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
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
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
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 2528242:

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

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 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>500 кОм определяют температурный коэффициент чувствительности (ТКЧ) мостовой цепи α д о + и α д о для диапазонов температур Δt+=t+-t0 и Δt-=t--t0, где t0, t+ и t- - нормальная температура, верхний и нижний предел рабочего диапазона температур соответственно. Вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи ( Δ α д о = α д о + α д о ) . Если Δαдо принимает отрицательное значение, удовлетворяющее неравенству Δαдо≤-2·10-6 1/°C, то датчик подключают к нагрузке Rн≤2 кОм. Определяют выходное сопротивление мостовой цепи, его температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если параметры датчика α д о + и Δαдо принадлежат области применения, приведенной в прототипе как «область существования полной компенсации», то вычисляют требуемый номинал термозависимого резистора Rαвых, и термонезависимого резистора Rдвых, устанавливают термозависимый резистор Rαвых, зашунтированный термонезависимым 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≤-2·10-61/°C. В описании прототипа также показано, что отсутствие учета нелинейности ТКЧ мостовой цепи позволяет произвести компенсацию мультипликативной температурной погрешности только 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 ±1·10-41/°C в данной точке рабочего диапазона температур. В другой крайней точке рабочего диапазона температур мультипликативная чувствительность датчика к температуре составляет порядка ±2·10-41/°C и более, превышая допустимое значение, которое составляет ±1·10-41/°C.

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 для преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную в диагональ питания мостовой цепи включают термонезависимый резистор Ri, одновременно с этим входное сопротивление мостовой цепи шунтируют термозависимым резистором Rαвх и термонезависимым резистором Rдвх, которые соединены друг с другом последовательно, что дает смещение нелинейности ТКЧ мостовой цепи датчика в сторону отрицательных значений.

Для преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, при Rн>500 кОм определяют ТКЧ тензорезисторов α д + и α д для диапазонов температур Δt+ и Δt- соответственно и вычисляют нелинейность ТКЧ тензорезисторов Δ α д = α д + α д . Определяют входное сопротивление Rвх, его ТКС α в х + , α в х для диапазонов температур Δt+ и Δt- соответственно. Принимают номинал шунта, образованного последовательным соединением друг с другом резисторов Rαвх и Rдвх, равным входному сопротивлению мостовой цепи датчика. Определяют номиналы резисторов Rαвх, Rдвх и Ri. Включают термонезависимые резисторы Ri, и Rдвх, а также термозависимый резистор Rαвх с вычисленными номиналами в диагональ питания мостовой цепи. Определяют ТКЧ мостовой цепи и его нелинейность. Если нелинейность ТКЧ мостовой цепи принимает отрицательное значение, удовлетворяющее неравенству Δαдо≤2·10-61/°C, то производят дальнейшую компенсацию мультипликативной температурной погрешности в соответствии с прототипом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 поясняется выбор допустимого значения ТКЧ мостовой цепи , на фиг.2 представлена схема компенсации мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика.

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, изменяя составляющую нелинейности ТКЧ мостовой цепи, вносимую измерительной схемой. Для этого можно включить термонезависимый резистор Ri, в диагональ питания.

Допустим, что в диагональ питания мостовой цепи датчика включили термонезависимый резистор Ri. В соответствии с прототипом выходное напряжение мостовой цепи после включения резистора Ri, при воздействии температуры может быть представлено следующим образом:

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 мостовой цепи;

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 нелинейности ТКЧ мостовой цепи в сторону отрицательных значений. Анализ зависимости (1) позволяет также сделать вывод о том, что отрицательная нелинейность ТКЧ мостовой цепи увеличивается с ростом ТКС входного сопротивления, что подтверждается и прототипом.

Для увеличения ТКС входного сопротивления можно включить термозависимый шунт параллельно входному сопротивлению мостовой цепи. Шунт необходимо выполнить в виде последовательно соединенных термозависимого резистора Rαвх и термонезависимого резистора Rдвх для обеспечения возможности изменения его ТКС.

