Устройство для измерения давления

) 4 0 01 Ь 9/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ НИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКО(21) 4099078 (22) 11,05.8 (46) 07.01,8 ( ) Бюл 71 Пенэен ий литехнический ин во СССР 1976.ики контро- шиностроегольэован быстропе газообра ных темпера ель иэобреи измерехо-. термора теп Изчсротеиьнан онДиг,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ститут(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЕНИЯ(57) Изобретение м.б. исв датчиках для измеренияменных давлений жидких иных сред при нестационартурных режимах работы. Цтения - повьппение точносния давления при воздейсудара.:Под действием тер ЯО 136492 ловая волна распространяется постержневому упругому элементу и температурное поле по его поверхностираспределяется неравномерно, Это приводит к тому, что температурные изменения сопротивлений тензорезисторов11, 12 и 13 и 14 оказываются неодинаковыми и на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный разности температур увершины и у основания граней стержневого упругого элемента. Этот сигналусиливается блоком 26 н подается насумматор 27, где складывается с опорным напряжением. Измененный сигнал ссумматора 27, воздействуя на регулируемый элемент 24, регулирует напряжение питания мостовой измерительнойцепи из тензорезисторов 5, 6, 7 и8 таким образом, что сигнал на выде усилителя 25 остается неизменным.3 ил10 1 г Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам дистанционного измерения давления, и может быть использовано в датчиках для измерения быстропеременных давлений жидких и газообразных сред при нестационарных температурных режимах работы (при термоударе), например при измерении давления пороховых газов, в топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорания и т.п.Цель изобретения - повышение точности измерения давления при воздействии термоудара.На фиг. 1 изображена конструкция датчика давлений; на фиг. 2 а чувствительный элемент; на фиг. 2 б - то же, повернутый на 180 вокруг проодолькой оси; на фиг3 - измерительная схема устройства. Тенэорезисторный датчик давления (фиг. 1) содержит корпус 1, воспринимающую давление мембрану 2, приемную полость 3, стержневой элемент 4 с металлопленочными тензорезисторами 5-8, сформированными на грани А, и металлопленочными тензорезисторами 9-14, сформированными на противоположной грани В (фиг. 2 а, б), стержневой упругий элемент 4 имеет квадратное сечение у основания и круглое у вершины. Вершина упругого элемента 4 заканчивается подушкой 15. Упругий элемент 4 вдоль продольной оси имеет четыре взаимно-перпендикулярные грани А, Б, В, Г, Тенэорезисторы 5-8 соединены в мостовую измерительную цепь и образуют на плоскости грани А квадрат, при этом тензорезисторы 6 и 7 параллельны продольной оси стержня, а тензорезисторы 5 и 6 перпендикулярны. Контактные площадки 16-19 служат для подключения мостовой измерительной цепи (из тенэорезисторов 5-8) к измерительной схеме, представленной на фиг. 3. Тензореэисторы 9-14, соединены также в мостовую измерительную цепь (компенсационную). При этом тензорезисторы 9 и 10 параллельны продольной оси стержневого упругого элемента 4 и образуют йару смежных плеч, а тензорезисторы 11, 12 и 13, 14 перпендикулярны ей и образуют другую пару смежных плеч, Контактные площадки 20-23 служат для подключения компен 20 25 30 35 40 45 50 55 сационной мостовой измерительной цепи к измерительной схеме (фиг. 3),К диагонали рабочей мостовой измерительной цепи (из тензорезисторов 5-8) через регулирующий элемент 24 подводится напряжение Б,источника питанияК диагонали компенсационной мостовой измерительной цепи (иэ тенэорезисторов 9-14) подводится напряжение Б, источника питания. С противоположной диагонали моста из тенэорезисторов 5-8 снимается сигнал, который через дифференциальный усилитель 25 поступает на выход прибора, С противоположной диагонали моста иэ тензореэисторов 9-14 сигнал через дифференциальный усилитель 26 поступает на сумматор 27, в котором складывается с опорным напряжением 11 Результирующий сигнал с сумматора подается на регулирующий элемент 24.Устройство работает следующим образом.При подаче измеряемого давления в приемную полость 3 (фиг. 1).мембрана 2 преобразует давление в силу,которая передается стержневому упругому элементу 4. Металлопленочные тензореэисторы 5-8 сформированные на плоскости А (фиг. 2 а) стержневого упругого элемента 4, испытывают деформацию: тензорезисторы б и 7 продольную, а тенэорезисторы 5 и 8 - поперечную.Вследствие этого, на выходе мостовой измерительной цепи (иэ тенэорезисторов 5-8) появляется сигнач, пропорциональный измеряемому давлению. Этот сигнал усиливается дифференциальным усилителем 25 (фиг3) и подается на выход прибора. Тензорезисторы 9-14 (фиг. 2 б), сформированные на плоскости В стержневого упругого элемента 4, также испытывают деформацию: тензорезисторы 9 и 1 О - продольную, а тензореэисторы 11-14 - поперечную. Поскольку тензорезисторы 9 и 10, а также 11, 12 и 13, 14 образуют смежные плечи мостовой измерительной цепи, выходной сигнал при деформации стержневого упругого элемента не меняется, а изменения сопротивлений 9 и 1 О, а также 11, 12 и 13, 14 взаимно компенсируются.При действии термоудара, например плюсовой температуры, со сторо3 3649 ны приемной полости 3 датчика (фиг.1) тепловая волна распространяется от мембраны по стержневому упругому элементу к его основанию, при этом5 температурное поле по поверхности стержневого упругого элемента распределяется неравномерно. Это приводит к тому, что температурные изменения сопротивлений тензорезисторов 11, 12 и 13, 14 оказываются неодинаковыми (тензореэисторы 11 и 12 расположены у вершины плоской грани В упругого элемента, где температура выше, чем у основания, а у основания расположены тенэорезисторы 13 и 14) и на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный разности температур у вершины и у основания граней стержневого упругого элемента 4, Этот сигнал усиливается дифференциальным усилителем 26 и подается на сумматор 27, где складывается с опорным напряжением. Измененный сигнал с сумматора 27, воздействуя на устройство 24, регулирует напряжение питания мостовой измерительной цепи иэ тензорезисторов 5-8 таким образом, что сигнал на выходе дифференциального усилителя 25 остается неизменным.ф о р м у л а изобретенияУстройство для измерения давления, включающее датчик давления, содержа щий корпус, мембрану, соединенную со стержневым упругим элементом с переменным сечением по длине, на котором расположены основные тензорезисторы, образующие измерительную мостовую 40 цепь, источник питания и измеритель 244ный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения давления при воздействии термоудара, в него введены компенсационная мостовая цепь иэ дополнительных тецзорезисторов, источник опорного напряжения, усилитель, сумматор и регулятор напряжения, при этом стержневой упругий элемент имеет четыре взаимно перпендикулярные и равные по площади грани, на первой иэ которых расположены основные тензорезисторы, а на второй параллельной грани - дополнительные тензореэисторы,причем измерительная мостовая цепь выполнена иэ четырех тензорезисторов, два из которых параллельны оси стержневого упругого элемента, два других перпендикулярны ей и образуют по форме квадрат, а компенсационная мостовая цепь выполнена из шести дополнительных тензорезисторов, два из которых расположены по краям грани параллельно оси стержневого упругого элемента и образуют два смежных плеча моста, а четыре других тенэорезистора расположены попарно перпендикулярно первым двум, образуя два других смежных плеча моста, при этом вход измерительной мостовой цепи электрически соединен с выходом регулятора напряжения, первый вход которого подсоединен к выходу сумматора напряжений, первый вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а второй вход - к выходу усилителя, вход которого соединен с выходной диагональю компенсационной мостовой цепи, вход которой соединен с источником питания, подключенным к регулятору напряжения.1364924 7 Составител Техред М. в. орректор М. Максимишинец д. 4/ оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Проектная,Редактор В.Да Заказ 6587/34 Тираж 847 ВНИИПИ Государс по делам изоб 0350, Москва, ЖПодписноенного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб