давления, и постоянными резисторами R 3 и R 4. С измерительной диагональю моста 1 связан дифференциальный усилитель (У) 3, к выходу к-рого подключена цепочка последовательно соединенных коммутатора (К) 5, аналого-цифрового преобразователя 6 и вычислительного устройства 7. Информационный вход устройства 7 соединен с выходом датчика 4 положения поршня. Блок 8 коррекции выполнен в виде У 9 и полумоста 10 из термостабильных резисторов R 5 и R 6, подключенного параллельно измерительной диагонали моста 1. Входы У 9 связаны с полумостом 10 и тензорезистором R 2, а выход подключен к входу К 5. Выход блока 11 связан с третьим входом К 5 и вторым входом преобразователя 6, а его вход - с выходом устройства 7. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 F 02 M 65/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

; (21) 4316873/25-06 (22) 13. 10. 87 (46) 30. 09. 89. Бюл. У 36 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) А,Н. Пойда и С.Б. Салтовец (53) 531. 787 (088. 8) (56) Тензометрия в машиностроении/

Под ред. P.À. Макарова. М.: Машиностроение, 19 75, с. 160, 222. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение м.б. использовано в системе топливоподачи двигателя внут- реннего сгорания. Цель изобретенияповышение точности измерений, Измерительный мост 1 образован измерительным К 1 и компенсационным R 2 тензо:резисторами, размещенными на чувствительном элементе датчика 2 давления, „.SU 1511451 А1

2 и постоянными резисторами, R3 и R4.

С измерительной диагональю моста 1 связан дифференциальный усилитель (У) 3, к выходу к-рого подключена цепочка последовательно соединенных коммутатора (К) 5, .аналого-цифрового преобразователя 6 и вычислительного устр-ва 7. Информационный вход устрва 7 соединен с выходом датчика 4 положения поршня. Блок 8 коррекции выполнен в ниде У 9 и полумоста 10 из термостабильных резисторов R 5 и R 6, подключенного параллельно измерительной диагонали моста 1. Входы У 9 связаны с полумостом 10 и тензорезистором К 2, а выход подключен к входу а

К 5. Выход блока 11 связан с третьим

9 входом К 5 и вторым входом преобразователя 6, à его вход — с выходом устр-ва 7. 1 ил.. 1511451

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения давления, например, в системе топливоподачи двигателя внутреннего сгорания и может использоваться как автономное средство измерения и как встраиваемый модуль в автоматизированные системы испытания или диагностики дизелей, 10

Целью изобретения является повышение точности при измерении давления, например, в топливоподающей системе дизеля.

На чертеже приведена схема устрой- 15 ства для измерения давления в топливоподающей системе двигателя внутреннего сгорания.

Устройство содержит измерительный мост 1, образованный измерительным

R1 и компенсационным R2 тензорезисторами, размещенными на чувствительном элементе датчика 2 давления, и постоянными резисторами R3, R4, дифференциальный усилитель 3, связанный с из25 мерительной диагональю моста 1, датчик 4 положения поршня, подключенную к выходу усилителя 3 цепочку соеди-; . ненных последовательно коммутатора 5, аналого-цифрового преобразователя 6 и вычислительного устройства 7, блок

8 коррекции, выполненный в виде дополнительного дифференциального усилителя 9 и полумоста 10 из термоста- . бильных резисторов R5 и R6, вычисли- 35 тельный блок 11, выход которого связан с входами коммутатора 5 и аналого-цифрового преобразователя 6. Информационный вход вычислительного 1 устройства 7 соединен с выходом дат чика положения поршня. Полумост 10 подключен параплельно измерительной диагонали моста 1, входы дополнительно дифференциального усилителя 9 связаны с полумостом .10 и компенсацион- 45 ным тензорезистором R2 а выход усилителя 9 подключен к входу коммутатора 5 °

Чувствительный элемент тензодатчи ка давления топлива, закрепленный в корпусе, с одной стороны частично или полностью (в зависимости от конструкции датчика) омывается топливом, с г другой стороны контактирует c KopII j сом. Наружные поверхности корпуса нагреваются за счет теплоты, передаваемой от горячих поверхностей двигателя, внутренние поверхности датчика и чувствительный элемент, омываемые топливом, охлаждаются. В результате в ра зли ч ных р ежимах раб о ты двигателя температура наружных поверхностей отличается от температуры топлива и внутренних поверхностей.

Реальные условия работы тензодатчика давления характеризуется следующими параметрами: температура чувствительного элемента не постоянна во времени; температура чувствительного элемента не одинакова по его поверхности; температура наружных и внутренних поверхностей корпуса датчика различна. В корпусе датчика возникают термоупругие напряжения, оказывающие силовое воздействие на чувствительный элемент.

Устройство работает следующим образом.

Давление топлива воздействует на чувствительный элемент датчика 2, вызывая деформацию измерительноготензорезистора R 1, в результате чего возникает разность. потенциалов в измерительной диагонали моста 1. Разность потенциалов приложена к дифференциальному входу усилителя 3, на выходе которого воспроизводится напряжение, пропорциональное давлению, действующему на чувствительный элемент датчика 2.