Уменьшение номинала шунта приводит к уменьшению чувствительности датчика. Поскольку включение шунта, номинал которого меньше входного сопротивления мостовой цепи, приведет к чрезмерному уменьшению чувствительности и затруднит последующую настройку датчика по чувствительности, то необходимо использовать термозависимый шунт с номиналом не менее величины входного сопротивления мостовой цепи датчика. В дальнейшем будем считать, что сопротивление термозависимого шунта равно входному сопротивлению мостовой цепи:

Увеличение номинала резистора Ri приводит к уменьшению чувствительности датчика. Поскольку включение резистора Ri с номиналом, превышающим входное сопротивление мостовой цепи, приведет к чрезмерному уменьшению чувствительности и затруднит последующую настройку датчика по чувствительности, то необходимо использовать термонезависимый резистор Ri, с номиналом не более величины входного сопротивления мостовой цепи датчика (Ri≤Rвх).

Произведем вывод зависимости нелинейности ТКЧ мостовой цепи от номиналов резисторов Rαвх, Rдвх и Ri. При воздействии температуры сопротивление шунта составит:

где Rшt - сопротивление шунта, образованного путем последовательного включения резисторов Rαвх и Rдвх, при воздействии температуры;

αк - ТКС термозависимого резистора Rαвх.

Сопротивление шунта при воздействии температуры может быть представлено также следующим образом:

где αш - ТКС термозависимого шунта.

Приравнивая правые части уравнения (3) и (4), можно вывести зависимость ТКС шунта от номиналов резисторов Rαвх и Rдвх с учетом (2):

Величина входного сопротивления мостовой цепи после шунтирования с учетом (2) составит:

Входное сопротивление зашунтированной мостовой цепи при воздействии температуры можно представить следующим образом:

Входное сопротивление зашунтированной мостовой цепи при воздействии температуры можно также представить следующим образом:

где αвхш - ТКС входного сопротивления зашунтированной мостовой цепи.

Приравнивая правые части уравнения (7) и (8) с учетом (6), можно вывести зависимость ТКС входного сопротивления зашунтированной мостовой цепи:

Выходное напряжение мостовой цепи после шунтирования входного сопротивления и включения резистора Ri с учетом зависимости (1) и (6) может быть представлено следующим образом:

При воздействии температуры выходное напряжение датчика после включения резистора Ri и термозависимого шунта, образованного последовательным соединением резисторов Rαвх и Rдвх, с учетом (1), (6) может быть представлено следующим образом:

Как показано в прототипе, ТКЧ мостовой цепи можно выразить через выходные сигналы датчика:

Подставляя (10) и (11) в выражение (12) можно получить зависимость ТКЧ мостовой цепи:

На основе (13) нелинейность ТКЧ мостовой цепи можно представить следующим образом:

где α в х ш + , α в х ш - ТКС входного сопротивления зашунтированной мостовой цепи датчика при температуре t+ и t- соответственно.

Для преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную необходимо найти номиналы резисторов Ri, Rαвх и Rдвх.

Для определения номиналов резисторова Rαвх и Ri, которые позволят получить нелинейность ТКЧ мостовой цепи датчика Δαдо≤-2·10-61/°C, достаточно решить систему из двух уравнений (13) и (14) с учетом (5), (6), (9).

В связи с ростом ТКЧ датчика после включения резисторов Ri, Rαвх и Rдвх ТКЧ мостовой цепи должно быть больше ТКЧ тензорезисторов. Введение ограничений (2) и Ri≤Rвх также сокращает диапазон значений ТКЧ мостовой цепи, при которых у системы уравнений (13) и (14) есть корни, удовлетворяющие упомянутым условиям. По этой причине значение ТКЧ мостовой цепи, при котором есть хотя бы один корень системы уравнений (13) и (14), удовлетворяющий упомянутым выше требованиям, назовем допустимым значением ТКЧ мостовой цепи .

ТКЧ мостовой цепи после включения резисторов Ri, Rαвх и Rдвх должен уменьшаться с ростом температуры. По этой причине будем считать, что ТКЧ мостовой цепи характеризуется значением α д о + , то есть α д о + = α д о , α д о = α д о + Δ α д о . Аналогично примем, что при температуре t+, а также α д о = α д о + Δ α д о при t-. В этом случае система уравнений (13) и (14) примет вид:

После определения номиналов резисторов Rαвх и Ri на основе зависимости (2) можно определить номинал резистора Rдвх:

Для определения как области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, так и допустимых значений ТКЧ мостовой цепи , необходимо решить систему уравнений (15) с учетом (5), (6), (9) относительно Rαвх и Ri а также вычислить номинал резистора Rдвх по формуле (16) при различных значениях и следующих исходных данных:

