Полупроводниковый тензопреобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании полупроводниковых датчиков. Цель изобретения - повышение точности и достоверности информации за счет возможности обеспечения независимости калибровки от измеряемого параметра. Преобразователь содержит мостовую схему из 4 тензорезисторов 1-4 и калибровочный резистор, подключенный параллельно одному из плеч мостовой схемы и выполненный из 2 частей - постоянной части 5 и измеряющейся под действием деформации части 8. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 1 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4749074/10 (22) 16;10,89 (46) 15,06,92. Бюл. М 22 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) А. В. Саблин (53) 531.781(088.8) (56) Проектирование датчиков для измерения механических величин,/ Под ред, Е. П, Осадчего, М,: Машиностроение, 1979, с. 4853.

Патент США

N 4414837, кл. 71- 113, 1983, (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ТЕНЗОПРЕО 6 РАЗО ВАТЕЛ Ь

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измере-. ний неэлектрических величин, и может быть использовано, например, при конструировании полупроводниковых датчиков давления.

Известны преобразователи, содержащие тензорезисторы, включенные в четыре плеча мостовой схемы, источник питания, выходные клеммы, а также резистор калибровки с известным сопротивлением, включаемый параллельно одному из плеч моста, Сигнал на выходе мостовой схемы при включении калибровочного сопротивления сравнивается с сигналом, возникающим при воздействии измеряемого физического параметра, например давления, B результате определяется чувствительность тензопреобразователя к физическому параметру, ко„„. Ы„„1740997 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании полупроводниковых датчиков.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности информации за счет возможности обеспечения независимости калибровки от измеряемого параметра.

Преобразователь содержит мостовую схему из 4 тензорезисторов 1-4 и калибровочный резистор, подключенный параллельно одному из плеч мостовой схемы и выполненный из 2 частей — постоянной части 5 и измеряющейся под действием деформации части 8. 1 ил, торая используется при дешифровке измеряемого процесса, Недостатком этой схемы калибровки является невозможность ее использования при действии измеряемого физического параметра. Его действие вызывает измерение сопротивлений плеч мостовой схемы на неизвестную величину, В результате при подключении калибровочного резистора выходной сигнал калибровки не будет соответствовать первоначально определенному и использование его будет приводить к погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для шунтовой калибровки полупроводниковых нагружаемых измерительных мостов, содержащее мостовую схему, в которую в смежные плечи вкл ю1740997

g RUk E R

55 чены два полупроводниковых тензорезистора, воспринимающие воздействие измеряемого параметра, в два других плеча включены термонезависимые резисторы, параллельно одному из них включается резистор калибровки, Схема питается от источника напряжения, выходной сигнал измеряется соответствующим вольтметром.

Недостатками известного устройства являются пониженная чувствительность тензопреобразователя к физическому воздействию вследствие использования только двух активных плеч моста, а также невозможность использования калибровки при одновременном воздействии физического параметра на полупроводниковые тензорезисторы. Это обьясняется тем, что очень трудно обеспечить равенство как температурных, так и деформационных характеристик тензорезисторов. В результате уменьшение сопротивления одного тензорезистора не равно увеличению сопротивления другого тензорезистора, что приводит к изменению калибровочного уровня и погрешности.

Цель изобретения — обеспечение независимости калибровки от измеряемого параметра, повышение точности и достоверности информации.

Поставленная цель достигается тем, что калибровочный резистор выполнен из двух частей — постоянной, соответствующей отсутствию воздействия измеряемого параметра, и переменной, изменяющей свое сопротивление при его действии.

На чертеже схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит мостовую схему из четырех тензорезисторов 1-4, постоянную часть 5 резистора калибровки (Ri >) 5, подключаемого с помощью ключа 6 параллельно плечу моста 1, источник 7 и изменяющиеся под действием деформации часть 8 резистора калибровки (Вкг).

В исходном состоянии мостовая схема сбалансирована и на ее выходе отсутствует сигнал. Включение ключа 6 приводит к подключению резисторов калибровки 5 и 8 параллельно плечу 1. В этом случае тензорезисторы 1-4 и изменяемая под действием деформации часть 8 резистора калибровки находятся в первоначальном состоянии и на выходе мостовой схемы появляется калибровочный уровень, Действие измеряемого параметра на тензорезисторы

5 1-4 приводит к разбалансу мостовой схемы и появлению на выходе сигнала, пропорционального измеряемой величине, Одновременно резистор 8, входящий в цепь калибровки, изменяет (уменьшение) свое

10 сопротивление на требуемую величину для сохранения постоянства калибровочного уровня Up, Необходимая величина переменной части калибровочного резистора (Rug) 8 опре15 деляется соотношением

20 где R — сопротивление плеча моста;

Š— напряжение питания моста;

ЬЙ вЂ” изменение сопротивления плеча моста под действием измеряемого параметра;

25 Us — выходной уровень калибровки.

Формула изобретения

Полупроводниковый тензопреобразователь, содержащий мостовую тензометрическую схему и калибровочный резистор, З0 подключенный параллельно одному из плеч мостовой схемы, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности информации путем обеспечения

З5 независимости калибровки от измеряемого параметра, калибровочный резистор выполнен из двух частей — постоянной и переменной, величину Rcz которой определяют из соотношения:

R (Š— 2 0„) Я н — E AR) — ЦЯ". — )(ER Р 2 Р (}) где R — сопротивление плеч мостовой тензо45 метрической схемы;

Š— напряжение питания мостовой схемы;

AR — изменение сопротивления плеча мостовой схемы;

50 0 — исходный уровень калибровки, 1740997

Составитель Г.Леонтьева

Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор M.Ïoæo

Заказ 2079 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101