RU2037145C1 - Тензометрический измеритель давления - Google Patents
Тензометрический измеритель давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2037145C1 RU2037145C1 RU93003230A RU93003230A RU2037145C1 RU 2037145 C1 RU2037145 C1 RU 2037145C1 RU 93003230 A RU93003230 A RU 93003230A RU 93003230 A RU93003230 A RU 93003230A RU 2037145 C1 RU2037145 C1 RU 2037145C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- differential amplifier
- bridge
- measuring circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Использование : в измерительной технике , в тензометрических измерителях давления , при измерении постоянных и переменных давлений в широком диапазоне рабочих температур . Сущность : повышение точности измерений давления достигается наличием в составе тензометрического измерителя функционального преобразователя, позволяющего полностью компенсировать температурную погрешность при измерении давления. Функциональный преобразователь 15, содержащий (помимо термозависимого элемента и терморезистора 2) два дифференциальных усилителя 4, 5, блок 9 опорных напряжений и умножитель 10 вырабатывают два температурозависимых напряжения, которые, суммируясь в сумматорах 7, 8 с двумя выходными напряжениями мостовой измерительной схемы 1 , позволяют получить выходной сигнал , независимый от температуры , и зарегистрировать его с помощью выходного прибора 14 . 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений постоянных и переменных давлений жидкостей и газов в широком диапазоне рабочих температур.
Известен тензометрический измеритель давления с активной схемой термокомпенсации, обеспечивающей изменение питающего напряжения в соответствии с температурной зависимостью чувствительности тензорезистора [1]
Наиболее близким по количеству общих признаков и технической сущности к заявляемому представляется тензометрический измеритель давления, включающий датчик давления, содержащий корпус с закрепленной в нем мембраной, на которой сформированы контактные площадки, четыре тензорезистора, соединенные в мостовую измерительную схему, терморезистор, один конец которого заземлен, и измерительный блок, содержащий источник питания со стабилизатором напряжения, первый сумматор, первый и второй дифференциальные усилители и выходной регистрирующий прибор, при этом выход стабилизатора напряжения подключен к входу мостовой измерительной схемы [2]
Данный способ принят за прототип. Недостатком прототипа является недостаточная точность измерений давления среды из-за неполной компенсации квадратичной составляющей температурной погрешности.
Наиболее близким по количеству общих признаков и технической сущности к заявляемому представляется тензометрический измеритель давления, включающий датчик давления, содержащий корпус с закрепленной в нем мембраной, на которой сформированы контактные площадки, четыре тензорезистора, соединенные в мостовую измерительную схему, терморезистор, один конец которого заземлен, и измерительный блок, содержащий источник питания со стабилизатором напряжения, первый сумматор, первый и второй дифференциальные усилители и выходной регистрирующий прибор, при этом выход стабилизатора напряжения подключен к входу мостовой измерительной схемы [2]
Данный способ принят за прототип. Недостатком прототипа является недостаточная точность измерений давления среды из-за неполной компенсации квадратичной составляющей температурной погрешности.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в полной компенсации температурной погрешности измерителя, включая квадратичную составляющую температурной погрешности.
Данный технический результат достигается тем, что в известном тензометрическом измерителе давления, содержащем корпус с закрепленной в нем мембраной, на которой сформированы контактные площадки, четыре тензорезистора, соединенные в мостовую измерительную схему, терморезистор, один конец которого заземлен, и измерительный блок, содержащий источник питания со стабилизатором напряжения, первый сумматор, первый и второй дифференциальные усилители и выходной регистрирующий прибор, в измерительный блок введены второй сумматор, третий дифференциальный усилитель, умножитель, источник опорных напряжений, звено обратной связи, выходной транзистор и выходной резистор, при этом терморезистор соединен с выходом стабилизатора напряжения и подключен к первому входу первого дифференциального усилителя, к второму входу которого подсоединен вход источника опорных напряжений, а второй его выход соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, подключенного вторым своим входом к выходу умножителя, соединенного первым входом с первым входом первого дифференциального усилителя, а вторым своим входом с выходным резистором, который заземлен, причем положительная клемма источника питания соединена с коллектором выходного транзистора, эмиттер которого через выходной резистор подключен к заземленной отрицательной клемме источника питания, а первый выход мостовой измерительной схемы подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, второй выход мостовой измерительной схемы подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилителя, а третий с выходом звена обратной связи, подключенного входом к эмиттеру выходного транзистора, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами третьего дифференциального усилителя, выход которого подключен к базе выходного транзистора, при этом выходной регистрирующий прибор подключен параллельно выходному резистору.
На чертеже представлена схема тензометрического измерителя давления.
Измеритель содержит корпус с закрепленной в нем мембраной, на которой сформированы контактные площадки и четыре тензорезистора (на чертеже не показаны), соединенные в мостовую измерительную схему 1, терморезистор 2, источник питания (на чертеже не показан) с положительной клеммой +U и отрицательной -U. Имеется также стабилизатор 3 напряжения, дифференциальные усилители 4,5,6, сумматоры 7,8, блок 9 опорных напряжений, умножитель 10, звено 11 обратной связи, выходной транзистор 12, выходной резистор 13 и выходной прибор 14 в виде вольтметра. Элементы схемы 2,4,5,9,10, обведенные пунктиром, образуют функциональный преобразователь 15. Элементы схемы 1,2,4,11 подключены к стабилизатору 3 напряжения (на чертеже данное подключение показано только для термосопротивления 2 и дифференциального усилителя 6).
Входы дифференциального усилителя 4 подключены к термосопротивлению 2 и выходу блока 9 опорных напряжений. Входы дифференциального усилителя 5 подключены к блоку 9 опорных напряжений и выходу умножителя 10, входы которого соединены с термосопротивлением 2 и выходным резистором 13. Выходы дифференциальных усилителей 4 и 5 подключены к входам сумматоров 7 и 8, к другим входам которых подсоединены выходы мостовой измерительной схемы 1. К сумматору 8 подключен также выход звена 11 обратной связи, вход которой соединен с эмиттером выходного транзистора 21, соединенного базой с выходом дифференциального усилителя 6, и коллектором с положительной клеммой источника питания. Выходы сумматоров 7 и 8 подключены к входам дифференциального усилителя 6. Эмиттер выходного транзистора 12 соединен со вторым входом умножителя 10 и через выходной резистор 13 с отрицательной клеммой источника питания. Выходной прибор 14 подсоединен параллельно выходному резистору 13.
Измеритель работает следующим образом.
При подаче измеряемого давления Р на мембрану тензорезисторы испытывают деформацию. Вследствие этого на выходе мостовой измерительной схемы 1 появляется сигнал ΔUp Up1-Up2, равный
Δ<N>Up=Up1-Up2=U0[a0+a1Δt+
+(a2Δt+a3)P] (1) здесь U0 напряжение питания мостовой измерительной схемы,
а0 коэффициент смещения нуля,
а1 коэффициент температурного дрейфа нуля;
а2 коэффициент температурного дрейфа чувствительности;
Δt t t0 отклонение температуры от значения t t0, выбранной в качестве точки отсчета; а3 тензочувствительность мостовой измерительной схемы при t t0, Р действующее давление.
Δ<N>Up=Up1-Up2=U0[a0+a1Δt+
+(a2Δt+a3)P] (1) здесь U0 напряжение питания мостовой измерительной схемы,
а0 коэффициент смещения нуля,
а1 коэффициент температурного дрейфа нуля;
а2 коэффициент температурного дрейфа чувствительности;
Δt t t0 отклонение температуры от значения t t0, выбранной в качестве точки отсчета; а3 тензочувствительность мостовой измерительной схемы при t t0, Р действующее давление.
Значение выходного напряжения Uв на выходном резисторе 13 выходного транзистора 12 можно представить следующим образом
Uв=K(ΔUp+Ut1-Ut2), (2) здесь К коэффициент усиления, определяемый звеном 11 обратной связи.
Uв=K(ΔUp+Ut1-Ut2), (2) здесь К коэффициент усиления, определяемый звеном 11 обратной связи.
Для полной компенсации температурной погрешности и смещения нуля функциональный преобразователь 15 из входных воздействий U0, Uв должен синтезировать выходные напряжения Ut1иUt2 вида
Ut1= U0(a0+a1Δt);Ut2=β <N>Uв (3) Здесь β масштабный коэффициент с учетом (3) из (1), (2) получаем
Uв=KU0[a2Δt+a3)P-β Uв (4) или
UB(1+UoKβ) UoKa1 + ΔtP
(5) Из уравнения (5) следует, что для получения инвариантного к температурному воздействию выходного сигнала устройства Uв достаточно, чтобы выполнялось условие
β (6) Обеспечить такой масштаб преобразования позволяет функциональный преобразователь 15, выполненный, например, в виде, представленном в измерителе.
Ut1= U0(a0+a1Δt);Ut2=β <N>Uв (3) Здесь β масштабный коэффициент с учетом (3) из (1), (2) получаем
Uв=KU0[a2Δt+a3)P-β Uв (4) или
UB(1+UoKβ) UoKa1 + ΔtP
(5) Из уравнения (5) следует, что для получения инвариантного к температурному воздействию выходного сигнала устройства Uв достаточно, чтобы выполнялось условие
β (6) Обеспечить такой масштаб преобразования позволяет функциональный преобразователь 15, выполненный, например, в виде, представленном в измерителе.
