Способ измерения статического давления и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Б 2 51)5 6 01 1 11/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ ится к приборостро пользовано для дис Сопоставительнь пом показывает, что отличается тем, что в щего параметра испо . тоту взрывного шума прибора. и анализ с прототипредлагаемый способ качестве регистрируюль"ют среднюю час- полупроводникового ва Устройство содерх- полупроводниковыйкремниевый транзисто т датчик 1 давления 1 рибор - планарный р, блок 2 регистра(21) 4945927/10"МАРС" и Научно-исследовательский институт интегральных датчиков Научно-производственного комплекса Ульяновскогоцентра микроэлектроники(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕ СТВЛ Е НИ Я(57) Изобретение относению и может быть ис Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для дистанционного измерения статического давления.Цель изобретения - повышение точности измерения статического давления, упрощение и повышение надежности.Именно введение блока регистрации средней частоты импульсов позволяет использовать в качестве регистрирующего параметра среднюю частоту импульсов взрывного шума полупроводникового прибора и обеспечить достижение цели. танционного измерения статическоо давления, Способ измерения статического давления заключается в помещении полупроводникового прибора в измеряемую среду, приложении к нему электрического напряжения и регистрации средней частоты следования импульсов взрывного шума полупроводникового прибора, В устройстве для измерения статического давления импульсныЙ шум с полупроводникового прибора 1 падается на блок 3 обнаружения взрь 1 вного шума, Импульсы взрывного шума подаютсл на преобразователь 4 частоты в напряжение, которое далее преобразователем 5 преобразуется в параметр (напряжение или ток), пропорциональный давлению, 2 с. и, ф-ль 1, 1 ил,Сопоставительныи анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство длл измеренил статического давления отличается тем, что при его реализации в качестве датчика давления используется полупроводниковый прибор, а в качестве регистрирующего параметра используют среднюю скорость следования импульсов взрывного шума полупроводникового прибора.В отличие от указанного устройства в предлагаемом техническом решении реактивные параметры линий сйязи не влияют на точность измерений,На чертеже привсдена схема устройст 1814040ции средней частоты взрывного шума полупроводникового прибора, содержащий блок 3 обнаружения шума, преобразователь 4 частоты в напряжение и преобразователь 5.Датчик 1 давления выполнен в виде полупроводникового прибора, например кремниевого планарного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и подключенного к входу блока регистрации средней частоты импульсов взрывного шума.Предлагаемый способ измерения статического давления реализован следующим образом.При воздействии механического напряжения на кремниевый планарный транзистор, обнаруживающий взрывной шум, компоненты тензора напряжения связаны с нормальной нагрузкой выражениямиОхх,Ехх = -Еуу = Его = - дЕхх,Егде Е и б - модули Юнга и Пуассона соответственно,С ростом механического напряжения, воздействующего на транзистор, происходит монотонное увеличение средней скорости следования импульсов взрывного шума;Г 4 т=йо) для (ТххОоОхх вОоот=Ко для Тхх Оо,где в, О - константы, имеющие индивидуальные значения для каждого транзистора;Ио - средняя скорость следования импульсов взрывного шума в отсутствии механического напряжения.Для значений (тхх, лежащих ниже значения Оо, не наблюдается какого-либо изменения средней скорости следования импульсов взрывного шума, типичные значения.для % лежат в интервале 10 - 10 Па.3 4 Следовательно, имеется воэможность измерять статическое давление, начиная с величины порядка 10 - 3 10 Па и выше.з . зУстройство работает следующим образом,Статическое давление в измеряемой среде воздействует на датчик 1 давления; статические параметры шумового напряжения которого при этом зависят от приложенного статического давления, шумовые импульсы выделяются блоком 3 обнаружения взрывного шума и подаются на преобразователь 4 частоты следования импульсовФормула изобретения 1. Способ измерения статического дав ления, при котором помещают в исследуе-.мую среду чувствительный элемент, прикладывают к нему электрическое напряжение, регистрируют один из режимных параметров чувствительного элемента, 35 пропорциональный измеряемому давлению, и определяют величину статического давления по градуировочной зависимости,. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности, в качестве регистри руемого режимного параметра чувствительного элемента используют среднюю частоту следования импульсов взрывного шума.2; Устройство для измерения статического давления, содержащее датчик давле ния, схему обработки сигнала и вторичныйприбор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, датчик давления выполнен в виде полупроводникового кремниевого транзистора, а схема обработки 50 сигнала - в виде последовательно соединенных блока обнаружения взрывного шума и преобразователя частоты в напряже- ние. 5 10 15 20 25 взрывного шума в напряжение с последующим его измерением преобразователем - регистрирующим устройством 5.Необходимо отметить, что при статическом давлении в измеряемой среде, превышающем 10-3 10 Па; число шумовыхз зимпульсов за фиксированный интервал времени (время счета) практически линейно зависит от величины давления,. При времени измерения 12 с точностью измерения статического давления не хуже 0,8 о,По сравнению с прототипом использование предлагаемого технического решения позволяет существенно повысить точность измерения давления благодаря существенному уменьшению влияния паразитных реактивных параметров проводов, соединяющих датчик давления с аппаратной частью устройства, что особенно актуально для дистанционных измерений, когда невозможно разместить измерительную часть устройства вблизи датчика давления, При этом существенно упрощается техническая реализация предлагаемого технического решения и повышается его надежность за счет уменьшения обьема оборудования;1814040. Заказ 1825 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Составитель А. Зарукин Редактор Техред М. Моргентал Корректор Т. Вашкови