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 2507476:

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

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+до-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+д-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 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, G01В 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>500 кОм 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 (Δαдo+дo-дo). Если Δαдо принимает отрицательное значение, то датчик подключают к нагрузке Rн<2 кОм. Определяют выходное сопротивление мостовой цепи и ТКС выходного сопротивления датчика. Проверяют нахождение ТКЧ мостовой цепи и его нелинейности в области применения способа, если данные параметры датчика оказываются в области применения, 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 термонезависимый резистор Ri, что дает смещение нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика в сторону отрицательных значений. Номинал резистора Ri выбирают исходя из необходимости обеспечения отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи Δαдо≤2·10-6 1/°С, которая допускает использование прототипа для компенсации температурной погрешности. Для этого, если нелинейность ТКЧ мостовой цепи является положительной, при Rн>500 кОм 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 термонезависимого резистора Ri. Устанавливают резистор Ri в диагонали питания мостовой цепи. Вычисляют ТКЧ мостовой цепи и его нелинейность после включения термозависимого резистора Rαвх.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено влияние термонезависимого резистора Ri на нелинейность ТКЧ мостовой цепи, на фиг.2 - область преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, на фиг.3 - схема включения резисторов Ri, 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.

При включении термонезависимого резистора Ri в цепь питания мостовой цепи, уменьшение входного сопротивления при воздействии температуры, обусловленное отрицательной нелинейностью зависимости входного сопротивления мостовой цепи от температуры, приведет к уменьшению напряжения питания, внося отрицательную нелинейность в температурную характеристику выходного сигнала. В соответствии с прототипом выходное напряжение мостовой цепи после включения резистора Ri 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 i j = 1 4 ε j , ( 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;

Ri - номинал термонезависимого резистора, включенного в цепь питания;

t - воздействующая температура;

t0 - нормальная температура;

εj - относительное изменение сопротивления плеча Rj мостовой цепи.

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

При нормальной температуре выходное напряжение датчика после включения резистора Ri 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 i j = 1 4 ε j , ( 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 i ( α в х + α д + α в х α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R i . ( 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 i ( α в х + + α д + + α в х + α д + Δ t + ) R в х ( 1 + α в х + Δ t + ) + R i R в х α д ( 1 + α в х Δ t ) + R i ( α в х + α д + α в х α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R i , ( 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;

Δαдo - нелинейность ТКЧ мостовой цепи.

Для оценки влияния номинала резистора Ri на нелинейность ТКЧ мостовой цепи была вычислена нелинейность ТКЧ мостовой цепи по формуле (5) при следующих исходных данных:

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

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

3. Нелинейность ТКЧ тензорезисторов принимает следующие значения: Δαд+д-д=(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 термонезависимого резистора: Ri=(1, 100, 300, 500)Ом. Собранный материал представлен в таблице 1.

Таблица 1
Влияние Ri 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 Ri Δαдо·10-6, 1/°С
5 -5 1 1 1 0,955
100 -2,720
300 -6,803
500 -8,537
5 -5 1 5 1 4,955
100 1,298
300 -2,758
500 -4,472
5 -5 1 10 1 9,955
100 6,320
300 2,297
500 0,608
5 -5 5 1 1 0,995
100 0,944
300 2,492
500 4,883
5 -5 5 5 1 4,995
100 4,962
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 Ri Δαдо·10-6, 1/°С
5 -5 5 5 300 6,536
500 8,947
5 -5 5 10 1 9,995
100 9,983
300 11,592
500 14,028
5 -5 10 1 1 1,045
100 5,524
300 14,110
500 21,657
5 -5 10 5 1 5,045
100 9,542
300 18,154
500 25,722
5 -5 10 10 1 10,046
100 14,563
300 23,210
500 30,802

Анализ данных позволяет сделать следующие выводы:

1. С увеличением номинала резистора R(нелинейность ТКЧ мостовой цепи смещается в область отрицательных значений (таблица 1 и фиг.1).

2. С увеличением ТКЧ тензорезисторов и его нелинейности происходит смещение нелинейности ТКЧ мостовой цепи в область положительных значений (таблица 1 и фиг.1).

