Устройство для измерения давления

О П И С-А"П-И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения давления жидких и газообразных сред в условиях повышенной и быстро- меняющейся температуры.Известно устройство для измерения давления, представляющее собой полупроводниковый тензодатчик с компенсацией температурной погрешности, сос О тоящий иэ четырех кристаллов кремния, соединенных по мостовой схеме, Кристаллы помещены в герметичную конструкцию, Электрические соединения выполнены так, чтобы имелась воэмож 15 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 1 .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее рабочие тенэорезисторы, включенные в мостовую измерительную схему, четыре ключа, управляемые генератором тактовых импуль" сов,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 введены 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.Использование новых элементови связей позволяет повысить точностьизмерения давления за счет ослаблениявлияния на выходной сигнал переходных процессов, вызванных замыканиеми раэмыканием ключей,5На чертеже представлена схемаописываемого устройства.Предлагаемое устройство для измерения давления содержит рабочие тензореэисторы 1-4, с величиной со 10противления й каждый, включенныев мостовую схему 5, ключи 6,7,8 и 9,управляемые генератором тактовых им-пульсов 10, два резистора 11 и 12 ссопротивлением Кц, два масштабныхусилителя перемейного тока - неинвертирующий 13 и инвертирующий 14,квадратор 15, блок 16 деления и сумматор 17. Входы масштабных усилителей13 и 14 через ключи 8 и 9 соответственно подключены к вершинам выходной20диагонали мостовой схемы 5. Два резистора (11 и 12) подключены так,что общая точка их соединения свходом ключа 9 и вторые выводы черезключи 6 и 7 соответственно подсоединены к вершинам диагонали питаниямостовой схемы 5. Выход неинвертирующего усилителя 13 подключен квходу квадратора и одному из входовсумматора, а выход инвертирующего уси-З 0лителя и выход квадратора соединеныс входами блока 17 деления, выходкоторого подключен ко второму входусумматора.С мостовой схемы тензодатчика,образованной четырьмя активными тензо-,резисторами 1-4 с помощью двухключей 6 и 7, управляемых генератором 10, получают два линейно-зависимых сигнала.О,(р,е) и О (р,),40где О(р,) - йапряжение, снимаемоес мостовой схемы 5 приотключенных растворах11 и 12 и являющеесяфункцией температуры 45и давления,О(р,1) - напряжение, снимаемоес мостовой схемы свключенными резисторами 11 и 12 и являющееся 50функцией температурыи давления.Работа схемы осуществляется в дватакта, В течение первого такта ключи6,7 и 9 разомкнуты, а ключ 8 замкнут,а на выходе мостовой схемы 5 формируется сигнал О(р с), который подается на вход неинвертирующего масштабного усилителя 13 переменного тока,.В течение второго такта ключи 6, 7и 9 замкнуты, а ключ 8 разомкнут, 60При замкнутых ключах 6 и 7 параллель-.но плечам 3 и 4 мостовой схемы подключаются резисторы 11 и 12, имеющиесопротивление Кц , в результате чегос выхода мостовой схемы снимается 65 сигнал О(р с), Сигнал О(р с) поступает на вход инвертирующего масштабного усилителя 14 переменного тока. Используя теорию мостовых схем, можно показать, что скорректированный по температуре сигнал, зависящий только от давления О,связан с ЩР)и О(РЧследующей зависимостью:Ок=( О (рЦО,(рМц (,цн("о+2 ы)где КоРн - сопротивление нагрузки.Формула (4) выражает связь междувыходными сигналами О ( р ) и О ( р Ц,которая может быть испольэовайа дляполучения скорректированного сигнала.С этой целью сигнал О(р 1) подаетсяна входы сумматора 17 и квадратора15. С последнего сигнал, пропорциональный величине О(РЯ, одновременнос сигналом О,(РЦ, снимаемым с инвертирующего усилителя 14, поступает навходы блока 16. После этого сигнал,пропорциональный величине, поступаетна сумматор 17. На выходе сумматораобразуется сигнал, пропорциональный скорректированному по температуре выходному напряжению мостовойсхемы О,Использование новых элементов исвязей позволяет повысить точностьизмерения давления датчиком с температурной коррекцией выходного сигнала,так как ключи, с помощью которых формируется сигнал коррекции, включены непоследовательно с резисторами мостовой схемы, а коммутируют цепи, параллельные плечам мостовой схемы. Поэтомупереходные процессы,. имеющие местопри неодновременном изменении состояния ключей в силу идентичности ихсхем, значительно ослаблены и их влияние на процесс измерения давления значительно меньше,Формула изобретенияУстройство 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 второгоВ. Козлосталош оставител ехред И. Корректор С Шекмар Нечаев Редак 35 Тирах 1019 ПВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 одписное аз 6270 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект ключа, а выводы резисторов через третий и четвертый ключи соединены свершинами диагонали питания мостовойсхемы, вход квадратора подключенк выходу неинвертируюцего масштабного усилителя, выходы квадратораи инвертирующего масштабного усилителя подключены к соответствующим входамблока деления, выход которого соединен со вторым входом сумматора,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3447362,1 л, 73-88,5, 1969.2. Авторское свидетельство СССР9547661, кл. О О9/04, 1975