Датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 16 19) 5/)5 601 1 9 ИЕ ИЗ ЕТЕН И АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТ подключения мос пей к общей измер входной диагонал дится напряжение К выходным диаго ны операционные рых сигнал поступ и через масштабнь вычитания.Устройство ра товых измерительительной схеме( и каждого мостаОпит источника и налям мостов по усилители 13, 14, ает на блок 15 вы й усилитель 16 на ных цефиг,3). Кподвоитания, дключес коточитания блок 17 0 с Сь зо го давления на ну 2 последняяры 4-7 и 8 - 11 иследствие этогоительных цепеи порциональные орые поступают илителей 13, 14.онных усилитеГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 1377633, кл. 0 01 3 9/04, 1987.(57) Изобретение может быть использованодля измерения давления с повышенной точностью в условиях воздействия термоудара,Поскольку две мостовые измерительныесхемы с одинаковой топологией размещенына мембране так, что каждому тензорезиИзобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к устройствам дистанционного измерения давления, и может быть использовано в датчиках для измерения давления жидких и газообразных сред при нестационарных температурных режимах работы (при термоударе),Целью изобретения является повышение точности измерения давления при воздействии термоудара.На фиг, 1 показана конструкция датчика давления; на фиг. 2 - размещение тензорезисторов на мембране (топология); на фиг. 3 - измерительная схема.Устройство включает корпус 1, мембрану 2, выполненную за одно целое с корпусом, На мембране сформированы два измерительных моста, защищенные от окружающей среды гермокрышкой 3.При этом один мост состоит из тензорезисторов 4-7, а другой - из тенэорезисто ров 8 - 11, контактные площадки 12 служатдля стору одного моста соответствует расположенный симметрично с ним тензорезистор другого моста, то тензорезисторы попарно находятся в равных температурных полях, полях температурных деформаций, а также в равных деформационных зонах, В результате того, что ТКС и ТКЧ тензорезисторов одного моста отличаются на порядок от ТКС и ТКЧ тензорезисторов другого моста, имеется возможность получения дополнительного термозависимого сигнала, используемого для коррекции температурной погрешности основного сигнала при воздействии термоудара, 3 ил,ботает следующим абра При подаче измеряемовоспринимающую мембрапрогибается, Тенэорезистопытывают деформацию, Всна выходе мостовых измерпоявляются сигналы, проиэмеряемомудавлению, котна входы операционных усВыходные сигналы операцилей 13, 14 будут иметь видО 13 = К 1 (Ор 1 + ОО 14 = К 2 (Ор 2 4 О1663460 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 где Ор 1, Ор 2 - составляющие выходных сигналов мостов, пропорциональные измеряемому давлению;От 1, От 2 - составляющие выходных сигналов мостов, пропорциональные температуре;К 1, К 2 - коэффициенты усиления.ПрИ ЭТОМ Ор 1 = Ор 2, а 0,1 Ф От 2, таК КаК КЧ тензореэисторов обоих мостов равны, а ТКС и ТКЧ различны.Тензорезисторы 4 и 8, 5 и 9, 6 и 10, 7 и 11 находятся попарно в равных термпературных условиях и равных условиях от рабочей нагрузки,В нормальных температурных условиях измерительная схема настраивается таким образом, что на выходе блока 15 вычитания сигнал равен нулю 015 = 01 з 014 = К 1 Ор 1+ От 1) К 2 Ор 2+ т От 2) = О, От влияния на мостовые схемы температуры на выходе блока 15 вычитания появляется термозависимый сигнал, причем в стационарных температурных условиях (на всех тензорезисторах одинаковая температура) этот сигнал обусловлен только ТКЧ тензореэисторов, а от влияния ТКС само- компенсируется в каждой из мостовых схем из условия работы моса.Таким образом, на выходе блока 15 вычитания при любой стационарной температуре (для приведенного случая в диапазоне температур от минус 200 до 150 С) и при отсутствии воздействия измеряемого давления сигнал равен нулю. При воздействии давления на выходе блока 15 вычитания появится термозависимый сигнал за счет различных значений ТКЧ тензорезисторов 4-7 по сравнению с тензорезисторами 8-11.В нестационарных условиях (например, мгновенное значение температуры на тензорезисторах 4, 8, 6, 10 отличается от мгно. венного значения температуры на тензорезисторах 5, 9, 7, 11, а также может иметь место и различная температурная деформация) происходит изменение выходных сигналов мостовых цепей пропорционально разнице температур и температурных деформаций. Так как ТКС и ТКЧ тенэорезисторов каждого моста различны, то и величина изменения выходных сигналов различна, Вследствие этого на выходе вычитания 15 появляется термозависимый сигнал, пропорциональный разнице температур и температурных деформаций на отдельных парах тензорезисторов. Этот сигнал преобразуется в масштабном усилителе 16 с необходимым коэффициентом усиления и поступает на вход блока 17 вычитания, на другой вход которого поступает выходной сигнал мостовой цепи из тензорезисторов 8-11, пропорциональный измеряемому. давлению и температурным изменениям и усиленный в операционном усилителе 14.Таким образом, в блоке 17 вычитания происходит коррекция основного сигнала цепи 8-11, 14, 17 термозависимым и не зависящим от измеряемого давления сигналом, снимаемым с обоих мостов, отдельным от рабочего сигнала в блоке 15 вычитания и преобразованным до необходимой величины в масштабном усилителе 16. Оных == К 2 (Ор 2 + От 2) КЗ (К 10 р 1 + К 10 т 1 - К 20 р 2 - К 20 т 2) Учитывая, что К 20 р 2 = К 10 р 1; К 20 т 21К 10 т 1, а К 20 т 2 = Кз (К 20 т 2 - К 10 т 1), где КЭ -коэффициент усиления масштабного усилителя 16, получаемОвых = К 20 р 2, ТаКИМ ОбраЗОМ, ВЫХОдНОй сигнал датчика зависиттолько от измеряемого давления, а изменения температуры практически не влияют на выходную характеристику, причем аддитивная составляющая температурной погрешности компенсируется за счет различия ТКС, а мультипликативная - за счет различия ТКЧ тензорезисторов одно моста по сравнению с тензорезисторами другого,Использование датчика давления позволяет повысить точность измерения в диапазоне температур от минус 200 до 150 С примерно в 4-5 раз за счет уменьшения температурной погрешности,Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус с закрепленной в нем мембраной, на которой сформированы тензорезисторы, соединенные в два измерительных моста, причем оба моста выполнены с одинаковой топологией, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерения давления при воздействии термоудара, в нем тенэорезисторы одного моста расположены попарно симметрично с тензорезисторами другого моста относительно центра мембраны, причем температурные коэффициенты сопротивления и тенэочувствительности тензорезисторов одного моста на порядок больше соответствующих коэффициентов тенэорезисторов другого моста, а коэффициенты тензорезисторов обоих мостов имеют один и тот же порядок, 16634601663460 Составитель О,СлюсаревО,Спесивых Техред М,Моргентал . Кор Л,Бескид Реда кт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 аказ 2259 Тираж 357 ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СС ; Раушская наб 4/5