3. Включение термонезависимого резистора Ri в цепь питания позволяет получить отрицательное значение нелинейности ТКЧ мостовой цепи при положительной нелинейности ТКЧ тензорезисторов.

4. При малых номиналах резистора Ri, порядка 1 Ом и менее нелинейность ТКЧ мостовой цепи определяется нелинейностью ТКЧ тензорезисторов.

5. С увеличением номинала резистора R(максимальное значение отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи возрастает; при Ri=100 Ом отрицательная нелинейность может достигать Δαдo=-3,7·10-6 1/°С, при Ri=500 Ом данная нелинейность достигнет Δαдо=-12,8·10-6 1/°С.

Таким образом, подбирая номинал термонезависимого резистора Ri можно обеспечить преобразование положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную.

Номинал термонезависимого резистора Ri следует определять исходя из необходимости обеспечения отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи, которая удовлетворяет следующей системе, определяющей область применения прототипа:

{ 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 определения номинала резистора Ri с целью получения нелинейности ТКЧ мостовой цепи Δαдо≤-2·10-6 1/°С необходимо с учетом зависимости (5) решить следующее уравнение:

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

С целью определения областей преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика в отрицательную была произведена оценка номинала термонезависимого резистора Ri, 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 следующих значения: Δαд=(0…10)·10-6 1/°С;

4. ТКС входного сопротивления: αвх=(0, 0,5, 1,3, 10)·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 Ri происходит уменьшение чувствительности датчика, то при расчетах номинала резистора Ri следует выбирать меньший из корней.

Результаты вычислений сведены в таблицу 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 ТКЧ 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 Ri, Ом
0 -5 0 0,000 666
10,000 800
0 -5 1 0,000 1499
10,000 1999
0 -5 2 0,000 3,998
10,000 7996
0 -5 3 0,000 Корней нет
0,5 -5 0 0,000 598
1,216 1000
2,857 9660379
2,858 Корней нет
0,5 -5 1 0,000 1345
1,899 2332103
1,900 Корней нет
0,5 -5 2 0,000 3603
0,942 3831209
0,943 Корней нет
0,5 -5 3 0,000 Корней нет
1 -5 0 0,000 449
продолжение таблица 2
α+вх·10-4, 1/°C, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α-д·10-4, 1/°C Ri, Ом
1 -5 0 1,000 999
1,464 33614
1,465 Корней нет
1 -5 1 0 983
0,020 1000
0,970 601254
0,971 Корней нет
1 -5 2 0,000 2542
0,478 18979006
0,479 Корней нет
1 -5 3 0,000 Корней нет
3 -5 0 0,000 102
1,852 488
1,853 Корней нет
3 -5 1 0,000 170
1,397 653
1,398 Корней нет
3 -5 5 0,000 996
0,001 999
3 -5 5 0,002 1001
0,085 1534
продолжение таблицы 2
α+вх·10-4, 1/°C, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α-д·10-4, 1/°C Ri, Ом
3 -5 5 0,086 Корней нет
3 -5 6 0,000 Корней нет
10 -5 0 0,000 10
8,282 106
8,283 Корней нет
10 -5 1 0,000 15
7,830 136
7,831 Корней нет
10 -5 5 0,000 36
6,523 227
6,524 Корней нет
10 -5 10 0,000 66
5,344 316
5,345 Корней нет

Увеличение номинала резистора Ri приводит к уменьшению чувствительности датчика, компенсируемому за счет увеличения напряжения питания мостовой цепи. В связи со сложностью компенсации уменьшения чувствительности более чем в два раза путем изменения напряжения питания следует брать термонезависимый резистор Ri с номиналом не более величины входного сопротивления мостовой цепи датчика (Ri≤Rвх). При учете данного ограничения преобразование положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную возможно в ограниченной области, представленной на фиг.2 и в таблице 3.

Анализируя ограничение области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную можно сформулировать следующие выводы:

1. Область применения рассматриваемой схемы для преобразования положительной нелинейности ТКЧ тензорезисторов в отрицательную с учетом ограничения Ri≤Rвх ограничена сверху (см. фиг.3);

2. Область применения рассматриваемой схемы сокращается при уменьшении ТКС входного сопротивления мостовой цепи от αвх=10-3 1/°С до αвх=10-4 1/°С (см. фиг.3);

3. С ростом нелинейности ТКЧ тензорезисторов от Δαд=0 1/°С до Δαд=10-5 1/°С область преобразования рассматриваемой схемы сокращается на 35% от области преобразования при Δαд=0 1/°С (см. фиг.3);

4. С ростом ТКЧ мостовой цепи область преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную сокращается при Δαд≥10-4 1/°С (см. фиг.3).

Таблица 3
Область преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную
Нелинейность ТКЧ тензорезистора Δαд·10-6, 1/°С ТКС входного сопротивления, α+вх·10-4, 1/°С Максимальное значение ТКЧ тензорезистора α+дмакс·10-4, 1/°C
0,0 0-0,5 -17,5700αвх+10-3
0,5-1,0 -0,4280α+вх+1,429·10-4
1,0-3,0 0,4255α+вх+0,5755·10-4
3,0-10,0 0,9186α+вх-0,9037·10-4
1,0 1,0-3,0 0,6885α+вх-0,6685·10-4
3,0-10,0 0,9190α+вх-1,3600·10-4
Продолжение таблицы 3
Нелинейность ТКЧ тензорезистора Δαд·10-6, 1/°С ТКС входного сопротивления, α+вх·10-4, 1/°С Максимальное значение ТКЧ тензорезистора α+дмакс·10-4, 1/°C
2,0 1,8-3,0 0,7767α+вх-1,3170·10-4
3,0-10,0 0,9191α+вх-1,7444·10-4
3,0 2,2-3,0 0,7488α+вх-1,5743·10-4
3,0-10,0 0,9197α+вх-2,0871·10-4
4,0 2,7-10,0 0,9239α+вх-2,4357·10-4
5,0 3,0-10,0 0,9317α+вх-2,7941·10-4
6,0 3,4-10,0 0,9367α+вх-3,1067·10-4
7,0 3,7-10,0 0,9411α+вх-3,3981·10-4
8,0 4,0-10,0 0,9447α+вх-3,6677·10-4
9,0 4,2-10,0 0,9481α+вх-3,9240·10-4
10,0 4,4-10,0 0,9511α+вх-4,1667·10-4

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:

- сопротивление 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=1,75·10-4 1/°С, α-д=1,7·10-4 1/°С;

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

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

- напряжение питания Uпит=10В.

Поскольку нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαд+д-д=5·10-6 1/°С и сопротивление источника питания пренебрежимо мало, то для обеспечения отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика следует включить термонезависимый резистор Ri 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 α-д=1,7·10-4 1/°С, α+вх=5·10-4 1/°С и Δαд=5·10-6 1/°С, неравенство, определяющее область преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, примет вид:

1 , 7 1 0 4 1 / С < 0 , 9 3 1 7 α в х + 2 , 7 9 4 1 1 0 4 = 1 , 8 6 4 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. Сам датчик должен быть подключен к нагрузке с номиналом Rн>500 кОм. Для определения требуемого номинала резистора Ri необходимо при подключении датчика к нагрузке с номиналом Rн>500 кОм решить уравнение (7):

1 0 3 1 , 7 5 1 0 4 1 , 0 5 + R i ( 5 1 0 4 + 1 , 7 5 1 0 4 + 8 , 7 5 1 0 6 ) 1 0 3 1 , 0 5 + R i 1 0 3 1 , 7 1 0 4 0 , 9 4 9 5 + R i ( 5 , 0 5 1 0 4 + 1 , 7 1 0 4 8 , 5 8 5 1 0 6 ) 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + R i = 2 , 0 1 0 6 1 / C .

Решением уравнения является номинал Ri=451,880 Ом. Для последующей компенсации мультипликативной погрешности необходимо определить ТКЧ мостовой цепи после включения резистора Ri, что требует вычисления выходного напряжения, когда датчик работает в режиме холостого хода. При нормальной температуре выходной сигнала мостовой цепи в соответствии (2) составит:

U в ы х = 2 , 5 1 0 3 1 0 3 + 4 5 1 , 8 8 0 0 , 0 1 = 1 7 , 2 1 9 0 5 4 м В

В соответствии с (1) при температуре t+=120°С выходное напряжение составит:

U в ы х t + = 2 , 5 1 0 3 1 , 0 5 1 , 0 1 7 5 1 0 3 1 , 0 5 + 4 5 1 , 8 8 0 0 , 0 1 = 1 7 , 7 8 3 9 6 1 м В

а при t-=-80°С выходное напряжение датчика составит:

U в ы х t = 2 , 5 1 0 3 0 , 9 4 9 5 0 , 9 8 3 0 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + 4 5 1 , 8 8 0 0 , 0 1 = 1 6 , 6 5 0 7 0 3 м В

С учетом вычисленных значений выходных напряжений ТКЧ мостовой цепи при температуре t+=120°С составит:

α д о + = U в ы х t + U в ы х U в ы х Δ t + = 0 , 5 6 4 9 0 7 1 7 , 2 1 9 0 5 4 1 0 0 = 3 , 2 8 1 1 0 4 1 / С

При температуре t-=-80°С ТКЧ мостовой цепи составит:

α д о = U в ы х U в ы х U в ы х Δ t = 0 , 5 6 8 3 5 1 1 7 , 2 1 9 0 5 4 ( 1 0 0 ) = 3 , 3 0 1 1 0 4 1 / С

Таким образом, включение термонезависимого резистора Ri в цепь питания позволило получить требуемую отрицательную нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δαдо=-2·10-6 1/°С. С учетом ТКС выходного сопротивления (α+вх=5·10-4 1/°С), полученного значения ТКЧ мостовой цепи (α+до=3,281·10-4 1/°С) система (6), определяющая область применения прототипа, примет вид:

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

Приведенная система подтверждает, что в соответствии с прототипом для компенсации мультипликативной температурной погрешности можно включить термозависимый резистор Rαвых, зашунтированный термонезависимым резистором Rдвых, в выходную диагональ мостовой цепи датчика. Сопротивление нагрузки должно составлять Rн≤2кОм. Допустим, что датчик после включения компенсационных резисторов будет подключен к нагрузке Rн=2кОм. 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 3 2 8 ( 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 3 2 8 ( 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 6 7 0 ( 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 являются следующие номиналы компенсационных резисторов: Rαвых=132,735Ом, Rдвых=51102,770Ом. Электрическая схема после включения компенсационных резисторов примет вид, представленный на фиг.3.

Для определения мультипликативной чувствительности датчика к температуре необходимо определить значения напряжения выходного сигнала при нормальной температуре и температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур. При нормальной температуре сопротивление резистора Кαвых, зашунтированного резистором Rдвых, составит:

R э = R α в ы х R д в ы х R α в ы х + R д в ы х = 1 3 2 , 7 3 5 5 1 1 0 2 , 7 7 0 1 3 2 , 7 3 5 + 5 1 1 0 2 , 7 7 0 = 1 3 2 , 3 9 1 О м

Следовательно, в соответствии с описанием прототипа выходное напряжение составит:

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

При температуре 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 = 1 3 2 , 7 3 5 1 , 4 5 1 1 0 2 , 7 7 0 1 3 2 , 7 3 5 1 , 4 5 1 1 0 2 , 7 7 0 = 1 8 5 , 1 5 6 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 i 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 , 0 1 7 5 1 0 3 1 , 0 5 + 4 5 1 , 8 8 0 2 1 0 3 2 1 0 3 + 1 0 3 1 , 0 5 + 1 8 5 , 1 5 6 0 , 0 1 = 1 0 , 9 9 4 1 9 1 м В .

При температуре t-=-80°С:

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 = 1 3 2 , 7 3 5 0 , 6 5 1 1 0 3 1 3 2 , 7 3 5 0 , 6 + 5 1 1 0 3 = 7 9 , 5 1 7 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 i 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 , 9 4 9 5 0 , 9 8 3 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + 4 5 1 , 8 8 0 2 1 0 3 2 1 0 3 + 1 0 3 0 , 9 4 9 5 + 7 9 , 5 1 7 0 , 0 1 = 1 0 , 9 9 4 1 3 0 м В .

Мультипликативная температурная чувствительность датчика при t+=120°С:

S = k t + U в ы х t + U в ы х U в ы х Δ t + = 1 0 6 1 0 , 9 9 4 1 9 2 1 0 0 = 9 , 0 9 6 1 0 1 0 1 / С .

Мультипликативная температурная чувствительность датчика при t-=-80°С:

S k t = U в ы х t U в ы х U в ы х Δ t = 6 , 2 1 0 5 1 0 , 9 9 4 1 9 2 ( 1 0 0 ) = 5 , 6 3 9 1 0 8 1 / С

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 ТКЧ мостовой цепи, 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 номиналы 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 термонезависимого резистора Ri, 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, TKC входного сопротивления α+вх, α-вх для диапазона температур Δt+ и Δt- соответственно, выявляют нахождение α+д и Δαд в области, заданной таблицей 3 и, если α+д и Δαд удовлетворяют условиям, приведенным в таблице

Нелинейность ТКЧ тензорезистора Δαд·10-6, 1/°С TKC входного сопротивления, α+вх·10-4, 1/°С Максимальное значение ТКЧ тензорезистора α+дмакс·10-4, 1/°С
0,0 0-0,5 -17,5700αвх+10-3
0,5-1,0 -0,4280α+вх+1,429·10-4
1,0-3,0 0,4255α+вх+0,5755·10-4
3,0-10,0 0,9186α+вх-0,9037·10-4
1,0 1,0-3,0 0,6885α+вх-0,6685·10-4
3,0-10,0 0,9190α+вх-1,3600·10-4
2,0 1,8-3,0 0,7767α+вх-1,3170·10-4
3,0-10,0 0,9191α+вх-1,7444·10-4
3,0 2,2-3,0 0,7488α+вх-1,5743·10-4
3,0-10,0 0,9197α+вх-2,0871·10-4
4,0 2,7-10,0 0,9239α+вх-2,4357·10-4
5,0 3,0-10,0 0,9317α+вх-2,7941·10-4
6,0 3,4-10,0 0,9367α+вх-3,1067·10-4
7,0 3,7-10,0 0,9411α+вх-3,3981·10-4
8,0 4,0-10,0 0,9447α+вх-3,6677·10-4
9,0 4,2-10,0 0,9481α+вх-3,9240·10-4
10,0 4,4-10,0 0,9511α+вх-4,1667·10-4

определяют величину номинала термонезависимого резистора Ri, решая уравнение:
R в х α д + ( 1 + α в х + Δ t + ) + R i ( α в х + + α д + + α в х + α д + Δ t + ) R в х ( 1 + α в х + Δ t + ) + R i R в х α д ( 1 + α в х Δ t ) + R i ( α в х + α д + α в х α д Δ t ) R в х ( 1 + α в х Δ t ) + R i = 2 1 0 6 1 / C ,
включают термонезависимый резистор Ri в диагональ питания мостовой цепи датчика, определяют ТКЧ мостовой цепи датчика и его нелинейность после включения термонезависимого резистора Ri.



 

Похожие патенты:

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=α+ до-α- до).

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 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.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: в выходную диагональ мостовой цепи устанавливают термозависимый технологический резистор Rαт, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα. Параллельно резистору Rαт 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  изм + и α д  изм − и ТКС выходного сопротивления при температурах t+ и t- соответственно, а также нелинейность ТКЧ мостовой цепи ( Δ α д  изм = α д  изм + − α д  изм − ). Снимают перемычку с резистора Rαт. 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 Rαт 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 Rш. Технологический термозависимый резистор Rαт заменяют резистором Rα путем частичного задействования резистора Rαт. Шунтируют выходное сопротивление мостовой цепи термонезависимым резистором Rш. Технический результат: повышение точности компенсации. 1 з.п. ф-лы.
Наверх