Тензорезистивный преобразователь

 

Союз Севетских

С щиалистических

Республик

«»697935

Ж

//у(61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2003.78 (21) 2592751/18-10 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 15.1179 Бюллетень Ио 42

Дата опубликования описания 181179 (51)М. Кл.

G 01 P 15/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 531. 768 (088. 81 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИЯ В.К. Красильников, Б. И. Пивоненков и В.Ф. Семенов (71) Заявитель (54 ) ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измери"тельной технике, а именно, к тензореэистивным преобразователям механических величин, и может быть использовано при измерении ускорений, силы, . вибрации, давления.

Известен тенэореэистивный преобразователь для измерения избыточного давления жидкости или газа в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров технологических процессов (1).

Недостатком указанного преобразователя является его большая температурная погрешность.

Наиболее близким к предлагаемому является тензорезистивный преобразователь для измерения ускорений, содержащий упругий элемент с расположенными на нем тензорезисторами, соединенными в мостовую схему, источник питания, включенный в одну из диагоналей моста, блок терморегулирования (2) .

Недостатком известного устройства является значительная температурная погрешность, обусловленная разнесением на конечное расстояние термочувствительного элемента и тензоре30 зисторов, вследствие чего их температуры различаются. Кроме того, преобразователь обладает тепловой инерционностью, вносящей дополнительную погрешность при быстрых изменениях температуры и вызванной наличием тепловых сопротивлений между термочувствительньм элементом и нагревателем, нагревателем и тензореэисторами. Мощность, необходимая преобразователю для поддержания постоянной температуры, велю<а, что вызвано значительным объемом, в котором необходимо поддерживать постоянную темпе ра тур у.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения температурной погрешности и уменьшение потребляемой мощности.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены постоянное сопротивление и блок деления сигналов, к входу которого подключены вход и выход мостовой тензосхемы.

Вход тенэосхемы последовательно с постоянным сопротивлением и выходом блока терморегулирования подключен pc источнику питания, а постоянное

697935 сопротивление и вход тензосхемы — к входу блока терморегулиров ан ия.

На чертеже изображена схема предлагаемого преобразователя„

TeaaoczeMa 1, содержащая четыре активных тензорезистора 3-5, соединенных в схему моста уитстона, поцключена последовательно с постоянным сопротивлением б, источником 7 питания и выходами 8 9 блока 10 терморегулирования. Напряжение с выхода 1п тейэосхемы H напряжение, падающее на ее входе, подается на входы 11, 12 и 13, 14 блока 15 деления сигналов. Напряжение с входа тенэосхемы и напряжение, падающее на сопротивле- )5 нии б, подается на входы 16, 17 и

17, 18 блока 10 терморегулиров ан ия, соответственно.

Преобразователь работает следующим образом. 20

При воздействии измеряемой величины, ускорения, упругий элемент вместе с тензореэисторами деформируется, На выходе мостовой схемы 1 появляется напряжение, поступающее на входы ll 12 блока 15 деления сигналов. Величина напряжения для мостовой схемы с коэффициентом тенэочувствительности m равна

U ЩE U2i где E — величина деформации тензорез ис торов;

U напряжение на входе тензосхемы 1.

Блок деления сигналов вырабатывает напряжение U пропорциональное отношению сигналов на входе

U<

U =А.— =Am Е, э и где А — коэффициент пропорциональнос- 4р ти.

Таким образом, напряжение U3 на выходе преобразователя не зависит от падения напряжения U< на входе тензосхемы.

Компенсация температурной погреш45 ности достигается эа счет стабилизации температуры тенэорезисторов. Для этого блок 10 терморегулирования обеспечивает величину напряжения U, требуемую.для самораэогрева тензорезисторов до температуры Т, которая несколько превышает верхнюю рабочую температуру Т (рабочий температурный диапазон Т -Т ) . Для этого на входы 16, 17 блока 10 подается напряжение U, а на входы 17, 18 — на-! пряжение с резистора б. При температуре Тд окружающей среды иэ-за саморазогрева .током источника 7 тенэореэисторы разогреваются до температуры Т, при которой ее входное сопротивление равно R . При этом отношение напряжений на входах 16, 17 и

l7, 18 блока 10 терморегулирования равно

Rp

К

r где r — сопротивление резистора б.

При соотношении напряжений Ко ЭДС на выходе блока. терморегулирования равна нулю. При уменьшении внешней температурй сопротивление тензореэисторов уменьшается, уменьшается и

Koi блок терморегулирования вырабатывает дополнительную ЭДС, складывающуюся с источником 7, что увеличивает мощность, рассеиваемую в тензорезисторах, в результате чего их температура увеличивается до Т .

Формула изобретения

Тензорезистивный преобразователь, содержащий упругий элемент с расположенными на нем тензорезисторами, соединенными по мостовой схеме, источник питания, включенный. в одну иэ диагоналей моста, и блок терморегулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурной погрешности и уменьшения потребляемой мощности, в него введены постоянное сопротивление и блок деления сигналов, к входу которого подключены вход и выход мостовой тензосхемы, причем вход тенэосхемы последовательно с постоянным сопротивлением и выходом блока терморегулирования подключен к источнику питания, а постоянное сопротивление и вход тен-. зосхемы — к входу блока терморегулирования.

Ис точи ик и ин формации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и системы управления, Р 7, 1974, с. 26.

2. Ав торск ое св иде тел ьс тво СССР

9 504978, кл. G 01. P 15/12, 1976 (прототип) .

697935

Заказ 6556/13

Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Казаков

Редактор Л. Алексеенко Техред М.Петко .. КорректОр M° . Пожо