Способ измерения статического давления и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для дистанционного измерения статического давления . Способ измерения статического давления заключается в помещении полупроводникового прибора в измеряемую среду, приложении к нему электрического напряжения и регистрации средней частоты следования импульсов взрывного шума полупроводникового прибора. В устройстве для измерения статического давления импульсный шум с полупроводникового прибора 1 подается на блок 3 обнаружения взрывного шума. Импульсы взрывного шума подаются на преобразователь 4 частоты в напряжение, которое далее преобразователем 5 преобразуется в параметр (напряжение или ток), пропорциональный давлению. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

СО)03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 (11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4945927/10 (22) 05.05.91 . (46) 07.05.93, Бюл. N 17 (71) Научно-производственное объединение

"МАРС" и Научно-исследовательский институт интегральных датчиков Научно-производственного комплекса Ульяновского центра микроэлектроники (72) 3. Я, Валеев, А. И. Жучков и А. И, Зарукин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1508114, кл. G 011 11/00, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕ СТВЛ Е НИ Я (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для дисИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано для дистанционного измерения статического давления.

Цель изобретения — повышение точности измерения статического давления, упрощение и повышение надежности.

Именно введение блока регистрации средней частоты импульсов позволяет использовать в качестве регистрирующего параметра среднюю частоту импульсов взрывного шума полупроводникового прибора и обеспечить достижение цели.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что в качестве регистрирующего параметра исполь;-:от среднюю частоту взрывного шума полупроводникового прибора.,,5Ц,, 1814G4G А1 танционного измерения статическо о давления. Способ измерения статического давления заключается в помещении полупроводникового прибора в измеряемую среду, приложении к нему электрического напряжения и регистрации средней частоты следования импульсов взрывного шума полупроводникового прибора, В устройстве для измерения статического давления импульсныЙ шум с полупроводникового прибора 1 падается на блок 3 обнаружения взрывного шума, Импульсы взрывного шума подаются на преобразователь 4 частоты в напряжение, которое далее преобразователем 5 преобразуется в параметр (напряжение или ток), пропорциональный давлению. 2 с. п, ф-лы, 1 ил, Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом пока,зывает, что заявляемое устройство для измерения статического давления отличается тем, что при его реализации в качестве датчика давления используется полупроводниковый прибор, а в качестве регистрирующего параметра используют среднюю скорость следования импульсов взрывного шума полупроводникового прибора.

В отличие от указанного устройства в предлагаемом техническом реш нии реактивные параметры линий связи не влияют на точность измерений, На чертеже привсдена схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 давления — полупроводниковый ппибор — планарный кремниевый транзистор, блок 2 регистра1814040

40

50 ции средней частоты взрывного шума полупроводникового прибора, содержащий блок

3 обнаружения шума, преобразователь 4 частоты в напряжение и преобразователь 5.

Датчик 1 давления выполнен в виде полупроводникового прибора, например кремниевого планарного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и подключенного к входу блока регистрации средней частоты импульсов взрывного шума.

Предлагаемый способ измерения статического давления реализован следующим образом.

При воздействии механического напряжения на кремниевый планарный транзистор, обнаруживающий взрывной шум, компоненты тензора напряжения связаны с нормальной нагрузкой выражениями

Охх хх = —

Оо

MT=No для Тхх< Оо, где m, 0 — константы, имеющие индивидуальные значения для каждого транзистора;

N — средняя скорость следования импульсов взрывного шума в отсутствии механического напряжения.

Для значений о, лежащих ниже значения О о, не наблюдается какого-либо изменения средней скорости следования импульсов взрывного шума. Гипичные значения.для (т> лежат в интервале 10 — 10 Па. з

Следовательно, имеется воэможность измерять статическое давление, начиная с величины порядка 10 — 3 10 Па и выше. з з

Устройство работает следующим образом.

Статическое давление в измеряемой среде воздействует на датчик 1 давления; статические параметры шумового напряжения которого при этом зависят от приложенного статического давления, шумовые импульсы выделяются блоком 3 обнаружения взрывного шума и подаются на преобразователь 4 частоты следования импульсов взрывного шума в напряжение с последующим его измерением преобразователем— регистрирующим устройством 5.

Необходимо отметить, что при статическом давлении в измеряемой среде, превышающем 10-3 10 Па; число шумовых з з импульсов за фиксированный интервал времени (время счета) практически линейно зависит от величины давления,. При времени измерения 12 с точностью измерения статического давления не хуже 0,8%, По сравнению с прототипом использование предлагаемого технического решения позволяет существенно повысить точность измерения давления благодаря существенному уменьшению влияния паразитных реактивных параметров проводов, соединяющих датчик давления с аппаратной частью устройства, что особенно актуально для дистанционных измерений, когда невозможно разместить измерительную часть устройства вблизи датчика давления, При этом существенно уп рощается техническая реализация предлагаемого технического решения и повышается его надежность за счет уменьшения обьема оборудования;

Формула изобретения

1. Способ измерения статического давления, при котором помещают в исследуе-. мую среду чувствительный элемент, прикладывают к нему электрическое напряжение, регистрируют один из режимных параметров чувствительного элемента, пропорциональный измеряемому давлению, и определяют величину статического давления по градуировочной зависимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве регистрируемого режимного параметра чувствительного элемента используют среднюю частоту следования импульсов взрывного шума.

2; Устройство для измерения статического давления, содержащее датчик давления, схему обработки сигнала и вторичный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, датчик давления выполнен в виде полупроводникового кремниевого транзистора, а схема обработки сигнала — в виде последовательно соеди- . ненных блока обнаружения взрывного шума и преобразователя частоты в напряже- ние.

1814040.

Редактор

Заказ 1825 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!

Составитель А. Зарукин

Техред М. Моргентал Корректор Т, Вашкович