Преобразователь давления в электрический сигнал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1615580 А 1 5)5 6 01 1 9/06 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СП ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ(22) 01 10,87 (46) 23,12,90, бюл. М 47 (71) Уральский политехнический институт им.С.М,Кирова (72) С.Г.Осипова, Х.Н.Гайнанов, С.П.Ессяк иГ.С.Ранченко (53) 531.787 (088.8) (56) Авторскоесвидетельство СССР ЬЬ 731328, кл. О 01 . 9/04, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений при одновременном снижении трудоемкости изготовления датчика. Преобразователь давления содержит мембрану с измерительным тензопреобразователем и твибра а Изобретение относится к измери ной технике и может быть использов устройствах измерения давления.Цель изобретения - повышение т сти измерений давления.На чертеже изображена принцип ная схема преобразователя.Преобразователь содержит мем ный датчик с измерительным тензомос и термокомпенсирующую схему 2, в ненную в виде разбалансированного резистивного моста с резисторами В 1, В 2, Вз, В 4 и подключенную параллельно с измерительным тензомостом 1 к общему источнику 3 напряжения питания, Выходы измерительного тензомоста 1 и термокомпенсирующей схемы 2 подключены к сигнальным входам переключателя 4, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя 5 тель- канальных интервалов времени. Последнее ано в звено устройства может быть выполнено ввиде двухфазного мультивибратора; длиочно- тельности импульса и паузы которого должны соответствовать требуемым значениям иаль-длительности канальных интервалов.Преобразователь давления работает бран- следующим образом.том 1Измерительный тензомост 1 формирует ыпол- напряжение Ои, определяемоесоотношениОи = ОпЕи 0 Щ Яи ( Термокомпенсирующа рует масштабирующее на ределяемое соотношениемО=е. (О) О где ем - разбаланс резист Оп 1 В. Напряжения Ои ключатель 4 поочередно О)Р). (1)я схема 2 формипряжение Ом, оп(2)вного моста приОм через переподключаются к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР термокомпенсирующую схему. Термокомпенсирующая схема выполнена в виде разбалансированного резистивнаго моста, причем резисторы В 1, В 2 и Вз этого моста выполнены с одинаковыми температурнымии коэффициентами сопротивления а 1-з, например, в виде пленочных резисторов, а номинальные значения сопротивлений резисторов и температурный коэффициент сопротивления а четвертого резистора связаны соотношением - (1 + - ) ВЗ . В 1 В 4 В 2 24 - Й 1-3де оЯ(1 + ВЗ) (ВЗ/ В 4 В 1/В 2)дЯ, г.В 4 температурный коэффициент чу тельности измерительного тензоп зователя, 1 ил.выходу устройства, так что преобразователь выдает в устройство обработки результатов измерения давления последовательность разделенных во времени информативного и масштабирующего сигналов. Формирова тель 5 канальных интервалов времени управгяет работой переключателя 4 и определяет продолжительность времени, в течение которого снимается с выхода преобразователя информативный и масштаби рующий сигналы, Функция преобразования давления представляет собой отношение Хр напряжений Ои и Ом, О О еи (О)+Я (О) Р3Производная этой функции по температуре среды имеет видб Хр дХр б Ъо дХр б Яи+Зеио И дЬ б (4)дХр бемдем бРПроизведя вычисления по формуле(4), полу чают выражения для температурной погрешности на выходе преобразователя. Аддитивная составляющая температурной погрешности равнад б 8 и Еио бема мультипликативная составляющая равнабЪ,(Ем ОВ 2 б 6)(6) Разделив выражения(5) и(6) на чувствительбХрЯи ность преобразователя - = - , получаютбР Ем формулы для составляющих те,лпературной погрешности, приведенйой к входу преобразователя. Аддитивная составляющая равнаСП Яи б Г Ем бУ Мультипликативная составляющая равнаЯиб 9 е.б О (8) Анализ формулы (8) показывает, что поскольку температурная зависимость чувстб Яивительности - бимеет детермированЯибный характер, путем соответствующего выбора параметров термокомпенсирующей 55 схемы 2 можно добиться выполнения условияб Яи бем(9)Яиб 6 ем бР в результате чего мультипликативная составляющая температурной погрешности преобразователя давления обращается в нуль. Если учесть, чтоЕм "1.(10)1+ - 1+ -82 8481 83 о введя обозначения - = К 1 и - = К 2, полуВг 84чают1 11+ К 1 1+ К 2Температурная зависимость разбаланса ем, при условии, что температурные коэффициенты а резисторов 81, 82 и Вз равны между собой а 1 = аг = аз = а 1-з, определяется выражением--- (12)б еКг (а 4 -а 1 - з)(1 + К 2)Относительное изменение разбаланса от температуры равноб е, Кг (1 + К 1) (а 4 - а 1 -з) Ем СИ (1 + К 2) (К 2 К 1), (13) Из выражений (9) и (13) получают соотношения для расчета элементов термокомпенсирующей схемы, при выполнении которого имеет место полная компенсация мультипликативной составляющей температурной погрешности преобразователя давления;- (1 + - ) (а 1-з - а 4)Вз 81д .ъ - 4 г ., (14)(1 + - )( --- )Вз Вз 8184 84 82Формула изобретения Преобразователь давления в электрический сигнал, содержащий мембранный датчик давления с измерительным тензопреобразователем, включенным в измерительный мост, и термокомпенсационный тензопреобразователь, подключенные параллельно к общему источнику напряжения питания, причем выходы измерительной мостовой схемы и термокомпенсационного тензопреобраэователя подключены к сиг-. нальным" входам переключателя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно снабжен формирователем интервалов времени; выход которого подключен к управляющему входу переключателя, а выход переключателя является выходом преобразователя, при.этом термокомпенсационный тензопреобразователь выполнен в виде разбалансированного резистивного моста, три резистора 81, Вги Вз которого выполнены с одинаковыми температурными коэффициентами сопротивления а 1 - 3, а значения сопротивлений резисторов 81, 82 и Вз и температурный ко1615580 Составитель В.Ульяноведактор Е.Папп Техред М. Моргентал Корректор Л.Пилипенко аз 3981 Тираж 469 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Рэушская наб., 4/5 Произаодстаенно-издателеский комбинат "Патент",г,т, ул.Гагарина эффициент сопротивления а 4 четвертогорезистора В 4 связаны соотношением- З (1 + - 1) (а 1 - З - а 4)1 +Вз Вз В 1В 4 В 4 В 2 где д Я - температурный коэффициент чувствительности измерительного тензопреобразователя.