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

2. Номинал термозависимого шунта: Rш=Rαвх+Rдвх=1000 Ом;

3. Сопротивление термонезависимого резистора Ri: от 0 до 1000 Ом;

4. ТКЧ тензорезисторов принимает значения: αд=(1…10)·10-41/°C;

5. Нелинейность ТКЧ тензорезисторов принимает значения: Δ α д = α д + α д + = ( 0 10 ) 10 6 1 / ° C ;

6. ТКС входного сопротивления: αвх=(0…10)·10-41/°C;

7. Нелинейность ТКС входного сопротивления: Δ α в х = α в х + α в х = 5 10 6 1 / ° C ;

8. ТКС термозависимого резистора Rαвхк=4·10-31/°C;

9. Нелинейность ТКЧ мостовой цепи: Δ α д о = α д о + α д о = ( 2 10 ) 10 6 1 / ° C .

При оценке области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную рассматривалось одно из предельных значений нелинейности ТКС входного сопротивления (Δαвх=-5·10-61/°C), поскольку при разработке другого схемного способа для компенсации мультипликативной температурной погрешности (Патент на изобретение RU 2401982 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 20.10.2010 в Бюл. №29) был проведен численный эксперимент, который позволил установить, что влияние нелинейности ТКС входного сопротивления на предельное значение ТКЧ мостовой цепи, при котором возможна компенсация мультипликативной температурной погрешности во всем диапазоне возможных значений ТКС входного сопротивления и его нелинейности, является малым (не более 2%).

Представленные выше диапазоны физических характеристик тензорезисторов выбраны аналогично разработке других способов (см. патент на изобретение RU 2401982) в соответствии с характеристиками материалов Х20Н80, Х20Н75Ю, П65ХС, используемых при изготовлении металлопленочных. При расчетах принято, что термозависимый резистор Rαвх выполнен из меди.

В связи с увеличением ТКЧ тензорезисторов с ростом температуры в последующем будем считать, что ТКЧ тензорезистора характеризуется значением α д , то есть α д = α д , α д + = α д + Δ α д .

В результате решения системы уравнений (15), а также вычисления номинала резистора Rдвх по формуле (16) было установлено:

1. При нелинейности ТКЧ мостовой цепи -4·10-6<Δαдо≤-2·10-6 возможно преобразование положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную во всем диапазоне рассмотренных значений ТКС входного сопротивления, но не существует перекрытие между собой областей допустимых значений ТКЧ мостовой цепи, соответствующих различным значениям ТКС входного сопротивления αвх и нелинейности ТКЧ тензорезисторов Δαд.

2. При нелинейности ТКЧ мостовой цепи Δαдо≤-4·10-61/°C возможность преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную во всем диапазоне рассмотренных значений αвx сохраняется, кроме того, существует перекрытие между собой областей допустимых значений ТКЧ мостовой цепи, соответствующих различным значениям Δαд и αвх.

3. Перекрытие между собой областей допустимых значений ТКЧ мостовой цепи, соответствующих различным значениям Δαд и αвх, позволяет рекомендовать одно допустимое значение ТКЧ мостовой цепи , соответствующее любому значению ТКЧ тензорезисторов α д во всем диапазоне значений Δαд и αвх, для подстановки в систему уравнений (15). В дальнейшем будем считать, что Δαдо=-4·10-61/°C. Поэтому система уравнений (15) примет вид:

Путем решения системы уравнений (17) при исходных данных, указанных выше, установлены области значений , представленные в таблице 1.

Для различных значений αвх, Δαд, α д приводятся два значения , и соответствующие им корни системы уравнений (17). Первый корень соответствует нижнему пределу области допустимых значений ТКЧ мостовой цепи, обусловленному ограничением (2), а второй корень - верхнему пределу, обусловленному ограничением (Ri≤Rвх) и наличием корней у системы уравнений (17).

Таблица 1
Допустимые значения ТКЧ мостовой цепи
αвх·10-4, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α д 10 4 , 1/°C Rαвх, Ом Rдвх, Ом Ri, Ом , 1/°C
0,1 -5 0 1 985,166 14,834 1,119 1,032
81,967 918,038 998,638 2,114
3 992,388 7,612 1,160 3,034
141,225 858,775 998,966 4,904
5 987,447 12,553 1,243 5,037
208,998 791,002 999,626 7,808
8 996,248 3,752 1,331 8,041
316,295 683,705 999,869 12,239
10 991,540 8,460 1,439 10,045
389,345 610,655 999,753 15,213
0,1 -5 1 1 985,544 14,456 1,399 1,050
92,582 907,418 999,267 2,261
3 999,520 0,480 1,426 3,052
149,409 850,591 999,856 5,019
5 990,823 9,177 1,542 5,056
215,169 784,831 999,925 7,896
8 999,214 0,786 1,652 8,061
320,627 679,373 999,579 12,302
10 994,198 5,802 1,788 10,066
392,952 607,048 999,818 15,267
0,1 -5 5 1 995,262 4,738 2,469 1,121
124,898 875,102 999,458 2,713
3 998,060 1,940 2,587 3,126
176,691 823,309 999,528 5,404
5 997,765 2,235 2,740 5,132
237,216 762,784 999,963 8,212
8 999,792 0,208 2,985 8,142
337,028 662,972 999,946 12,544
Продолжение таблицы 1
αвх·10-4, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α д 10 4 , 1/°C Rαвх, Ом Rдвх, Ом Ri, Ом , 1/°C
0,1 -5 5 10 999,945 0,055 3,187 10,150
406,785 593,215 999,941 15,475
0,1 -5 10 1 999,508 0,492 3,821 1,210
154,925 845,075 999,183 3,140
3 996,282 3,718 4,065 3,219
203,899 796,101 999,429 5,794
5 997,875 2,125 4,285 5,228
260,753 739,247 999,340 8,553
8 998,735 1,265 4,688 8,244
355,688 644,311 999,563 12,821
10 997,624 2,376 5,025 10,257
422,944 577,056 999,993 15,720
1 -5 0 1 985,232 14,768 1,119 1,033
99,223 900,777 998,407 2,644
3 993,954 6,046 1,157 3,035
170,333 829,667 999,244 5,593
5 990,911 9,089 1,235 5,038
243,407 756,593 999,813 8,569
8 989,743 10,257 1,360 8,043
354,207 645,793 999,666 13,049
10 998,673 1,327 1,419 10,046
428,405 571,595 999,685 16,041
1 -5 1 1 989,138 10,862 1,387 1,051
109,072 890,928 999,225 2,781
3 991,149 8,851 1,457 3,054
177,201 822,799 999,277 5,690
5 997,050 2,950 1,521 5,057
248,598 751,402 999,988 8,644
8 997,336 2,664 1,668 8,063
Продолжение таблицы 1
αвх·10-4, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α д 10 4 , 1/°C Rαвх, Ом Rдвх, Ом Ri, Ом , 1/°C
1 -5 1 8 357,972 642,028 999,671 13,105
10 994,905 5,095 1,795 10,068
431,598 568,402 999,918 16,090
1 -5 5 1 996,988 3,012 2,459 1,123
139,949 860,051 999,304 3,214
3 994,149 5,851 2,615 3,129
201,208 798,792 999,347 6,032
5 996,134 3,866 2,757 5,135
267,705 732,295 999,807 8,921
8 995,890 4,110 3,030 8,146
372,382 627,618 999,963 13,321
10 998,607 1,393 3,217 10,154
443,898 556,102 999,944 16,278
1 -5 10 1 996,633 3,367 3,848 1,214
169,251 830,749 999,549 3,632
3 995,625 4,375 4,076 3,223
226,232 773,768 999,896 6,394
5 999,093 0,907 4,282 5,232
288,846 711,154 999,573 9,231
8 999,213 0,787 4,703 8,249
389,105 610,895 999,726 13,573
10 997,256 2,744 5,061 10,263