Изменение температуры вызывает изменение сопротивления преобразователя температуры 2. При этом на выходах дифференциальных усилителей 4 и 5 функционального преобразователя 15 появляются выходные сигналы Ut1 и Ut2, которые, складываясь в необходимой пропорции с выходными сигналами Up1 и Up2 мостовой измерительной схемы 1, позволяют реализовать инвариантный к температуре алгоритм работы измерителя давления, регистрируемого выходным прибором 14.
Таким образом, в измерителе не появляется дополнительная квадратичная составляющая температурной зависимости чувствительности, а происходит полная компенсация всех составляющих температурной погрешности тензорезисторной мостовой схемы. При этом питающая диагональ мостовой измерительной схемы свободна для организации подавления нелинейности выходной характеристики устройства.
Claims (1)
- ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, включающий датчик давления, содержащий корпус с закрепленной в нем мембраной, на которой сформированы контактные площадки, четыре тензорезистора, соединенные в мостовую измерительную схему, и терморезистор, один конец которого заземлен, и измерительный блок, содержащий источник питания со стабилизатором напряжения, первый сумматор, первый и второй дифференциальные усилители и выходной регистрирующий прибор, при этом выход стабилизатора напряжения подключен к входу мостовой измерительной схемы, отличающийся тем, что в измерительный блок введены второй сумматор, третий дифференциальный усилитель, умножитель, источник опорных напряжений, звено обратной связи, выходной транзистор и выходной резистор, при этом терморезистор соединен с выходом стабилизатора напряжения и подключен к первому входу первого дифференциального усилителя, к второму входу которого подсоединен первый выход источника опорных напряжений, а второй его выход соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, подключенного вторым входом к выходу умножителя, соединенного первым входом с первым входом первого дифференциального усилителя, а вторым входом с выходным резистором, который заземлен, причем положительная клемма источника питания соединена с коллектором выходного транзистора, эмиттер которого через выходной резистор подключен к заземленной отрицательной клемме источника питания, а первый выход мостовой измерительной схемы подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, второй выход мостовой измерительной схемы подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилителя, а третий с выходом звена обратной связи, подключенного входом к эмиттеру выходного транзистора, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с первым и вторым входами третьего дифференциального усилителя, выход которого подключен к базе выходного транзистора, при этом выходной регистрирующий прибор подключен параллельно выходному резистору.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93003230A RU2037145C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Тензометрический измеритель давления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93003230A RU2037145C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Тензометрический измеритель давления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93003230A RU93003230A (ru) | 1995-02-27 |
RU2037145C1 true RU2037145C1 (ru) | 1995-06-09 |
Family
ID=20135936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93003230A RU2037145C1 (ru) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | Тензометрический измеритель давления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2037145C1 (ru) |
-
1993
- 1993-01-18 RU RU93003230A patent/RU2037145C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Приборы и системы управления. 1913, N9, с.21-23. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1744533 кл. G 01L 9/04, 1990. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2145698C (en) | Electronic circuit for a transducer | |
US4169243A (en) | Remote sensing apparatus | |
US3754442A (en) | Temperature measuring system producing linear output signal from non-linear sensing resistance | |
US20070295095A1 (en) | Apparatus for providing an output proportional to pressure divided by temperature (P/T) | |
US5303167A (en) | Absolute pressure sensor and method | |
GB2201791A (en) | Transducer signal conditioner | |
US4190796A (en) | Pressure detecting apparatus having linear output characteristic | |
US5295746A (en) | High resolution digital thermometer | |
US3510696A (en) | Transducer output correction circuitry | |
US4011746A (en) | Liquid density measurement system | |
US3358511A (en) | Computing transducer system | |
US4167697A (en) | Capacitive pick-off circuit | |
RU2037145C1 (ru) | Тензометрический измеритель давления | |
US6107861A (en) | Circuit for self compensation of silicon strain gauge pressure transmitters | |
RU2082126C1 (ru) | Измеритель давления высокотемпературных сред | |
US3892281A (en) | Temperature measuring system having sensor time constant compensation | |
SU884587A3 (ru) | Устройство дл измерени плотности газообразных сред | |
RU2082129C1 (ru) | Преобразователь давления в электрический сигнал | |
RU2024830C1 (ru) | Устройство для измерения давления | |
KR100238390B1 (ko) | 압력센서의 온도 보상 회로 | |
SU1737291A1 (ru) | Датчик давлени | |
US3303702A (en) | Pressure transducers | |
JPH0531729B2 (ru) | ||
KR970009161B1 (ko) | 열선유속계 | |
JP3373981B2 (ja) | 熱式流量測定装置 |