Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика



Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика
Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика

 


Владельцы патента RU 2507475:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в том, что определяют ТКЧ мостовой цепи α+до и α-до при температуре t+ и t-, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δαдо+до-до). Если полученное значение Δαдо является положительным, то преобразуют положительную нелинейность ТКЧ мостовой цепи в отрицательную путем включения термозавимого резистора Rαвх. Для этого определяют входное сопротивление, а также значения ТКС входного сопротивления, ТКЧ тензорезисторов α+д и α-д при температуре t+ и t-, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δαд+д-д). Если α+д и α-д оказываются в области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, то вычисляют номинал резистора Rαвх. Включают резистор Rαвх в диагональ питания мостовой цепи. Определяют ТКЧ мостовой цепи при температуре t+ и t-, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαдо. Если Δαдо принимает отрицательное значение, то производят компенсацию мультипликативной температурной погрешности с учетом отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи путем включения термозависимого резистора Rαвых, зашунтированного термонезависимым резистором Rдвых, в выходную диагональ мостовой цепи при сопротивлении нагрузки Rн≤2кОм. Технический результат: повышение точности компенсации. 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторной датчиковой аппаратуры с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности.

Известен способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика (см. Патент на изобретение RU 2443973 C1, G01B 7/16 «Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика», опубликованный 27.02.2012 в Бюл. №6), принятый за прототип, в котором для компенсации мультипликативной температурной погрешности при сопротивлении нагрузки Rн>500кОм определяют ТКЧ мостовой цепи α+до и α-до для диапазона температур Δt+=t+-t0 и Δt-=t--t0, где t0, t+, t- - нормальная температура, верхний и нижний предел рабочего диапазона температур соответственно. Вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δαдо+до-до). Если Δαдо принимает отрицательное значение, то датчик подключают к нагрузке Rн≤2кОм. Определяют выходное сопротивление мостовой цепи и ТКС выходного сопротивления датчика. Проверяют нахождение ТКЧ мостовой цепи и его нелинейности в области применения, если данные параметры датчика оказываются в области применения способа, вычисляют требуемый номинал термозависимого резистора Rαвых и термонезависимого резистора Rдвых. Устанавливают резистор Rαвых, зашунтированный резистором Rдвых, последовательно с нагрузкой.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что нелинейность ТКЧ мостовой цепи может принимать как отрицательные, так и положительные значения, как показано в описании прототипа. Прототип позволяет производить полную компенсацию мультипликативной температурной погрешности с учетом отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи, удовлетворяющей неравенству Δαдо≤-2·10-6 1/°С.

В описании прототипа показано, что отсутствие учета нелинейности ТКЧ мостовой цепи позволяет произвести компенсацию мультипликативной температурной погрешности в одной крайней точке рабочего диапазона температур, для которой вычислялись номиналы компенсационных резисторов Rαвых и Rдвых, что позволяет получить мультипликативную чувствительность датчика к температуре в пределах ±1·10-4 1/°С в данной точке рабочего диапазона температур. В другой крайней точке рабочего диапазона температур мультипликативная чувствительность датчика к температуре составляет порядка ±2·10-4 1/°С и более, что превышает допустимое значение, которое составляет ±1·10-4 1/°С.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности, который позволил бы повысить точность компенсации мультипликативной температурной погрешности в процессе настройки при положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи.

Технический результат заключается в повышении точности в процессе настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности при положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что производят предварительное преобразование положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика в отрицательную и последующую компенсацию мультипликативной температурной погрешности в соответствии с прототипом.

Это достигается тем, что в диагональ питания мостовой цепи включают термозависимый резистор Rαвх, что дает смещение нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика в сторону отрицательных значений. Номинал термозависимого резистора Rαвx выбирают исходя из необходимости обеспечения отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи Δαдо≤-2·10-6 1/°С, при которой появляется возможность использовать прототип для компенсации температурной погрешности. Для этого, если нелинейность ТКЧ мостовой цепи является положительной, при Rн>500кОм определяют ТКЧ тензорезисторов α+д и α-д для диапазона температур Δt+ и Δt- соответственно и вычисляют нелинейность ТКЧ тензорезисторов Δαд+д-д. Определяют величину входного сопротивления Rвх, ТКС входного сопротивления α+вх, α-вх для диапазона температур Δt+ и Δt- соответственно. Проверяют принадлежность α+д и Δαд области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, заданную таблицей 3. Если α+д и Δαд удовлетворяют области, заданной таблицей 3, то вычисляют номинал термозависимого резистора Rαвх. Устанавливают резистор Rαвx в диагонали питания мостовой цепи. Вычисляют ТКЧ мостовой цепи и его нелинейность после включения термозависимого резистора Rαвx.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено влияние термозависимого резистора Rαвх на нелинейность ТКЧ мостовой цепи, на фиг.2 - область преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, на фиг.3 - схема включения резисторов Rαвx, Rαвых и Rдвых.

Способ осуществляется следующим образом.

Как показано в описании прототипа, нелинейность ТКЧ мостовой цепи включает в себя две составляющие:

1) нелинейность, вносимая тензорезисторами, установленными на упругом элементе, которая может принимать как отрицательное, так и положительное значение;

2) нелинейность, вносимая измерительной схемой, которая всегда является отрицательной при использовании мостовой цепи.

В соответствии с пунктом 2 можно получить отрицательную нелинейность ТКЧ мостовой цепи, изменив составляющую, вносимую измерительной схемой. Для этого в мостовую цепь следует включить резистор, который увеличит отрицательную составляющую нелинейности. Рассмотрим включение термозависимого резистора Rαвх.