С выхода датчика 4 положения поршня на вход вычислительного устройства

7 поступают импульсы, которые обрабатываются в вычислительном устройстве

7, и на управляющие входы коммутатора

5 и аналого †цифрово преобразователя

6 подаются управляющие сигналы, по w которым коммутатор 5 подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 6 выход усилителя 3. Напряжение, снимаемое с выхода усилителя 3, преобразуется в цифровой код при определенных положениях поршня и записыва-т ется в память вычислительного устройства 7 в виде массива данных, Затем в вычислительном устройстве в соответствии с программой производится дальнейшая обработка информации: осреднение ординат давления в последовательных рабочих циклах, корректирование атмосферной линии, корректирование масштаба измерения в соответствии с тепловым и напряженным состоянием чувствительного элемента датчика

2 давления. Частичная компенсация г температурного дрейфа сигнала датчи1451

5 151 ка 2 давления осуществляется автоматически за счет того, что компенсационный тензорезистор R 2 включен в цепь моста 1 и его тепловое и напряженное состояние (при отсутствии давления) близко к состоянию измерительного тензорезистора К 1. Для полной компенсации температурного дрейфа и коррекции статической крутизны характеристики датчика давления из-за изменения теплового и напряженного состояния его чувствительного элемента при тарировке моделируют условия работы датчика на дизеле путем изменения теплового и силового воздействия на корпусе.

При этом в исходном состоянии после баланса измерительного моста 1 путем изменения соотношения резисторов

R5 и R6 полумоста 10 добиваются равенства нулю напряжения на выходе усилителя 9. Затем моделируют условия работы датчика 2 на дизеле путем теплового и силового воздействия на него. В результате этого во"..действия появляется температурный дрейф и изменяется статическая крутизна характеристики датчика 2, которые легко зарегистрировать путем измерения напряжения на выходе усилителя 8. Наряду с этим изменение теплового и напряженного состояния чувствительного элемента датчика 2 приводит к тому, что изменяется падение напряжения на компенсационном тензорезисторе R 2 и между точками соединения резисторов

R4 — R2 и R5-R6 полумоста 10 появляется разность потенциалов, которая. поступает на дифференциальный вход дополнительного усилителя 9 и воспроизводится на его выходе в виде напряжения, функционально зависящего от теплового и напряженного состояния чувствительного элемента датчика 2.

Поэтому при тарировке датчика 2, моделируя изменение теплового и напряженного состояния его чувствительного элемента, в память вычислительного устройства 7 записывают числовые значения, соответствующие давлению, действующему на датчик 2, и напряжению на выходе усилителя 3, а также определяют статическую крутизну характеристики и температурный дрейф, соответствующие моделируемым условиям. Эту информацию записывают при подаче с вычислительного устройства 7

50 на управляющий вход коммутатора 5 сигнала, по которому выход усилителя

3 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 6.

Затем с выхода вычислительного устройства 7 на управляющий вход коммутатора 5 подают сигнал, обеспечивающий подключение выхода усилителя 9 к входу аналого-цифрового преобразователя 6. При этом в вычислительное устройство 7 записывают числовые значения напряжений на выходе усилителя

9 блока -8 коррекции, соответствующие моделируемым условиям. Так моделируется тепловое.и напряженное состояние чувствительного элемента датчика 2 давления, соответствующее различным условиям теплового и силового воздействия.

Во время измерений давления в.системе топливоподачи работающего двигателя выход усилителя 3 через коммутатор 5 постоянно подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 6 и в память вычислительного устройства

7 записываются числовые значения дав-. лений, соответствующие определенным положениям поршня. Эта информация записывается с погрешностью, обусловленной температурным дрейфом и изменением статической крутизны характеристики датчика 2, соответствующим данному тепловому и напряженному состоянию его чувствительного элемента °

Для коррекции этих данных периодически с вычислительного устройства 7 на управляющий вход коммутатора 5 поступает управляющий сигнал, который обеспечивает подключение выхода усилителя

9 через коммутатор 5 к входу аналогоцифрового преобразователя 6. При этом напряжение на вьгоде усилителя 9, соответствующее данному тепловому и напряженному состоянию чувствительного элемента датчика 2, преобразуется в цифровой код и записывается в память вычислительного устройства 7. Далее этот цифровой код используется для коррек-

Тирования температурного дрейфа и статической крутизны характеристики датчика по данным, полученным при тарировке.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, например, топлива в системе топливоподачи двигателя внутреннего сгорания

1511451

Составитель А. Первов

Техред А.Кравчук

Корректор М. Максимишинец тРедактор И. Рыбченко

Заказ 5878/37 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и .открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101 в процессе испытаний, содержащее измерительный мост, состоящий из измерительного и компенсационного тенэорезисторов и двух постоянных резисторов, дифференциальный усилитель, подключенный к измерительной диагонали измерительного моста, и вычислительный блок, включающий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислительное устройство, при этом выход дифференциального усилителя связан с входом вычислительного блока, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено коммутатором, выход которого подключен к входу вычислительного блока, дополнительным дифференциальным усилителем, выход которого подключен к входу коммутатора, задатчиком координаты, выход которого под;«. ключен к входу вычислительного устройства, и двумя последовательно соединенными термостабильными резисторами, при этом плечо компенсационного тензорезистора совместно с термостабильными резисторами образует компенсационный мост, в измерительную диагональ которого включен дополнительный дифференциальный усилитель,, а

15 выход вычислительного устройства соединен с управляющими входами коммутатора и аналого-цифрового преобразователя.