458,455 541,545 999,822 16,502
5 -5 0 1 998,334 1,666 1,072 1,036
58,880 941,120 119,767 1,694
3 996,999 3,001 1,140 3,039
244,494 755,506 999,642 7,917
5 998,284 11,716 1,240 5,043
344,250 655,750 999,793 11,254
Продолжение таблицы 1
αвх·10-4, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α д 10 4 , 1/°C Rαвх, Ом Rдвх Ом Ri, Ом , 1/°C
5 -5 0 8 997,838 2,162 1,338 8,048
476,024 523,976 999,979 16,028
10 994,196 5,804 1,454 10,053
558,700 441,300 999,834 19,145
5 -5 1 1 998,740 1,260 1,341 1,055
57,401 942,599 186,094 1,979
3 994,644 5,356 1,435 3,059
250,206 749,794 999,750 7,999
5 996,036 3,964 1,522 5,063
348,133 651,866 999,924 11,312
8 998,312 1,688 1,673 8,070
478,794 521,206 999,906 16,071
10 996,444 3,555 1,809 10,076
561,069 438,931 999,819 19,183
5 -5 5 1 993,466 6,534 2,454 1,132
159,946 840,054 999,535 4,814
3 997,575 2,425 2,577 3,138
270,923 729,077 999,673 8,298
5 999,993 0,007 2,725 5,145
362,911 637,089 999,945 11,533
8 995,741 4,259 3,050 8,159
489,639 510,360 999,990 16,241
10 997,683 2,317 3,266 10,169
570,378 429,622 999,809 19,333
5 -5 10 1 997,968 2,032 3,797 1,227
197,675 802,325 999,833 5,345
3 999,262 0,738 4,015 3,237
293,469 706,531 999,872 8,628
5 997,937 2,063 4,289 5,249
Продолжение таблицы 1
αвх·10-4, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α д 10 4 , 1/°C Rαвх, Ом Rдвх, Ом Ri, Ом , 1/°C
5 -5 10 5 380,026 619,975 999,784 11,791
8 999,718 0,282 4,728 8,269
502,605 497,395 999,798 16,445
10 998,009 1,991 5,118 10,286
581,654 418,346 999,833 19,516
10 -5 0 1 986,828 13,172 1,061 1,040
121,054 878,946 19,148 1,256
3 992,028 7,972 1,115 3,043
108,142 891,858 28,668 3,371
5 990,071 9,929 1,197 5,047
406,276 593,724 999,930 13,747
8 997,937 2,063 1,307 8,053
573,644 426,356 999,972 19,010
10 993,112 6,888 1,433 10,059
669,800 330,200 999,867 22,322
10 -5 1 1 998,764 1,236 1,292 1,059
119,171 880,829 24,592 1,334
3 989,968 10,032 1,403 3,064
114,974 885,026 36,435 3,484
5 997,262 2,738 1,472 5,068
410,231 589,769 999,969 13,806
8 993,019 6,981 1,658 8,077
576,103 423,897 999,861 19,049
10 998,347 1,563 1,769 10,083
671,879 328,121 999,962 22,357
10 -5 5 1 995,423 4,577 2,353 1,139
110,641 889,359 49,915 1,665
3 998,609 1,391 2,485 3,146
109,828 890,172 80,588 4,010
Продолжение таблицы 1
αвх·10-4, 1/°C Δαвх·10-6, 1/°C Δαд·10-6, 1/°C α д 10 4 , 1/°C Rαвх, Ом Rдвх, Ом Ri, Ом , 1/°C
10 -5 5 5 996,234 3,766 2,671 5,155
425,267 574,733 999,895 14,031
8 997,551 2,449 2,967 8,170
585,845 414,155 999,993 19,206
10 998,514 1,486 3,204 10,182
680,007 319,993 999,967 22,493
10 -5 10 1 999,490 0,510 3,647 1,238
103,135 896,865 91,594 2,132
3 998,528 1,472 3,891 3,250
310,511 689,489 999,925 10,519
5 999,748 0,252 4,146 5,263
442,666 557,334 999,822 14,294
8 999,348 0,652 4,629 8,287
597,858 402,415 999,998 19,396
10 999,861 0,139 5,009 10,306
689,924 310,076 999,993 22,660

