Устройство для регистрации неэлектрических величин и способ регистрации неэлектрических величин

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения силы, давления, температуры, расхода жидкости или газа. Устройство для регистрации неэлектрических величин содержит упругий элемент с размещенным на нем тензорезистором, массивную пластинку с установленным на ней вторым тензорезистором, мостовую схему, источник питания и регистрирующий прибор. Пластинка выполнена из того же материала, что и упругий элемент. Способ регистрации неэлектрических величин заключается в измерении силовых показателей с помощью тензорезистора, который расположен на упругом элементе. Температурные показатели измеряют с помощью тензорезистора, который расположен на массивной пластинке. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности схемы, повысить долговечность и пожаробезопасность устройства. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения силы, давления, температуры, расхода жидкости или газа.

Известно устройство для измерения расхода жидких и газообразных сред, содержащее корпус с размещенным в нем чувствительным элементом - тензорезистором и штангу, на свободном конце которой смонтировано тело обтекания [А.с. N1778531, кл. G 01 F 1/28. Опубл. 30.11.92 г., Бюлл. N44].

Конструкция этого устройства электромеханическая, громоздкая, обладает низкой надежностью и точностью.

Прототипом является устройство для измерения неэлектрических величин [А. с. N536406, кл. G 01 К 17/08. Опубл. 25.11.76 г., Бюлл. N43], содержащее монокристаллический упругий чувствительный элемент и размещенные на нем полупроводниковые тонкопленочные тензо- и терморезисторы, включенные в измерительную схему.

Недостатком прототипа является невозможность одновременного измерения одной схемой двух параметров, например расхода теплоносителя и его температуры. Кроме того, используемые в устройстве монокристаллический упругий элемент из сапфира и размещенные на нем в большом количестве полупроводниковые тонкопленочные термо- и тензорезисторы, включенные в несколько схем, являются дорогими и дефицитными.

Известен способ измерения температуры теплоносителя, например, по изменению электрического сопротивления металлов [Фарзане Н.Г. и др. Технологические измерения и приборы. - М.: Высшая школа, 1989. - 456 с.].

Применяемые в настоящее время термопреобразователи сопротивления дороги и конструктивно сложны.

Прототипом изобретения является способ регистрации неэлектрических величин, заключающийся в измерении датчиками, размещенными в потоке теплоносителя силовых и температурных показателей [А.с. N536406, кл. G 01 K 17/08. Опубл. 25.11.76 г., Бюлл. N43].

Измерение температуры происходит с помощью полупроводниковых тонкопленочных резисторов, размещенных на монокристаллическом упругом элементе из сапфира, являющихся дорогими и дефицитными.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей путем одновременного измерения одной схемой двух параметров, например, расхода теплоносителя и его температуры; упрощение конструкции и технологии ее изготовления за счет применения серийных проволочных резисторов и тензорезисторов, а также повышение долговечности и пожаровзрывобезопасности устройства.

Результат достигается тем, что в устройстве, включающем упругий элемент с размещенным на нем тензорезистором, мостовую схему, подключенную к источнику питания и регистрирующему прибору, упругий элемент выполнен из стали, бронзы или стеклопластика, устройство снабжено массивной пластинкой, на которой установлен второй тензорезистор, пластинка выполнена из того же материала, что и упругий элемент, устройство снабжено также вспомогательными резисторами, расположенными вне потока теплоносителя и соединенными вместе с тензорезисторами в мостовую схему.

Результат достигается также тем, что в способе регистрации неэлектрических величин, заключающемся в измерении их датчиками, размещенными в потоке теплоносителя, измерение силовых показателей производят с помощью тензорезистора, расположенного на упругом элементе, а измерение температурного показателя - с помощью тензорезистора, расположенного на массивной пластинке.

Результат достигается также тем, что для повышения долговечности и пожаровзрывобезопасности на поверхность тензорезисторов может быть нанесено эластичное теплопроводящее защитное покрытие, состав которого представляет собой ноу-хау изобретения.

На чертеже показана схема устройства для регистрации неэлектрических величин, где тензорезисторы 1, 2 и резисторы 3, 4 соединены в мостовую схему, причем тензорезисторы помещены в поток теплоносителя. Тензорезистор 1 размещен на упругом элементе, изготовленном из упругого материала, например из стали, бронзы или стеклопластика, а тензорезистор 2 установлен на массивной пластинке из того же материала, что и упругий элемент. Резисторы 3,4 расположены вне потока теплоносителя.

Сигнал от мостовой схемы фиксируется регистрирующим прибором 5, питание устройства происходит от источника питания 6.

Способ осуществляется следующим образом. При воздействии потока теплоносителя происходит деформация тензорезистора 1, размещенного на упругом элементе, что вызывает разбаланс схемы и появление сигнала, который поступает на регистрирующий прибор 5. Тензорезистор 2 выступает в данном случае в качестве датчика- компенсатора. Электрический сигнал с тензорезистора 1 может фиксировать силу, давление или расход жидкости или газа. При этом шкала регистрирующего прибора отградуирована в соответствующих единицах измерения. Одновременно по величине электрического сопротивления тензорезистора 2, расположенного на массивной пластинке, с помощью прибора 7 определяют температурный показатель теплоносителя. Включение прибора 7 производят переключателем 8.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации неэлектрических величин, включающее упругий элемент с размещенным на нем тензорезистором, мостовую схему, подключенную к источнику питания и регистрирующему прибору, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен из стали, бронзы или стеклопластика, устройство снабжено массивной пластинкой, на которой установлен второй тензорезистор, пластинка выполнена из того же материала, что и упругий элемент, устройство снабжено также вспомогательными резисторами, расположенными вне потока теплоносителя и соединенными вместе с тензорезисторами в мостовую схему.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на поверхность тензорезисторов нанесено эластичное теплопроводящее защитное покрытие.

3. Способ регистрации неэлектрических величин, заключающийся в том, что измеряют датчиками, размещенными в потоке теплоносителя, силовые и температурные показатели, измерение силовых показателей производят с помощью тензорезистора, расположенного на упругом элементе, отличающийся тем, что измерение температурного показателя производят с помощью тензорезистора, расположенного на массивной пластинке.

РИСУНКИ

Рисунок 1