Устройство для измерения давления

 

!

О П И O À-"-П -И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<117637О8

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24.0677 (21) 2497817/18-10 {51) M.

G 01 L 9/04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР

llo делам изобретений н открытий

Опубликовано 15,0980 Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 150980

{53) УДК 531. 787 (088.8) (72) Авторы изобретения

l0,A.Âûãoäà, Е.П.Осадчий и Т.В.Тихонова

Пензенский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения давления жидких и газообразных сред в условиях повышенной и быстроменяющейся температуры.

Известно устройство для измерения давления, представляющее собой полупроводниковый тензодатчик с компенсацией температурной погрешности, сос- 10 тоящий иэ четырех кристаллов кремния, соединенных по мостовой схеме. Кристаллы помещены в герметичную конструкцию. Электрические соединения выполнены так, чтобы имелась воэмож 1g ность включения в печи мостовой схемы внешних резисторов. В этом тензодатчике, с целью компенсации температурной погрешности, в плечо мостовой схемы с наибольшим температурным 20 коэффициентом включают последовательно и параллельно термореэисторы (1J .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой-25 ство, содержащее рабочие тенэорезисторы, включенные в мостовую измерительную схему, четыре ключа, управляемые генератором тактовых импульсов,два масштабных усилителя перемен-30 ного тока — неинвертирующий и инвертирующий входы которых через первый и второй ключи соответственно соединены с вершинами выходной диагонали моста, и сумматор, один вход которого соединен с выходом неинвертирующего усилителя 2 .

Однако в известном устройстве снижена точность измерения из-за потери информации при замыкании и размыкании управляемых ключей.

Цель изобретения - повышение точности измерения давления.

Это достигается тем, что в описываемое устройство дополнительно вве-дены два резистора, квадратор и блок деления, причем общая точка соединения резисторов подключена к входу второго ключа, а выводы резисторов через третий и четвертый ключи соединены с вершинами диагонали питания мостовой схемы, вход квадратора подключен к выходу неинвертирующего масштабного усилителя, выходы квадратора и инвертирующего масштабного усилителя подключены к соответствующим входам блока деления, выход которого соединен с вторым входом сумматора.

763708

Использование новых элементов и связей позволяет повысить точность измерения давления за счет ослабления влияния на выходной сигнал переходных процессов, вызванных замыканием и раэмыканием ключей.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.

Предлагаемое устройство для измерения давления содержит рабочие тензореэисторы 1-4, с величиной соtO противления R каждый, включенные в мостовую схему 5, ключи 6,7,8 и 9, управляемые генератором тактовых им- пульсов 10, два резистора 11 и 12 с сопротивлением Rö, два масштабных усилителя перемейного тока — неинвертирующий 13 и инвертирующий 14, квадратор 15, блок 16 деления и сумматор 17. Входы масштабных усилителей

13 и 14 через ключи 8 и 9 соответственно подключены к вершинам выходной 20 диагонали мостовой схемы 5. Два резистора (11 и 12) подключены так, что общая точка их соединения с входом ключа 9 и вторые выводы через ключи б и 7 соответственно подсоеди- 75 нены к вершинам диагонали питания мостовой схемы 5. Выход неинвертирующего усилителя 13 подключен к входу квадратора и одному из входов сумматора, а выход инвертирующего уси-З0 лителя и выход квадратора соединены с входами блока 17 деления, выход которого подключен ко второму входу сумматора.

С мостовой схемы тензодатчика, образованной четырьмя активными тензо-,. резисторами 1-4 с помощью двух ключей б и 7, управляемых генератором 10, получают два линейно-зависимых сигнала.

ut(ð,t) и О (р,е), 40 где U < (р, t) — йапряжение, снимаемое с мостовой схемы 5 при отключенных растворах

ll и 12 и являющееся функцией температуры 45 и давления, О,(р, ) — напряжение, снимаемое с мостовой схемы с включенными резисторами 11 и 12 и являющееся gg функцией температуры и давления.

Работа схемы осуществляется в два такта. В течение первого такта ключи

6,7 и 9 разомкнуты, а ключ 8 замкнут, а на выходе мостовой схемы 5 формируется сигнал u„(p с), который подается на вход неинвертирующего масштабного усилителя 13 переменного тока.

В течение второго такта ключи б, 7 и 9 замкнуты, а ключ 8 разомкнут. 60

При замкнутых ключах б и 7 параллель-. но плечам 3 и 4 мостовой схемы под ключаются резисторы 11 и 12, имеющие сопротивление Кц, в результате чего с выхода мостовой схемы снимается 65 сигнал U (p t). Сигнал О (р t) поступает на вход инвертирующего масштабного усилителя 14 переменного тока.

Используя теорию мостовых схем, можно показать, что скорректированный по температуре сигнал, зависящий только от давления U„,связан с

О (рЦи О (расследующей зависимостью. к н (""î+2 ы) где К о

Рн — сопротивление нагрузки.

Формула (4) выражает связь между выходными сигналами U (p t,)и U (р ), которая может быть испольэовайа для получения скорректированного сигнала.

С этой целью сигнал U (p<) подается на входы сумматора 17 и квадратора

15. С последнего сигнал, пропорциональный величине О„(рЯ, одновременно с сигналом О,(рЦ, снимаемым с инвертирующего усилителя 14, поступает на входы блока 16. После этого сигнал, пропорциональный величине, поступает на сумматор 17. На выходе сумматора образуется сигнал, пропорциональный скорректированному по температуре выходному напряжению мостовой схемы U<.

Использование новых элементов и связей позволяет повысить точность измерения давления датчиком с температурной коррекцией выходного сигнала, так как ключи, с помощью которых формируется сигнал коррекции, включены не последовательно с резисторами мостовой схемы, а коммутируют цепи, параллельные плечам мостовой схемы. Поэтому переходные процессы,. имеющие место при неодновременном изменении состояния ключей в силу идентичности их схем, значительно ослаблены и их влия ние на процесс измерения давления значительно меньше. формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее рабочие тенэореэисторы, включенные в мостовую измерительную схему, четыре ключа, управляемые генератором тактовых импульсов, два масштабирующих усилителя переменного тока — неинвертирующий и инвертирующий, входы которых через первый:и второй ключи соответственно соединены с вершинами выходной диагонали моста, и сумматор, один вход которого соединен с выходом неинвертирующего шунта усилителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения давления, введены два резистора, квадратор и блок деления, причем общая точка соединения резисторов подключена к входу второго

763708, ключа, а выводы резисторов через третий и четвертый ключи соединены с вершинами диагонали питания мостовой схемы, вход квадратора подключен к выходу неинвертируюцего масштабного усилителя, выходы квадратора и инвертирующего масштабного усилителя подключены к соответствующим входам блока деления, выход которого соеСоставитель В. Козлов

Техред И. Асталош Корректор С. Шекмар

Редактор Г. Нечаева

Заказ 6270/35 Тираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Г

)5

1

1

I

I

l

L динен со вторым входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3447362, Мл. 73-88,5, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9547661, кл. G 0) L 9/04, 1975 (прототип).