На основе данных, представленных в таблице 1, построена линейная зависимость допустимого значения ТКЧ мостовой цепи от значения ТКЧ тензорезисторов α д :

Данная зависимость позволила охватить весь диапазон рассмотренных выше значений ТКС входного сопротивления и нелинейности ТКЧ тензорезисторов (фиг.1).

С учетом (18) систему уравнений (17) можно представить следующим образом:

После вычисления номиналов резисторов Ri и Rαвх, решая систему уравнений (19), определяют номинал резистора Rдвх, используя зависимость (16). Производят измерение ТКЧ мостовой цепи и его нелинейности после включения резисторов Ri, Rαвх, Rдвх, при сопротивлении нагрузки Rн≤2 кОм определяют выходное сопротивление мостовой цепи и его ТКС для диапазонов температур Δt+ и Δt-. Проверяют нахождение α д о + и Δαдо в области применения прототипа, заданной в соответствии с прототипом, неравенством:

Если нелинейность ТКЧ мостовой цепи удовлетворяет неравенству (20), то производят дальнейшую компенсацию мультипликативной температурной погрешности в соответствии с прототипом, вычисляя номиналы резисторов Rαвых, Rдвых и включая последовательно с нагрузкой термозависимый резистор Rαвых, зашунтированный термонезавиимым резистором Rдвых.

При описанной компенсации мультипликативной температурной погрешности электрическая схема примет вид, изображенный на фиг.2.

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

Пример

Произвести компенсацию мультипликативной температурной погрешности с учетом нелинейности температурной характеристики девиации выходного сигнала тензорезисторного датчика с равноплечей мостовой измерительной цепью при следующих исходных данных:

- входное сопротивление мостовой цепи Rвх=1000 Ом;

- выходное сопротивление мостовой цепи Rвых=1000 Ом;

- ТКС термозависимых резисторов Rαвх и Rαвых составляет αк=4·10-3 1/°C;

- ТКС выходного сопротивления при температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур: α в ы х + = 10 10 4  1/ ° C , α в ы х = 10,05 10 4  1/ ° C ;

- ТКС входного сопротивления при температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур: α в ы х + = 10 10 4  1/ ° C , α в ы х = 10,05 10 4  1/ ° C ;

- ТКЧ тензорезисторов при температурах, соответствующих пределам рабочего диапазона температур: α д + = 10,1 10 4  1/ ° C , α д = 10,0 10 4  1/ ° C ;

- суммарное относительное изменение сопротивления тензорезисторов при номинальном значении измеряемого параметра j = 1 4 = 0,01 ;

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

- напряжение питания Uпит=10 В.

Для определения номиналов резисторов Rαвх и Ri необходимо решить систему уравнений (19):

, где α в х ш + = 1,1   α ш + 10 10 4 ( 1 + α ш 100 ) 2,1 + α ш 100 - ТKC входного сопротивления зашунтированной мостовой цепи при Δt+=100°C; α в х ш = 0,8995   α ш + 10,05 10 4 ( 1 α ш 100 ) 1,8995 α ш 100 - ТКС входного сопротивления зашунтированной мостовой цепи при Δt+=-100°C; α ш = R α в х 4 10 3 1000 - ТКС шунта.

Решением системы уравнений являются номиналы Rαвх=714,003 Ом и Ri=12,895 Ом. С учетом (16) номинал резистора Rдвх составит:

Rдвх=Rш-Rαвх=285,997 Ом.

Определим ТКЧ мостовой цепи после шунтирования. Для этого определим выходные напряжения в нормальных условиях и при воздействии температуры.

При нормальных условиях выходное напряжение в соответствии с (10) составит:

ТКС шунта в соответствии с (5) составит:

.

При 120°C ТКС входного сопротивления мостовой цепи в соответствии с (9) составит:

.

В соответствии с (11) выходное напряжение составит:

Произведем аналогичные вычисления для определения выходного напряжения при температуре -80°C.

;

С учетом (12) ТКЧ мостовой цепи примет значения:

;

;

Следовательно, нелинейность ТКЧ мостовой цепи тензорезисторного датчика принимает значение Δαдо=1,0535·10-3-1,0575·10-3=-4·10-61/°C.

Проверим принадлежность ТКЧ мостовой цепи и ее нелинейности области применения, заданной системой (20):

.

Значения α д о + = 1,0535 10 3 1 / ° C и Δαдо=-4,0·10-61/°C удовлетворяют системе неравенств (20), следовательно, параметры датчика принадлежат области применения прототипа. Дальнейшую компенсацию мультипликативной температурной погрешности произведем в соответствии с прототипом.

Для определения номинала термозависимого резистора Rαвых и термонезависимого резистора Rдвых необходимо решить систему уравнений:

Примем сопротивление нагрузки равным Rн=2000 Ом. Решением данной системы уравнений являются номиналы компенсационных резисторов:

Rαвых=742,311 Ом, Rдвых=174843,271 Ом.

Сопротивление термозависимого резистора Rαвых, зашунтированного термонезависимым резистором Rдвых, в нормальный условиях составляет:

.