В соответствии с прототипом выходное напряжение мостовой цепи после включения резистора Rαвх при воздействии температуры может быть представлено следующим образом:

U в ы х t = U п и т k ( k + 1 ) 2 R в х ( 1 + α в х Δ t ) ( 1 + α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( 1 + α к Δ t ) i = 1 4 ε i , ( 1 )

где Uвыхt - выходное напряжение мостовой цепи при воздействии температуры;

Uпит - напряжение питания мостовой цепи;

k=R1/R2=R3/R4 - коэффициент симметрии мостовой цепи;

Rвх - входное сопротивление мостовой цепи датчика;

αвх - ТКС входного сопротивления;

Δt=t-t0 - изменение температуры;

αд - ТКЧ тензорезисторов;

Rαвx - номинал термозависимого резистора, включенного в цепь питания;

t - воздействующая температура;

t0 - нормальная температура;

εi - относительное изменение сопротивления плеча Ri мостовой цепи;

αк - ТКС термозависимого резистора Rαвх.

Анализ знаменателя зависимости (1) позволяет сделать вывод о том, что после включения резистора Rαвx у зависимости напряжения питания от температуры будет составляющая, обратно пропорциональная росту температуры, что приведет к смещению зависимости нелинейности ТКЧ мостовой цепи в сторону отрицательных значений.

При нормальной температуре выходное напряжение датчика после включения термозависимого резистора Rαвx с учетом (1) может быть представлено следующим образом:

U в ы х = U п и т k ( k + 1 ) 2 R в х R в х + R α в х i = 1 4 ε i , ( 2 )

где Uвых - выходное напряжение мостовой цепи при нормальной температуре.

Как показано в прототипе, ТКЧ мостовой цепи может быть определен через выходные напряжения:

α д о = U в ы х t U в ы х U в ы х Δ t . ( 3 )

Подставляя (1) и (2) в (3) можно получить зависимость ТКЧ от параметров датчика:

α д о = R в х α д ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( α в х + α д α к + α в х α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( 1 + α к Δ t ) . ( 4 )

Нелинейность ТКЧ мостовой цепи может быть представлена следующим образом:

Δ α д о = α д о + α д о = R в х α д + ( 1 + α в х + Δ t + ) + R α в х ( α в х + + α д + α к + α в х + α д + Δ t + ) R в х ( 1 + α в х + Δ t + ) + R α в х ( 1 + α к Δ t + ) R в х α д ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( α в х + α д α к + α в х α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( 1 + α к Δ t ) ( 5 )

где Δt+=t+-t0, Δt-=t--t0 - положительный и отрицательный диапазон температур;

t0 - нормальная температура;

t+, t- - верхний и нижний предел рабочего диапазона температур;

α+до, α-до - ТКЧ мостовой цепи датчика при температуре t+ и t- соответственно;

α+д, α-д - ТКЧ тензорезисторов при температуре t+ и t- соответственно;

α+вх, α-вх - ТКС входного сопротивления мостовой цепи датчика при температуре t+ и t- соответственно;

Δαдо - нелинейность ТКЧ мостовой цепи.

Для оценки влияния номинала резистора Rαвx на нелинейность ТКЧ мостовой цепи была вычислена искомая Δαдо при следующих исходных данных:

1. Входное сопротивление мостовой цепи: Rвх=1000Ом;

2. ТКЧ тензорезистора принимает следующие значения: αд=(1, 5, 10)·10-4 1/°С;

3. Нелинейность ТКЧ тензорезистора принимает следующие значения: Δαд=(1, 5, 10)·10-6 1/°С;

4. ТКС входного сопротивления: αвх=5·10-4 1/°С;

5. нелинейность ТКС входного сопротивления: Δαвх+вх-вх=-5·10-6 1/°С;

6. ТКС компенсационного резистора: αк=4·10-3 1/°С;

7. Величина термозависимого резистора: Rαвx=(1, 100, 200, 300) Ом. Собранный материал представлен в таблице 1.

Таблица 1
Влияние Rαвx на нелинейность ТКЧ мостовой цепи
α+вх·10-4 1/°С Δαвх·10-6 1/°С α-д·10-4, 1/°С Δαд·10-6, 1/°С Rαвx Δαдо·10-6, 1/°С
5 -5 1 1 1 1,000
100 25,862
200 85,339
300 163,708
5 -5 1 5 1 4,998
100 29,727
200 89,097
300 167,381
5 -5 1 10 1 9,996
100 34,557
200 93,795
200 93,795
300 171,972
5 -5 5 1 1 0,688
100 -2,548
200 33,068
300 91,015
5 -5 5 5 1 4,686
100 1,316
Продолжение таблицы 1
α+вх·10-4 1/°С Δαвх·10-6 1/°С α-д·10-4, 1/°С Δαд·10-6, 1/°С Rαвx Δαдо·10-6, 1/°С
5 -5 5 5 200 36,826
300 94,688
5 -5 5 10 1 9,685
100 6,147
200 41,524
300 99,279
5 -5 10 1 1 0,299
100 -38,061
200 -32,270
300 0,149
5 -5 10 5 1 4,297
100 -34,197
200 -28,512
300 3,821
5 -5 10 10 1 9,295
100 -29,366
200 -23,815
300 8,412

Анализ данных позволяет сделать следующие выводы:

1. Нелинейность ТКЧ мостовой цепи зависит от номинала термозависимого резистора Rαвx.

2. При малых значениях номинала компенсационного резистора порядка 1Ом нелинейность ТКЧ мостовой цепи определяется нелинейностью ТКЧ тензорезисторов, установленных на упругом элементе (фиг.1).

3. Включение резистора Rαвx приводит к смещению нелинейности ТКЧ мостовой цепи в область отрицательных значений (фиг.1).

В соответствии с п.3 подбором номинала термозависимого резистора Rαвx можно преобразовать положительное значение нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательное, находящееся в области применения прототипа, которая определяется системой неравенств:

{ α д о + > 0 , 3 2 5 α в ы х + + 0 , 0 5 1 0 4 1 / С ; Δ α д о 2 , 0 1 0 6 1 / С . ( 6 )

Для получения отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи Δαдo≤-2·10-6 1/°С, позволяющей использовать прототип, для подбора номинала резистора Rαвx, следует решить уравнение:

R в х α д + ( 1 + α в х + Δ t + ) + R α в х ( α в х + + α д + α к + α в х + α д + Δ t + ) R в х ( 1 + α в х + Δ t + ) + R α в х ( 1 + α к Δ t + ) R в х α д ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( α в х + α д α к + α в х α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( 1 + α к Δ t ) = 2 , 0 1 0 6 1 / С . ( 7 )

С целью определения областей преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика в отрицательную была произведена оценка номинала термозависимого резистора Rαвх, необходимого для преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, когда это возможно. Для этого численным путем было решено уравнение (7) при следующих условиях:

1. Входное сопротивление мостовой цепи: Rвх=1000 Ом;

2. ТКЧ тензорезистора принимает значения: αд=(0…10)·10-4 1/°С;

3. нелинейность ТКЧ тензорезистора принимает следующие значения: Δαд=(0, 1, 5, 10)·10-6 1/°С;

4. ТКС входного сопротивления: αвх=(0, 1, 5)·10-4 1/°С;

5. нелинейность ТКС входного сопротивления: Δαвх=-5·10-6 1/°С;

6. ТКС компенсационного резистора: αк=4·10-3 1/°С.

При оценке области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную рассматривалось одного из предельных значений нелинейности ТКС входного сопротивления (Δαвх=-5·10-6 1/°С), поскольку ранее был проведен численный эксперимент, который позволил установить, что влияние нелинейности ТКС входного сопротивления на предельное значение нелинейности ТКЧ мостовой цепи, при котором возможно преобразование положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, во всем диапазоне возможных значений ТКС входного сопротивления и его нелинейности является малым (не более чем на 2%).

Поскольку с ростом номинала термозависимого резистора Rαвx происходит уменьшение чувствительности датчика, то при расчетах номинала резистора Rαвx следует выбирать меньший из корней.

Результаты вычислений приведены в таблице 2, в которую вносили меньший из корней уравнения (7), когда преобразование положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную возможно.

Таблица 2
Пределы области преобразования положительной нелинейности ТЧК мостовой цепи в отрицательную
α+вх·10-4, 1/°С, 1/°С Δαвх·10-6, 1/°С Δαд·10-6, 1/°С α-д·10-4, 1/°С Rαвx, ОМ
0,0 -5 0,0 1,962 корней нет
1,963 25,003
10,000 2,523
0,0 -5 1,0 2,406 корней нет
Продолжение таблицы 2
α+вх·10-4, 1/°С, 1/°С Δαвх·10-6, 1/°С Δαд·10-6, 1/°С α-д·10-4, 1/°С Rαвx, ОМ
0,0 -5 1,0 2,407 31,233
10,000 3,806
0,0 -5 5,0 3,678 корней нет
3,679 48,833
10,000 9,104
0,0 -5 10,0 4,811 корней нет
4,812 64,039
10,000 16,130
1,0 -5 0,0 2,960 корней нет
2,961 25,890
10,000 2,881
1,0 -5 1,0 3,405 корней нет
3,406 31,556
10,000 4,354
1,0 -5 5,0 4,676 корней нет
4,677 50,253
10,000 10,474
1,0 -5 10,0 5,808 корней нет
5,809 66,737
10,000 18,723
Продолжение таблицы 2
α+вх·10-4, 1/°С, 1/°С Δαвх·10-6, 1/°С Δαд·10-6, 1/°С α-д·10-4, 1/°С Rαвx, ОМ
5,0 -5 0,0 6,951 корней нет
6,952 28,662
10,000 5,926
5,0 -5 1,0 7,395 корней нет
7,396 35,216
10,000 9,114
5 -5 5,0 8,664 корней нет
8,665 55,560
10,000 24,040
5 -5 10,0 9,794 корней нет
9,795 73,748
10,000 55,274

Анализ полученных данных, приведенных в таблице 2, позволяет сделать следующие выводы:

1. Область преобразования положительной нелинейности ТКЧ тензорезисторов в отрицательную рассматриваемым схемным способом ограничена снизу (см. таблицу 3 и фиг.3).

2. Область преобразования положительной нелинейности ТКЧ тензорезисторов в отрицательную сокращается линейно с ростом положительной нелинейности ТКЧ тензорезисторов для всех значений ТКС входного сопротивления (см. фиг 2, таблица 3).

3. Область преобразования положительной нелинейности ТКЧ тензорезисторов в отрицательную сокращается с ростом ТКС входного сопротивления, при α+вх=8·10-6 1/°С преобразование положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную не возможно при αд≤10-4 1/°С (см. фиг.2, таблица 3);

Таблица 3
Области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную
Нелинейность ТКЧ тензорезистора Δαд·10-6, 1/°С Минимальное значение ТКЧ тензорезистора α+дмин·10-4, 1/°С
0,0 0,997α+вх+1,963·10-3
1,0 0,997α+вх+2,407·10-4
2,0 0,997α+вх+2,781·10-4
3,0 0,997α+вх+3,110·10-4
4,0 0,997α+вх+3,407·10-4
5,0 0,997α+вх+3,679·10-4
6,0 0,997α+вх+3,933·10-4
7,0 0,997α+вх+4,170·10-4
8,0 0,997α+вх+4,395·10-4
9,0 0,997α+вх+4,608·10-4
10,0 0,997α+вх+4,812·10-4

Для проверки правильности предложенного решения произведем расчет компенсационных элементов и мультипликативной чувствительности датчика после компенсации.

Пример

Произвести компенсацию мультипликативной температурной погрешности и определить температурные чувствительности датчика с равноплечей мостовой измерительной цепью при температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур, с учетом следующих исходных данных:

- сопротивления тензорезисторов R1=R2=R3=R4=1000 Ом;

- ТКС термозависимого резистора Rαвых: αк=4·10-3 1/°С;

- ТКС выходного сопротивления при температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур: α+вых=5·10-4 1/°С, α-вых=5,05·10-4 1/°С;

- ТКС входного сопротивления при температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур: α+вх=5·10-4 1/°С, α-вх=5,05·10-4 1/°С;

- ТКЧ тензорезисторов при температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур: α+д=1,01·10-3 1/°С, α-д=1,0·10-3 1/°С;

- суммарное относительное изменение сопротивления тензорезисторов при номинальном значении измеряемого параметра: i = 1 4 ε i = 0 , 0 1 ;

- температурный диапазон эксплуатации датчика: 20±100°С;

- напряжение питания Uпит=10 В.

Поскольку нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαд+д-д=10-5 1/°С и сопротивление источника питания пренебрежимо мало, то для обеспечения отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика следует включить термозависимый резистор Rαвх в цепь питания. Для проверки возможности применения предлагаемого схемного способа следует проверить принадлежность ТКЧ мостовой цепи и его нелинейности области, заданной таблицей 3. В соответствии с таблицей 3 и с учетом того, что Δαд=10-5 1/°С, α+вых=5·10-4 1/°С и α-д=1,0·10-3 1/°С, неравенство, определяющее область преобразования положительной нелинейности в отрицательную, примет вид:

1 0 3 1 / C > 0 , 9 9 7 α в х + + 4 , 8 1 2 1 0 4 1 / С = 9 , 8 1 0 4 1 / С .

Выполнение приведенного неравенства позволяет сделать вывод о возможности получения отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи Δαдо≤-2·10-6 1/°С рассмотренным выше схемным способом. Для выбора номинала термозависимого резистора Rαвx необходимо при подключении датчика к нагрузке с номиналом Rн>500 кОм решить уравнение (6):

1 0 3 1 . 0 1 1 0 3 1 . 0 5 + R α в х ( 5 1 0 4 + 1 , 0 1 1 0 3 4 1 0 3 + 5 , 0 5 1 0 5 ) 1 0 3 1 , 0 5 + R α в х 1 , 4 1 0 3 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + R α в х ( 5 , 0 5 1 0 4 + 1 0 3 4 1 0 3 5 , 0 5 1 0 5 ) 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + R α в х 0 , 6 = 2 1 0 6 1 / С .

Решением данной системы уравнений является номинал компенсационного резистора Rαвx=55,274 Ом.

В этом случае выходной сигнала датчика при нормальной температуре в соответствии с (2) составит:

U в ы х = 2 , 5 1 0 3 1 0 3 + 5 5 , 2 7 4 0 , 0 1 = 2 3 , 6 9 0 5 3 0 м В .

В соответствии с (1) при воздействии температур выходной сигнал составит:

U в ы х t + = 2 , 5 1 0 3 1 , 0 5 1 , 1 0 1 1 0 3 1 , 0 5 + 5 5 , 2 7 4 1 , 4 0 , 0 1 = 2 5 , 6 3 5 6 8 4 м В ;

U в ы х t = 2 , 5 1 0 3 0 , 9 4 9 5 0 , 9 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + 5 5 , 2 7 4 0 , 6 0 , 0 1 = 2 1 , 7 4 0 6 3 7 м В .

Тогда ТКЧ мостовой цепи после включения резистора Rαвх в соответствии с (3) составит:

α д о + = U в ы х t + U в ы х U в ы х Δ t + = 1 , 9 4 5 2 3 , 6 9 1 1 0 0 = 8 , 2 1 1 1 0 4 1 / С ;

α д о = U в ы х t U в ы х U в ы х Δ t = 1 , 9 4 5 2 3 , 6 9 1 1 0 0 = 8 , 2 1 1 1 0 4 1 / С .

Таким образом, включение термозависимого резистора Rαвx в цепь питания позволило получить требуемую отрицательную нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαдо=-2·10-6 1/°С. С учетом ТКС выходного сопротивления мостовой цепи (α+вых=5·10-4 1/°С), полученного значения ТКЧ мостовой цепи (α+до=8,211·10-4 1/°С) и его нелинейности система (6), определяющая область применения прототипа, примет вид:

{ 8 , 2 1 1 1 0 4 1 / С > 0 , 3 2 5 α в ы х + + 0 , 0 5 1 0 4 1 / С = 1 , 6 7 5 1 0 4 1 / С ; 2 , 0 1 0 6 1 / С 2 , 0 1 0 6 1 / С .

Приведенная система подтверждает, что в соответствиис прототипом для компенсации мультипликативной температурной погрешности можно включить термозависимый резистор Rαвых, зашунтированный термонезависимым резистором Rдвых, в выходную диагональ мостовой цепи датчика при сопротивлении нагрузки Rн≤2 кОм. Допустим, что датчик после включения компенсационных резисторов будет подключен к нагрузке Rн=2 кОм. Для вычисления номиналов компенсационных резисторов необходимо решить следующую систему уравнений в соответствии с прототипом:

