Устройство для измерения давления

, 151 УБЛ 2 М 50 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ П(НТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР Я Н МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Н АВ ец С.Б. Сал8) щи нос тр о ении/а, М,: Машиност 222,ЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕв каро ь- Япользован и двигателя внель изобретения ии, Измери змеритель- К 2 тензои измереразованационным од тел 6, а а чувствидавления,еще иными датчика 1 ил. устрМаей(57) Изобретениесистеме топливопреннего сгоранияповышение точностельный мост 1 оным К 1 и компенрезисторами, разтельном элементе политехнический иннина и постоянными резисторами , КЗ и К 4. С измерительной диагональю моста 1 связан дифференциальный усилитель (У) 3, к выходу к-рого подключена цепочка последовательно соединенных коммутатора (К) 5, .аналого-цифрового преобразователя 6 и вычислительного устр-ва 7. Информационный вход устрва 7 соединен с выходом датчика 4 по ложения поршня. Блок 8 коррекции выполнен в ниде У 9 и полумоста 10 из термостабильных резисторов К 5 и К 6 подключенного параллельно измерител ной диагонали моста 1, Входы У 9 св заны с полумостом 10 и тензорезисто ром К 2, а выход подключен к входу К 5. Выход блока 11 связан с третьим вх ом К 5 и вторым входом преобразо ва я его вход - с выходом. 1511451Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения давления, например, в системе топливоподачи двигателя внутреннего сгорания и может использоваться как автономное средство измерения и как встраиваемый модуль в автоматизированные системы испытания или диагностики дизелей, 10Целью изобретения является повышение точности при измерении давления, например, в топливоподающей системе дизеля.На чертеже приведена схема устрой ства для измерения давления в топливоподающей системе двигателя внутреннего сгорания.Устройство содержит измерительный мост 1, образованный измерительным К 1 и компенсационным К 2 тензорезисторами, размещенными на чувствительном элементе датчика 2 давления, и постоянными резисторами КЗ, К 4, дифференциальный усилитель 3, связанный с из 25 мерительной диагональю моста 1, датчик 4 положения поршня, подключенную к выходу усилителя 3 цепочку соеди-л. ненных последовательно коммутатора 5, аналого-цифрового преобразователя 6 и вычислительного устройства 7, блок 8 коррекции, выполненный в виде дополнительного дифференциального усилителя 9 и полумоста 10 из термоста-, бильных резисторов К 5 и К 6, вычисли тельный блок 11, выход которого связан с входами коммутатора 5 и аналого-цифрового преобразователя 6. Информационный вход вычислительного 1 устройства 7 соединен с выходом дат чика положения поршня, Полумост 10 подключен параплельно измерительной диагонали моста 1, входы дополнительно дифференциального усилителя 9 связаны с полумостом 10 и компенсацион ным тензорезистором К 2, а выход усилителя 9 подключен к входу коммутатора 5Чувствительный элемент тензодатчика давления топлива, закрепленный в корпусе, с одной стороны частично или полностью (в зависимости от конструкции датчика) омывается топливом, с другой стороны контактирует с корпусом. Наружные поверхности корпуса нагреваются за счет теплоты, передаваемой от горячих поверхностей двигателя, внутренние поверхности датчика и чувствительный элемент, омываемые топливом, охлаждаются, В результате в различных режимах работы двигателя температура наружных поверхностей отличаетсяот температуры топлива и внутренних поверхностей,Реальные условия работы тензодатчика давления характеризуется следующими параметрами; температура чувствительного элемента не постоянна вовремени; температура чувствительного элемента не одинакова по его поверхности; температура наружных и внутренних поверхностей корпуса датчика различна. В корпусе датчика возникают термоупругие напряжения, оказывающие силовое воздействие на чувствительный элемент.Устройство работает следующим образом.Давление топлива воздействует на чувствительный элемент датчика 2, вызывая деформацию измерительного. тензорезистора К 1, в результате чего возникает разность. потенциалов в измерительной диагонали моста 1. Разность потенциалов приложена к дифференциальному входу усилителя 3, на выходе которого воспроизводится напряжение, пропорциональное давлению, действующему на чувствительный элемент датчика 2.С выхода датчика 4 положения поршня на вход вычислительного устройства 7 поступают импульсы, которые обрабатываются в вычислительном устройстве 7, и на управляющие входы коммутатора 5 и аналого в цифрово преобразователя 6 подаются управляющие сигналы, покоторым коммутатор 5 подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 6 выход усилителя 3. Напряжение, снимаемое с выхода усилителя 3, преобразуется в цифровой код при определенных положениях поршня и записыва-т ется в память вычислительного устройства 7 в виде массива данных, Затем в вычислительном устройстве в соответствии с программой производится дальнейшая обработка информации: осреднение ординат давления в последовательных рабочих циклах, корректиро-, вание атмосферной линии, корректирование масштаба измерения в соответствии с тепловым и напряженным состоянием чувствительного элемента датчика 2 давления. Частичная компенсация г температурного дрейфа сигнала датчи1451 на управляющий вход коммутатора 5сигнала, по которому выход усилителя3 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 6.Затем с выхода вычислительногоустройства 7 на управляющий вход коммутатора 5 подают сигнал, обеспечивающий подключение выхода усилителя 9к входу аналого-цифрового преобразователя 6. При этом в вычислительноеустройство 7 записывают числовые значения напряжений на выходе усилителя9 блока -8 коррекции, соответствующиемоделируемым условиям. Так моделируется тепловое.и напряженное состояниечувствительного элемента датчика 2давления, соответствующее различнымусловиям теплового и силового воздействия,Во время измерений давления в системе топливоподачи работающего двигателя выход усилителя 3 через коммутатор 5 постоянно подключен к входуаналого-цифрового преобразователя 6и в память вычислительного устройства7 записываются числовые значения дав-.лений, соответствующие определеннымположениям поршня. Эта информация записывается с погрешностью, обусловленной температурным дрейфом и изменением статической крутизны характеристики датчика 2, соответствующимданному тепловому и напряженному состоянию его чувствительного элементаДля коррекции этих данных периодически с вычислительного устройства 7 науправляющий вход коммутатора 5 поступает управляющий сигнал, который обеспечивает подключение выхода усилителя9 через коммутатор 5 к входу аналогоцифрового преобразователя 6. При этомнапряжение на вьгоде усилителя 9,соответствующее данному тепловому и напряженному состоянию чувствительного элемента датчика 2, преобразуется в цифровой код и записывается в память вычислительного устройства 7. Далее этотцифровой код используется для коррек-Тирования температурного дрейфа и статической крутизны характеристики датчика по данным, полученным при тарировке,51 О 15 20 25 30 35 4045 50 5 151ка 2 давления осуществляется автоматически за счет того, что компенсационный тензорезистор К 2 включен вцепь моста 1 и его тепловое и напряженное состояние (при отсутствии давления) близко к состоянию измерительного тензорезистора К 1, Для полнойкомпенсации температурного дрейфа икоррекции статической крутизны характеристики датчика давления из-за изменения теплового и напряженного состояния его чувствительного элементапри тарировке моделируют условия работы датчика на дизеле путем изменения теплового и силового воздействияна корпусе,При этом в исходном состоянии после баланса измерительного моста 1 путем изменения соотношения резисторовК 5 и Кб полумоста 10 добиваются равенства нулю напряжения на выходеусилителя 9. Затем моделируют условияработы датчика 2 на дизеле путем теплового и силового воздействия на него. В результате этого во".действияпоявляется температурный дрейф и изменяется статическая крутизна характеристики датчика 2, которые легкозарегистрировать путем измерения напряжения на выходе усилителя 8. Нарядус этим изменение теплового и напряженного состояния чувствительногоэлемента датчика 2 приводит к тому,что изменяется падение напряжения накомпенсационном тензорезисторе К 2и между точками соединения резисторовК 4 - К 2 и К 5-К 6 полумоста 10 появляется разность потенциалов, которая.поступает на дифференциальный входдополнительного усилителя 9 и воспроизводится на его выходе в виде напряжения, функционально зависящего от теплового и напряженного состояния чувствительного элемента датчика 2.Поэтому при тарировке датчика 2, моделируя изменение теплового и напряженного состояния его чувствительного элемента, в память вычислительного устройства 7 записывают числовые значения, соответствующие давлению, действующему на датчик 2, и напряжению на выходе усилителя 3, а также определяют статическую крутизну характеристики и температурный дрейф, соответствующие моделируемым условиям. Эту информацию записывают при подаче с вычислительного устройства 7 Формула из обр етения Устройство для измерения давления,например, топлива в системе топливоподачи двигателя внутреннего сгорания1511451 Составитель А. ПервовТехред А,Кравчук Корректор М. Максимишинецт. Редактор И. Рыбченко Заказ 5878/37 Тираж 482 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и .открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва; Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 в процессе испытаний, содержащее измерительный мост, состоящий из измерительного и компенсационного тенэорезисторов и двух постоянных резисторов, дифференциальный усилитель,подключенный к измерительной диагонали измерительного моста, и вычислительный блок, включающий последовательно соединенные аналого-цифровойпреобразователь и вычислительное устройство, при этом выход дифференциального усилителя связан с входомвычислительного блока, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено коммутатором, выход которогоподключен к входу вычислительного блока, дополнительным дифференциальным усилителем, выход которого подключен к входу коммутатора, задатчиком координаты, выход которого под;.ключен к входу вычислительного устройства, и двумя последовательно соединенными термостабильными резисторами, при этом плечо компенсационноготензорезистора совместно с термостабильными резисторами образует компенсационный мост, в измерительную диагональ которого включен дополнительный дифференциальный усилитель а 15 выход вычислительного устройства соединен с управляющими входами коммутатора и аналого-цифрового преобразователя.