С учетом прототипа и (21) выходное напряжение при нормальных условиях составит:

При 120°C сопротивление термозависимого резистора Rαвых, зашунтированного термонезависимым резистором Rдвых, составляет:

.

С учетом прототипа, а также выражения (22) выходное напряжение составит:

Можно произвести аналогичное вычисление выходного сигнала для температуры -80°C, принимая в учет описание прототипа и выражение (23):

В соответствии с прототипом можно найти ТКЧ датчика по формуле аналогичной (12):

;

Таким образом, полученная после компенсации мультипликативная чувствительность датчика к температуре значительно меньше предельно допустимого значения чувствительности к температуре (Sktдоп=10-41/°C).

Предлагаемый способ полной компенсации мультипликативной температурной погрешности показал высокую точность компенсации, 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 д о + и α д о для диапазонов температур ∆t+=t+-t0 и ∆t-=t--t0, где t0, t+, t- - нормальная температура, верхний и нижний предел рабочего диапазона температур соответственно, вычисляют нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δ α д о = α д о + α д о , при сопротивлении нагрузки Rн≤2 кОм определяют выходное сопротивление мостовой цепи, и его температурный коэффициент сопротивления (ТКС) для диапазонов температур ∆t+ и ∆t-, проверяют нахождение α д о + и ∆αдо в областях применения и, если параметры датчика находятся в области применения, вычисляют номиналы резисторов Rαвых и Rдвых, устанавливают в выходную диагональ мостовой цепи датчика последовательно с нагрузкой термозависимый резистор Rαвых, зашунтированный термонезависимым резистором Rдвых, 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 его ТКС, преобразуют положительную нелинейность ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, для чего определяют при Rн>500 кОм ТКЧ тензорезисторов α д + и α д для диапазонов температур ∆t+ и ∆t- соответственно, вычисляют нелинейность ТКЧ тензорезисторов Δ α д = α д + α д , определяют входное сопротивление мостовой цепи Rвх и его ТКС α в х + , α в х для диапазонов температур ∆t+ и ∆t- соответственно, принимают номинал шунта, образованного последовательным соединением друг с другом термозависимого резистора Rαвх, и термонезависимого резистора Rдвх, равным входному сопротивлению мостовой цепи датчика (Rш=Rαвх+Rдвх=Rвх), для вычисления номинала термонезависимого резистора Ri и термозависимого резистора Rαвх решают систему уравнений:
{ 0,5 R в х α д + ( 1 + α в х ш + Δ t + ) + R i ( α в х ш + + α д + + α в х ш + α д + Δ t + ) 0,5 R в х ( 1 + α в х ш + Δ t + ) + R i = 1,032 α д + 2,15 10 5 ; 0,5 R в х α д + ( 1 + α в х ш + Δ t + ) + R i ( α в х ш + + α д + + α в х ш + α д + Δ t + ) 0,5 R в х ( 1 + α в х ш + Δ t + ) + R i 0,5 R в х α д ( 1 + α в х ш Δ t ) + R i ( α в х ш + α д + α в х ш α д Δ t ) 0,5 R в х ( 1 + α в х ш Δ t ) + R i = 4,0 1 / C ,
где α в х ш = α ш ( 1 + α в х Δ t ) + α в х ( 1 + α ш Δ t ) 2 + α в х Δ t + α ш Δ t - ТКС входного сопротивления мостовой цепи после шунтирования;
α ш = R α в х α к R ш - ТКС шунта, образованного последовательным включением резисторов Rαвх и Rдвх;
номинал термонезависимого резистора Rдвх находят по формуле:
Rдвх=Rш-Rαвх;
в диагональ питания мостовой цепи включают резисторы Ri, Rαвх и Rдвх с вычисленными номиналами, определяют ТКЧ мостовой цепи и его нелинейность.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения деформаций и напряжений на поверхности деталей машин, подвергающихся циклическому нагружению.

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).

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).

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. .