{ ( 3 1 0 3 ( R α в ы х + R д в ы х ) + R α в ы х R д в ы х ) ( R α в ы х 1 , 4 + R д в ы х ) 1 , 0 8 2 1 ( R α в ы х + R д в ы х ) [ ( 2 1 0 3 + 1 0 3 1 , 0 5 ) ( R α в ы х 1 , 4 + R д в ы х ) + R α в ы х R д в ы х 1 , 4 ] 1 0 0 0 , 0 1 = 0 ; ( 3 1 0 3 ( R α в ы х + R д в ы х ) + R α в ы х R д в ы х ) ( R α в ы х 1 , 4 + R д в ы х ) 1 , 0 8 2 1 ( R α в ы х + R д в ы х ) [ ( 2 1 0 3 + 1 0 3 1 , 0 5 ) ( R α в ы х 1 , 4 + R д в ы х ) + R α в ы х R д в ы х 1 , 4 ] 1 0 0 0 , 0 1 ( 3 1 0 3 ( R α в ы х + R д в ы х ) + R α в ы х R д в ы х ) ( R α в ы х 0 , 6 + R д в ы х ) 0 , 9 1 7 7 ( R α в ы х + R д в ы х ) [ ( 2 1 0 3 + 1 0 3 0 , 9 4 9 5 ) ( R α в ы х 0 , 6 + R д в ы х ) + R α в ы х R д в ы х 0 , 6 ] ( 1 0 0 ) 0 , 0 1 = 0 .

Решением данной системы уравнений является следующие номиналы компенсационных элементов: Rαвых=619,501 Ом и Rдвых=547016,800 Ом.

Электрическая схема после включения компенсационных резисторов примет вид, представленный на фиг.3.

Для оценки мультипликативной чувствительности следует вычислить выходной сигнал датчика при нормальных условиях и при воздействии температуры. При нормальной температуре сопротивление резистора Rαвых, зашунтированного резистором Rдвых, в соответствии с прототипом составит:

R э = R α в ы х R д в ы х R α в ы х + R д в ы х = 6 1 9 , 5 0 1 5 4 7 0 1 6 , 8 0 0 6 1 9 , 5 0 1 + 5 4 7 0 1 6 , 8 0 0 = 6 1 8 , 8 0 0 О м .

Следовательно, выходное напряжение в соответствии с прототипом составит:

U в ы х = U п и т k ( k + 1 ) 2 R в х R в х + R α в х R н R н + R в ы х + R э i = 1 4 ε i = = 2 , 5 1 0 3 1 0 + 3 5 5 , 2 7 4 2 1 0 3 2 1 0 3 + 1 0 3 + 6 1 8 , 8 0 0 0 , 0 1 = 1 3 , 0 9 3 0 3 1 м В .

t+=120°C:

R э = R α в ы х ( 1 + α к Δ t + ) R д в ы х R α в ы х ( 1 + α к Δ t + ) + R д в ы х = 6 1 9 , 5 0 1 1 , 4 5 4 7 0 1 6 , 8 0 0 6 1 9 , 5 0 1 1 , 4 + 5 4 7 0 1 6 , 8 0 0 = 8 6 5 , 9 2 8 О м ;

U в ы х t + = U п и т k ( k + 1 ) 2 R в х ( 1 + α в х + Δ t + ) ( 1 + α д + Δ t + ) R в х ( 1 + α в х + Δ t + ) + R α в х ( 1 + α к + Δ t + ) R н R н + R в ы х ( 1 + α в ы х + Δ t + ) + R э i = 1 4 ε i = = 2 , 5 1 0 3 1 , 0 5 1 , 1 0 1 1 0 3 1 , 0 5 + 5 5 , 2 7 4 1 , 4 2 1 0 3 2 1 0 3 + 1 0 3 1 , 0 5 + 8 6 5 , 9 2 8 0 , 0 1 = 1 3 , 0 9 3 0 3 1 м В .

При t-=-80°C:

R э = R α в ы х ( 1 + α к Δ t ) R д в ы х R α в ы х ( 1 + α к Δ t ) + R д в ы х = 6 1 9 , 5 0 1 0 , 6 5 4 7 0 1 6 , 8 0 0 6 1 9 , 5 0 1 0 , 6 + 5 4 7 0 1 6 , 8 0 0 = 3 7 1 , 4 4 8 м В ;

U в ы х t = U п и т k ( k + 1 ) 2 R в х ( 1 + α в х Δ t ) ( 1 + α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( 1 + α к Δ t ) R н R н + R в ы х ( 1 + α в ы х Δ t ) + R э i = 1 4 ε i = = 2 , 5 1 0 3 0,9495 0,9 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + 5 5 , 2 7 4 0 , 6 2 1 0 3 2 1 0 3 + 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + 3 7 1 , 4 4 8 0 , 0 1 = 1 3 , 0 9 3 0 3 1 м В

Тогда мультипликативные температурные чувствительности датчика составят:

S k t + = U в ы х t + U в ы х U в ы х Δ t + = 0 1 / C ;

S k t = U в ы х t U в ы х U в ы х Δ t = 0 1 / 0 1 / C .

Таким образом, полученная после компенсации чувствительность значительно меньше предельно допустимого значения температурной чувствительности (Sktдоп=10-4 1/°С).

Предлагаемый способ полной компенсации мультипликативной температурной погрешности показал высокую точность компенсации при положительной нелинейности температурной характеристики девиации выходного сигнала датчика, которая зависит только от точности изготовления компенсационных резисторов и точности определения физических характеристик тензорезисторов.

Способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика, заключающийся в том, что при сопротивлении нагрузки Rн>500 кОм определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи α+до и α-до для диапазона температур Δt+=t+-t0 и Δt-=t--t0, где t0, t+, t- - нормальная температура, верхний и нижний предел рабочего диапазона температур соответственно, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαдо+до-до, если нелинейность ТКЧ мостовой цепи принимает отрицательное значение, то при сопротивлении нагрузки Rн≤2 кОм определяют выходное сопротивление мостовой цепи, ТКС выходного сопротивления мостовой цепи для диапазона температур Δt+ и Δt-, проверяют нахождение ТКЧ мостовой цепи и нелинейности ТКЧ мостовой цепи в области применения и, если параметры датчика находятся в области применения, вычисляют номинал резисторов Rαвых и Rдвых, устанавливают термозависимый резистор Rαвых, зашунтированный термонезависимым резистором Rдвых, в выходную диагональ мостовой цепи датчика, отличающийся тем, что, если нелинейность ТКЧ мостовой цепи принимает положительное значение, то после определения нелинейности ТКЧ мостовой цепи и до определения выходного сопротивления мостовой цепи, а также ТКС выходного сопротивления мостовой цепи преобразуют положительную нелинейность ТКЧ мостовой цепи в отрицательную путем включения термозависимого резистора Rαвх в диагональ питания мостовой цепи, для чего определяют при Rн>500 кОм ТКЧ тензорезисторов α+д и α-д для диапазона температур Δt+ и Δt- соответственно, вычисляют нелинейность ТКЧ тензорезисторов Δαд+д-д, определяют величину входного сопротивления Rвx, ТКС входного сопротивления α+вх, α-вх для диапазона температур Δt+ и Δt- соответственно, выявляют нахождение α+д и Δαд в области, заданной таблицей

Нелинейность ТКЧ тензорезистора Δαд·10-6, 1/°С Минимальное значение ТКЧ тензорезистора α+дмин·10-4, 1/°С
0,0 0,997α+вх+1,963·10-3
1,0 0,997α+вх+2,407·10-4
2,0 0,997α+вх+2,781·10-4
3,0 0,997α+вх+3,110·10-4
4,0 0,997α+вх+3,407·10-4
5,0 0,997α+вх+3,679·10-4
6,0 0,997α+вх+3,933·10-4
7,0 0,997α+вх+4,170·10-4
8,0 0,997α+вх+4,395·10-4
9,0 0,997α+вх+4,608·10-4
10,0 0,997α+вх+4,812·10-4

если α+д и Δαд удовлетворяют условиям, приведенным в таблице, определяют величину номинала термозависимого резистора Rαвx, решая уравнение:
R в х α д + ( 1 + α в х + Δ t + ) + R α в х ( α в х + + α д + α к + α в х + α д + Δ t + ) R в х ( 1 + α в х + Δ t + ) + R α в х ( 1 + α к Δ t + ) R в х α д ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( α в х + α д α к + α в х α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R α в х ( 1 + α к Δ t ) = 2 , 0 1 0 6 1 / o С ,
включают термозависимый резистор Rαвx в диагональ питания мостовой цепи датчика, определяют ТКЧ мостовой цепи датчика и его нелинейность после включения термозависимого резистора Rαвx.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контроля технического состояния обсадных колонн, насосно-компрессорных труб и других колонн нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является повышение точности и достоверности выявления наличия и местоположения поперечных и продольных дефектов конструкции скважины и подземного оборудования как в магнитных, так и в немагнитных первом, втором и последующих металлических барьерах.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в том, что при сопротивлении нагрузки Rн>500 кОм определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи и при температуре t+, и t-, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, и нелинейность ТКЧ мостовой цепи .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в прочностных испытаниях для определения напряженного состояния конструкций и в качестве чувствительного элемента в датчиках механических величин (силы, давления, веса, перемещения и т.д.).

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензометрии. Технический результат заключается в расширении области практического применения стенда и тензоэлемента, обеспечении мобильности стенда.

Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам измерения проявления горного давления, а именно к датчикам для измерения натяжения анкера. .

Тензометр // 2483277
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для продолжительных измерений напряженно-деформированного состояния морских ледостойких сооружений.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к диагностике и мониторингу состояния конструкции зданий или других инженерно-строительных сооружений в процессе строительства и эксплуатации.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин (температуры, давления, деформации).

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах измерения, содержащих в своем составе тензорезисторные мостовые датчики и инструментальные усилители, запитанные от однополярного источника постоянного тока.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в том, что определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи α+ до и α- до при температуре t+ и t-, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δαдо=α+ до-α- до). Если полученное значение Δαдо является положительным, то преобразуют положительную нелинейность ТКЧ мостовой цепи в отрицательную путем включения термонезависимого резистора Ri. Для этого определяют входное сопротивление, а также значения ТКС входного сопротивления, ТКЧ тензорезисторов α+ д и α- д при температуре t+ и t-, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δαд=α+ д-α- д). Если α+ д и Δαд оказываются в области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, то вычисляют номинал резистора Ri. Включают резистор Ri в диагональ питания мостовой цепи. Определяют ТКЧ мостовой цепи при температуре t+ и t-, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαдо. Если Δαдо принимает отрицательное значение, то производят компенсацию мультипликативной температурной погрешности с учетом отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи путем включения термозависимого резистора Rαвых, зашунтированного термонезависимым резистором Rдвых, в выходную диагональ мостовой цепи при сопротивлении нагрузки Rн≤2 кОм. Технический результат: повышение точности компенсации. 3 табл., 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в том, что при сопротивлении нагрузки Rн>500кОм определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи α+ до и α- до при температуре t+ и t-, соответствующей верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур, и нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δαдо=α+ до-α- до). Если полученное значение Δαдо является положительным, то преобразуют положительную нелинейность ТКЧ мостовой цепи в отрицательную путем включения термонезависимого резистора Ri в диагональ питания и одновременного шунтирования входного сопротивления термозависимым шунтом, который образован последовательным включением термозависимого резистора Rαвx и термонезависимого резистора Rдвх. Для этого определяют входное сопротивление и ТКС входного сопротивления, а также ТКЧ тензорезисторов α+ д и α- д при температуре t+ и t- и вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи (Δαд=α+ д-α- д). Если α+ д и Δαд оказываются в области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, то принимают номинал термозависимого шунта равным входному сопротивлению, а номинал резистора Ri, равным 100 Ом. Вычисляют номиналы резисторов Rαвх и Rдвх. Включают резисторы Ri, Rαвх и Rдвх в диагональ питания мостовой цепи. Определяют ТКЧ мостовой цепи при температуре t+ и t-, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαдо. Если Δαдо принимает отрицательное значение, то производят компенсацию мультипликативной температурной погрешности с учетом отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи путем включения термозависимого резистора Rαвых, зашунтированного термонезависимым резистором Rдвых, в выходную диагональ мостовой цепи при сопротивлении нагрузки Rн≤2кОм. Технический результат: повышение точности компенсации. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения деформаций и напряжений на поверхности деталей машин, подвергающихся циклическому нагружению. Целью изобретения является повышение чувствительности датчиков, изготавливаемых из фольги и применяемых для контроля циклических деформаций. Для достижения указанной цели используют липкую фольгу из пластичного металла, например алюминиевый скотч. Фольгу разрезают на фрагменты, растягивают в пределах упругих деформаций и в таком состоянии с помощью клеящего слоя фольги наклеивают на контролируемые поверхности деталей. Хвостовые участки фрагментов жестко фиксируют на поверхности детали механическим или иным известным способом. После чего в поперечной плоскости посередине длины фрагмента фольги выполняют сквозные прорези и отверстия. Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств для контроля циклических деформаций деталей машин, возникающих в процессе их эксплуатации. Возрастает оперативность контроля за счет повышения чувствительности датчиков к малым величинам циклических деформаций. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций немагнитных материалов. Способ измерения деформаций из немагнитных материалов характеризуется тем, что на поверхности или внутри объекта размещают постоянные дипольные источники магнитного поля, например на основе магнитов из сплава неодим-железо-бор, при этом для вычисления параметров линейной (вдоль прямой линии) деформации используют как минимум два магнита не лежащие в одной точке, для вычисления параметров плоской деформации - минимум три магнита, не лежащие на одной прямой, для вычисления параметров объемной деформации - минимум четыре магнита, не лежащие в одной плоскости. Возле поверхности исследуемого объекта напротив каждого источника устанавливают систему датчиков, позволяющих измерить по 1, 2, 3 компоненты вектора индукции магнитного поля в нескольких точках, сосредоточенных в малой по сравнению с расстоянием до источников поля области пространства, или в качестве системы датчиков используют одно-, двух- или трехосевой датчик с системой 3D-позиционирования, сигналы с датчиков усиливают и преобразуют в цифровой вид, численные данные измерений: координаты точек измерения и значения компонент векторов индукции магнитного поля в них в лабораторной системе координат обрабатывают компьютерной программой, по полученным данным решают обратную задачу для системы слабо взаимодействующих магнитов и определяют их местоположение в лабораторной системе координат и векторы магнитных моментов в лабораторной системе координат до и после деформирования объекта, и, сравнивая эти решения, вычисляют параметры деформации. Описана установка для предлагаемого способа. Технический результат - возможность измерения линейной (вдоль прямой линии), плоской (в плоскости) и объемной (в пространстве) деформации объектов из немагнитных материалов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности. Сущность: при сопротивлении нагрузки Rн≥500 кОм определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи α д о + и α д о − при температурах t+ и t-, соответствующих верхнему и нижнему пределу рабочего диапазону температур, и нелинейность ТКЧ мостовой цепи ( Δ α д о = α д о + − α д о − ) . Если полученное значение ∆αдо является положительным, то преобразуют положительную нелинейность ТКЧ мостовой цепи в отрицательную. Для этого определяют входное сопротивление и его температурный коэффициент сопротивления (ТКС), а также ТКЧ тензорезисторов α д + и α д − при температурах t+ и t- и вычисляют нелинейность ТКЧ тензорезисторов ( Δ α д = α д + − α д − ) . Вычисляют номинал термозависимого резистора Rαвх, и термонезависимых резисторов Rдвх, и Ri. Устанавливают резистор Ri в диагональ питания мостовой цепи, входное сопротивление которой шунтируют последовательно соединенными резисторами Rαвх и Rдвх. Определяют ТКЧ мостовой цепи при температурах t+ и t-, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи ∆αдо. Если нелинейность ТКЧ принимает отрицательное значение, удовлетворяющее неравенству ∆αдо≤-2·10-6 1/°C, то производят компенсацию мультипликативной температурной погрешности путем вычисления и включения термозависимого резистора Rαвых, зашунтированного термонезависимым резистором Rдвых, в выходную диагональ мостовой цепи последовательно с нагрузкой. Технический результат: повышение точности настройки при положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способу измерения прогиба металлических, деревянных и других по материалу балок при поперечном изгибе от эксплуатационной нагрузки и других причин в процессе эксплуатации балки. Способ неразрушающего измерения прогиба балок заключается в том, что на поверхностях верхнего и нижнего поясов балки в месте наибольшего прогиба Δ0 наклеивают тензорезисторы с одинаковыми характеристиками непосредственно на подготовленную поверхность верхнего и нижнего поясов балки. Рабочие и компенсационные тензорезисторы наклеивают в количестве от 3 до 5 штук в каждом поясе на участке длиной от 15 до 25 см с наибольшим прогибом Δ0. Рабочие тензорезисторы крепят вдоль главных напряжений σ вдоль балки, а компенсационные - между рабочими тензорезисторами поперек балки, защищают их от различных воздействий эпоксидной смолой, монтируют мостовые схемы для каждой пары тензорезисторов (рабочих и компенсационных) и соединяют провода от них с тензостанцией; измеряют начальное сопротивление R0 рабочих тензорезисторов, при этом прогиб балки Δ(t) в любой момент времени t определяют по формуле: Δ(t)=Δ0+r·(|ΔR1(t)|+|ΔR2(t)|), где Δ0 - начальный наибольший прогиб балки в момент времени t=0, измеренный с помощью высокоточной геодезической рейки и нивелира до наклейки тензорезисторов; r - постоянный коэффициент, зависящий от расчетных схем и размеров балки. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для измерения динамических деформаций содержит измерительные тензорезисторы, опорные резисторы, усилитель, электронно-вычислительную машину с программным обеспечением, источник постоянного напряжения, эталонный резистор, коммутатор, блок управления, аналоговую программируемую многофункциональную плату с программным обеспечением, подключенную к ЭВМ. Программируемая плата может быть подключена к ЭВМ интерфейсом USB или путем установки в слот расширения PCI или PCIExpress, а устройство может быть снабжено устройством сопряжения, при этом подключение источника питания к первому аналоговому входу платы, второго вывода усилителя к аналоговому выходу платы, входа блока управления к цифровому выходу платы, выхода усилителя к аналоговому входу платы производится через соответствующие входы и выходы устройства сопряжения, связанного интерфейсом с совместимым разъемом указанной платы. Технический результат - расширение диапазона измеряемых величин и линейности выходной характеристики, повышение надежности функционирования устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторной датчиковой аппаратуры с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности. В диагональ питания мостовой цепи устанавливают термозависимый технологический резистор Rαm, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα. Параллельно резистору Rαm устанавливают перемычку. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при нормальной температуре t0, а также температуре t+, соответствующей верхнему пределу рабочего диапазона температур, и t-, соответствующей нижнему пределу рабочего диапазона температур. На основе проведенных измерений вычисляют ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи α ∂  изм + и α ∂  изм − при температурах t+ и t- соответственно, а также нелинейность ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи ( Δ α ∂  изм = α ∂  изм + − α ∂  изм − ) . Измеряют входное сопротивление мостовой цепи датчика. Включают термонезависимый резистор Ri=0,5·Rвх. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при температурах t0, t+ и t-. На основе проведенных измерений вычисляют ТКС входного сопротивления при температурах t+ и t-. Отключают резистор Ri и снимают перемычку с резистора Rαm. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при температурах t0, t+ и t-. На основе выполненных измерений вычисляют ТКС технологического термозависимого резистора Rαm при температурах t+ и t-. Если ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи и его нелинейность принадлежат области применения способа, то вычисляют номинал термозависимого резистора Rα и термонезависимого резистора R∂ с использованием полученных значений ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи, ТКС входного сопротивления и ТКС технологического термозависимого резистора. Технологический термозависимый резистор Rαm заменяют резистором Rα путем частичного задействования. Шунтируют резистор Rα термонезависимым резистором R∂. Технический результат заключается в повышении точности компенсации мультипликативной температурной погрешности с учетом отрицательной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика с использованием широко распространенной измерительной аппаратуры. 1 з.п. ф-лы

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: в выходную диагональ мостовой цепи устанавливают термозависимый технологический резистор Rαm, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα. Параллельно резистору Rαm устанавливают перемычку. Измеряют выходное сопротивление мостовой цепи Rвых. Датчик подключают к низкоомной нагрузке Rн=2·Rвых. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при нормальной температуре t0, а также температуре t+, соответствующей верхнему пределу рабочего диапазона температур, и t-, соответствующей нижнему пределу рабочего диапазона температур. Повторяют измерения после подключения датчика к низкоомной нагрузке R н ' = R в ы х . На основе измеренных значений начального разбаланса и выходного сигнала датчика вычисляют ТКЧ мостовой цепи α д   и з м + , и α д   и з м − и ТКС выходного сопротивления при температурах t+ и t- соответственно, а также нелинейность ТКЧ мостовой цепи ( Δ α д   и з м = α д   и з м + − α д   и з м − ). Снимают перемычку с резистора Rαm. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при температурах t0, t+ и t-. На основе измеренных значений начального разбаланса и выходного сигнала датчика вычисляют ТКС термозависимого резистора Rαm при температурах t+ и t-. Если ТКЧ мостовой цепи и его нелинейность принадлежат области применения способа, то вычисляют номинал термозависимого резистора Rα и термонезависимого резистора R∂. Технологический термозависимый резистор Rαm заменяют резистором Rα путем частичного задействования резистора Rαm. Шунтируют резистор Rα термонезависимым резистором R∂. Технический результат: повышение точности компенсации. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при настройке тензорезисторной датчиковой аппаратуры с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности. В диагональ питания мостовой цепи устанавливают термозависимый технологический резистор Rαт, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα. Параллельно резистору Rαт устанавливают перемычку. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при нормальной температуре t0, а также температуре t+, соответствующей верхнему пределу рабочего диапазона температур, и t-, соответствующей нижнему пределу рабочего диапазона температур. На основе проведенных измерений вычисляют ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи α д   и з м + и α д   и з м − при температурах t+ и t- соответственно, а также нелинейность ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи ( Δ α д   и з м = α д   и з м + − α д   и з м − ) . Измеряют входное сопротивление мостовой цепи датчика. Включают термонезависимый резистор Ri=0,5·Rвх. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при температурах t0, t+ и t-. На основе проведенных измерений вычисляют ТКС входного сопротивления при температурах t+ и t-. Отключают резистор Ri и снимают перемычку с резистора Rαт. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при температурах t0, t+ и t-. На основе выполненных измерений вычисляют ТКС технологического термозависимого резистора Rαт при температурах t+ и t-. Если ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи и его нелинейность принадлежат области применения способа, то вычисляют номинал термозависимого резистора Rα и термонезависимого резистора Rш с использованием полученных значений ТКЧ тензорезисторов мостовой цепи, ТКС входного сопротивления и ТКС резистора Rαт. Резистор Rαт заменяют резистором Rα путем частичного задействования. Шунтируют входное сопротивление мостовой цепи термонезависимым резистором Rш. Технический результат заключается в повышении точности компенсации мультипликативной температурной характеристики выходного сигнала датчика. 1 з.п. ф-лы.
Наверх