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.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения деформаций в условиях однородных деформационных полей в процессе прочностных испытаний. Сущность: датчик включает в себя носитель 1 из тонкой металлической фольги. В носителе 1 посредством прямоугольных отверстий 2 образованы две тонкие нити 3 и площадка 4 между ними. На носитель 1 осаждена в вакууме тонкая разделительная диэлектрическая пленка 5, которая повторяет форму носителя 1. На диэлектрическую пленку 5 осаждены тензочувствительные элементы 6, 7 из моносульфида самария, которые соединены в мост Уитстона, и металлические контактные площадки 8, которые являются входными и выходными контактами датчика. В носителе 1 могут быть дополнительно выполнены две сквозные прорези, каждая из которых начинается от середины соответствующего крайнего прямоугольного отверстия 2 и перпендикулярна ему, образуя площадки, на которых выполнены металлические контактные площадки. Технический результат: увеличение выходного сигнала, температурная независимость. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения напряжений в конструкции без снятия статических нагрузок может быть использован для оценки прочности конструкции и прогнозирования ее несущей способности. Измерения поверхностных деформаций ε производят в контролируемых точках на конструкции, находящейся в напряженно-деформированном состоянии. Контролируемые точки выбирают таким образом, что они имеют возможность дополнительного нагружения независимо от конструкции. В контролируемых точках создают с помощью известной внешней силы P дополнительные напряжения, совпадающие по направлению с измеряемыми, ступенчато увеличивают деформацию на Δε, измеряют изменение внешней силы ΔPi. Нагружение увеличивают до тех пор, пока K = | Δ P i + 1 Δ P i − 1 | * Δ ε не увеличится до значения, соответствующего нормированному отклонению от закона Гука механической характеристики материала конструкции. Деформацию конструкции определяют, вычитая из известного значения деформации для заранее известной механической характеристики материала конструкции измеренную дополнительную деформацию. Техническим результатом изобретения является упрощение процесса измерения и ненарушение целостности исследуемой конструкции. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для определения параметров высокоскоростного движения метательных тел, например измерения перегрузок, скорости соударения, и для исследования параметров динамического деформирования металлических материалов в авиационной и космической технике. Сущность изобретения заключается в том, что при регистрации электромагнитного поля, возникающего при динамическом деформировании тел, полезный сигнал регистрируют, используя исследуемый образец, подключенный через коаксиальное соединение к устройству измерения, при этом исследуемый образец является первичным физическим преобразователем ударного воздействия в полезный сигнал. Технический результат: обеспечение возможности прямого измерения без больших инструментальных и статистических погрешностей. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Датчик подключают к нагрузке Rн>500 кОм, измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал при нормальной температуре t0, а также температурах t+ и t-, соответствующих верхнему и нижнему пределу рабочего диапазона температур. Вычисляют ТКЧ мостовой цепи α ∂ o + и α ∂ o − при температурах t+ и t- соответственно, а также нелинейность ТКЧ мостовой цепи ( Δ α ∂ o = α ∂ o + − α ∂ o − ) . Измеряют входное сопротивление мостовой цепи датчика. Включают термонезависимый резистор Rm=0,5·Rвх. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал при температурах t0, t+ и t-. Вычисляют ТКС входного сопротивления при температурах t+ и t-. Отключают резистор Rm. Если α ∂ o + и Δα∂o принадлежат области преобразования положительной нелинейности ТКЧ мостовой цепи в отрицательную, то вычисляют номинал резистора Ri. В диагональ питания мостовой цепи включают термонезависимый резистор Ri с вычисленным номиналом. Измеряют выходное сопротивление мостовой цепи датчика Rвых. Датчик подключают к низкоомной нагрузке Rн=2·Rвых. Термозависимый технологический резистор Rαm, номинал которого больше возможных значений компенсационного термозависимого резистора Rα, устанавливают в выходную диагональ мостовой цепи. Измеряют начальный разбаланс и выходной сигнал датчика при температурах t0, t+ и t-. Повторяют измерения после шунтирования резистора Rαm термонезависимым резистором Rш1=1,25·Rαm. Повторяют измерения после замены резистора Rш1 термонезависимым резистором Rш2=0,25·Rαm. Вычисляют ТКЧ мостовой цепи после преобразования нелинейности ТКЧ мостовой цепи α ∂ o ' + и α ∂ o ' − , а также ТКС выходного сопротивления и ТКС резистора Rαm при температурах t+ и t- соответственно, а также нелинейность ТКЧ мостовой цепи Δ α ∂ o ' = α ∂ o ' + − α ∂ o u ' − . Если α ∂ o ' + и Δ α ∂ o ' принадлежат области компенсации мультипликативной температурной погрешности с учетом отрицательной нелинейности ТКЧ мостовой цепи, 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 заключается в повышении точности компенсации мультипликативной температурной погрешности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх