RU2492439C1 - Pressure measurement device - Google Patents
Pressure measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492439C1 RU2492439C1 RU2012116326/28A RU2012116326A RU2492439C1 RU 2492439 C1 RU2492439 C1 RU 2492439C1 RU 2012116326/28 A RU2012116326/28 A RU 2012116326/28A RU 2012116326 A RU2012116326 A RU 2012116326A RU 2492439 C1 RU2492439 C1 RU 2492439C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- microprocessor
- digital
- corrector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давлений измерительными устройствами, построенными на базе тензорезисторных мостов.The invention relates to measuring equipment and can be used when measuring pressure measuring devices built on the basis of strain gauge bridges.
Известно устройство для измерения давления, содержащее тензорезисторный мост, входная диагональ которого подключена к его источнику питания, дифференциальный усилитель, вход которого соединен с выходной диагональю моста, а выход связан со входом аналого-цифрового преобразователя, микропроцессор, постоянное запоминающее устройство, аналоговый коммутатор, термочувствительный мост и цифровой индикатор [1].A known device for measuring pressure, containing a strain gauge bridge, the input diagonal of which is connected to its power source, a differential amplifier, the input of which is connected to the output diagonal of the bridge, and the output is connected to the input of an analog-to-digital converter, microprocessor, read-only memory, analog switch, heat-sensitive bridge and digital indicator [1].
Недостатками данного устройства являются: недостаточная точность измерения давления в связи с косвенной коррекцией температурной зависимости тензорезисторного моста и итерационным приближенным вычислением значения давления; сужение функциональных возможностей устройства связанных с невозможностью осуществления сравнения и сигнализации значения давления при достижении входным давлением порогового уровня.The disadvantages of this device are: insufficient accuracy of pressure measurement in connection with indirect correction of the temperature dependence of the strain gauge bridge and iterative approximate calculation of the pressure value; the narrowing of the functionality of the device associated with the inability to compare and signal pressure values when the input pressure reaches a threshold level.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения давления. Устройство содержит тензорезисторный мост, входная диагональ которого подключена к его источнику питания, дифференциальный усилитель, вход которого соединен с выходной диагональю моста, а выход - с первым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом идентификатора, второй вход которого связан со вторым выходом микропроцессора, выход идентификатора соединен с первым входом обратного преобразователя, второй вход обратного преобразователя связан с третьим выходом микропроцессора, первый выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход обратного преобразователя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом температурного корректора, а третий вход сумматора соединен с четвертым выходом микропроцессора, первый вход которого связан с выходом сумматора, третий вход обратного преобразователя соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, пятый выход микропроцессора соединен со вторым входом температурного корректора, первый вход которого связан с выходом цифрового датчика температуры, второй вход микропроцессора соединен с первым выходом постоянного запоминающего устройства, вход которого связан с седьмым выходом микропроцессора, а также компаратор и блок индикации и клавиатуры [2].Closest to the technical nature of the present invention is a device for measuring pressure. The device contains a strain gage bridge, the input diagonal of which is connected to its power source, a differential amplifier, the input of which is connected to the output diagonal of the bridge, and the output to the first input of the analog-to-digital converter, while the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the identifier, the second whose input is connected to the second output of the microprocessor, the identifier output is connected to the first input of the inverter, the second input of the inverter is connected to the third output m the microprocessor, the first output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter, the output of the inverse converter is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the temperature corrector, and the third input of the adder is connected to the fourth output of the microprocessor, the first input of which is connected to the output of the adder, the third input of the inverter is connected to the output of the analog-to-digital converter, the fifth output of the microprocessor is connected to the second input of the temperature corrector, the first input which is connected to the output of the digital temperature sensor, the second input of the microprocessor is connected to the first output of the permanent storage device, the input of which is connected to the seventh output of the microprocessor, as well as a comparator and an indication unit and keyboard [2].
Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная его чувствительностью к действию силы тяжести и проявляющаяся в изменении начального сигнала устройства при нулевом значении давления с изменением положения устройства в пространстве. Эта чувствительность обусловлена тем, что при измерении давления, в том числе агрессивных сред, тензорезисторный мост посредством электроизоляционной жидкости изолируют от непосредственного контакта с агрессивной средой, которой при измерении положения устройства в пространстве деформирует тензорезисторный мост, что влечет за собой возникновение погрешности измерений.A disadvantage of the known device is the low accuracy of the measurement, due to its sensitivity to gravity and manifested in a change in the initial signal of the device at zero pressure with a change in the position of the device in space. This sensitivity is due to the fact that when measuring pressure, including aggressive media, the strain gage bridge is isolated by means of an electrical insulating liquid from direct contact with an aggressive environment, which, when measuring the position of the device in space, deforms the strain gage bridge, which entails the occurrence of measurement errors.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерений.The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения давления, содержащее тензорезисторный мост, входная диагональ которого подключена к его источнику питания, дифференциальный усилитель, вход которого соединен с выходной диагональю моста, а выход - со входом аналого-цифрового преобразователя, микропроцессор, постоянное запоминающее устройство, цифровой датчик температуры, температурный корректор, идентификатор, обратный преобразователь и сумматор, причем выход впалого-цифрового преобразователя соединен с первым входом идентификатора, второй вход которого связан со вторым выходом микропроцессора, выход идентификатора соединен с первым входом обратного преобразователя, второй вход обратного преобразователя связан с третьим выходом микропроцессора, первый выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход обратного преобразователя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом температурного корректора, а третий вход сумматора соединен с четвертым выходом микропроцессора, первый вход которого связан с выходом сумматора, третий вход обратного преобразователя соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, пятый выход микропроцессора соединен со вторым входом температурного корректора, первый вход которого связан с выходом цифрового датчика температуры, второй вход микропроцессора связан с выходом постоянного запоминающего устройства, вход которого связан с седьмым выходом микропроцессора, согласно предлагаемому изобретению в него дополнительно введены трехкомпонентный цифровой акселерометр, корректор положения и драйвер цифрового интерфейса передачи данных, при этом выход трехкомпонентного цифрового акселерометра соединен с первым входом корректора положения, второй вход которого связан с шестым выходом микропроцессора, выход корректора положения соединен с четвертым входом сумматора, а вход драйвера цифрового интерфейса передачи данных связан с восьмым выходом микропроцессора, третий вход которого соединен с выходом драйвера цифрового интерфейса передачи данных.This goal is achieved by the fact that the pressure measuring device contains a strain gauge bridge, the input diagonal of which is connected to its power source, a differential amplifier, the input of which is connected to the output diagonal of the bridge, and the output to the input of an analog-to-digital converter, microprocessor, permanent memory a device, a digital temperature sensor, a temperature corrector, an identifier, an inverter and an adder, the output of the digital-to-digital converter is connected to the first input identifier, the second input of which is connected to the second output of the microprocessor, the output of the identifier is connected to the first input of the inverter, the second input of the inverter is connected to the third output of the microprocessor, the first output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter, the output of the inverter is connected to the first input of the adder , the second input of which is connected with the output of the temperature corrector, and the third input of the adder is connected to the fourth output of the microprocessor, the first input of which connected to the output of the adder, the third input of the inverter is connected to the output of the analog-to-digital converter, the fifth output of the microprocessor is connected to the second input of the temperature corrector, the first input of which is connected to the output of the digital temperature sensor, the second input of the microprocessor is connected to the output of the permanent storage device, the input of which connected with the seventh output of the microprocessor, according to the invention, it is additionally introduced a three-component digital accelerometer, a corrector and the driver of the digital data interface, while the output of the three-component digital accelerometer is connected to the first input of the position corrector, the second input of which is connected to the sixth output of the microprocessor, the output of the position corrector is connected to the fourth input of the adder, and the input of the driver of the digital data interface is connected to the eighth output microprocessor, the third input of which is connected to the output of the driver of the digital data interface.
При изменении положения устройства в пространстве воздействие силы тяжести деформирует тензорезисторный мост и за счет этого изменяется сигнал на выходе тензорезисторного моста. Это изменение представляет собой дополнительную погрешность измерения. Трехкомпонентный цифровой акселерометр определяет направление действия силы тяжести и передает измерительный сигнал в корректор положения. Корректор положения определяет поправку на положение и передает ее в сумматор, который за счет этой поправки устраняет дополнительную погрешность от действия силы тяжести.When the position of the device in space changes, the influence of gravity deforms the strain gage bridge and due to this, the signal at the output of the strain gage bridge changes. This change represents an additional measurement error. The three-component digital accelerometer determines the direction of gravity and transmits a measuring signal to the position corrector. The position corrector determines the position correction and transfers it to the adder, which eliminates the additional error from the action of gravity due to this correction.
На чертеже представлено устройство для измерения давления, которое содержит тензорезисторный мост 1, входная диагональ которого подключена к его источнику питания 2, дифференциальный усилитель 3, вход которого соединен с выходной диагональю моста 1, а выход - со входом аналого-цифрового преобразователя 4. При этом выход аналого-цифрового преобразователя 4 соединен с первым входом идентификатора 5, второй вход которого связан со вторым выходом микропроцессора 6. Выход идентификатора 5 соединен с первым входом обратного преобразователя 7, второй его вход связан с третьим выходом микропроцессора 6, первый выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 4. Выход обратного преобразователя 7 соединен с первым входом сумматора 8, второй вход которого связан с выходом температурного корректора 9, а третий вход сумматора 8 соединен с четвертым выходом микропроцессора 6, первый вход которого связан с выходом сумматора 8. Третий вход обратного преобразователя 7 соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 4. Пятый выход микропроцессора 6 соединен со вторым входом температурного корректора 9, первый вход которого связан с выходом цифрового датчика температуры 10. Второй вход микропроцессора 6 соединен с выходом постоянного запоминающего устройства 11, вход которого связан с седьмым выходом микропроцессора 6. Введены трехкомпонентный цифровой акселерометр 12, корректор положения 13 и драйвер цифрового интерфейса передачи данных 14. Выход трехкомпонентного цифрового акселерометра 12 соединен с первым входом корректора положения 13, второй вход которого связан с шестым выходом микропроцессора 6, выход корректора положения 9 соединен с четвертым входом сумматора 8, а вход драйвера цифрового интерфейса передачи данных 14 связан с восьмым выходом микропроцессора 6, третий вход которого соединен с выходом драйвера цифрового интерфейса передачи данных 14.The drawing shows a device for measuring pressure, which contains a strain gauge bridge 1, the input diagonal of which is connected to its power source 2, a differential amplifier 3, the input of which is connected to the output diagonal of the bridge 1, and the output to the input of the analog-to-digital Converter 4. the output of the analog-to-digital converter 4 is connected to the first input of the identifier 5, the second input of which is connected to the second output of the microprocessor 6. The output of the identifier 5 is connected to the first input of the inverter 7, its input is connected to the third output of the microprocessor 6, the first output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter 4. The output of the inverse converter 7 is connected to the first input of the adder 8, the second input of which is connected to the output of the temperature corrector 9, and the third input of the adder 8 is connected with the fourth output of the microprocessor 6, the first input of which is connected to the output of the adder 8. The third input of the inverter 7 is connected to the output of the analog-to-digital converter 4. The fifth output of the microprocessor 6 is connected to the second the input of the temperature corrector 9, the first input of which is connected to the output of the digital temperature sensor 10. The second input of the microprocessor 6 is connected to the output of the read-only memory 11, the input of which is connected to the seventh output of the microprocessor 6. A three-component digital accelerometer 12, position corrector 13, and a digital driver are introduced data transfer interface 14. The output of a three-component digital accelerometer 12 is connected to the first input of the position corrector 13, the second input of which is connected to the sixth output of the microprocessor 6, the output of the position corrector 9 is connected to the fourth input of the adder 8, and the input of the driver of the digital data interface 14 is connected to the eighth output of the microprocessor 6, the third input of which is connected to the output of the driver of the digital data interface 14.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При воздействии давления сопротивление тензорезисторного моста 1 изменяется и на измерительной его диагонали появляется напряжение, которое усиливается дифференциальным усилителем 3 и подается на аналого-цифровой преобразователь 4. Цифровой код аналого-цифрового преобразователя 4 подается в идентификатор 5, который осуществляет идентификацию нелинейной функции выходной характеристики тензорезисторного моста 1 путем определения коэффициентов заданной аппроксимирующей функции в режиме калибровки устройства. Обратный преобразователь 7 формирует на выходе величину входного давления по обратной аппроксимирующей функции, компенсируя тем самым нелинейность тензорезисторного моста 1. Сигнал с цифрового датчика температуры 10 поступает в температурный корректор 9, который формирует температурную поправку, компенсируя погрешность тензорезисторного моста 1 от изменения температуры. Сигнал с трехкомпонентного цифрового акселерометра 12 поступает в корректор положения 13, который формирует поправку на положение устройства в пространстве, компенсируя погрешность тензорезисторного моста 1 от изменения положения в пространстве. Сумматор 8 осуществляет вычисление значения давления с учетом температурной поправки и поправки на положение. Микропроцессор 6 выполняет общее управление функциональными блоками устройства для измерения давления и обеспечивает передачу уставок из постоянного запоминающего устройства 11 в идентификатор 5, обратный преобразователь 7, температурный корректор 9 и корректор положения 13. Микропроцессор 6 также выполняет передачу выходного сигнала устройства посредством драйвера цифрового интерфейса передачи данных 14. Электрическое питание тензорезисторного моста 1 обеспечивается источником питания 2.The proposed device operates as follows. Under the influence of pressure, the resistance of the strain gauge bridge 1 changes and a voltage appears on its measuring diagonal, which is amplified by a differential amplifier 3 and supplied to the analog-to-digital converter 4. The digital code of the analog-to-digital converter 4 is supplied to the identifier 5, which identifies the nonlinear function of the output characteristic of the strain gauge bridge 1 by determining the coefficients of a given approximating function in the calibration mode of the device. The inverter 7 generates an input pressure value according to the inverse approximating function, thereby compensating for the nonlinearity of the strain gauge bridge 1. The signal from the digital temperature sensor 10 enters the temperature corrector 9, which generates a temperature correction, compensating for the error of the strain gauge bridge 1 from temperature changes. The signal from the three-component digital accelerometer 12 enters the position corrector 13, which generates a correction for the position of the device in space, compensating for the error of the strain gauge bridge 1 from a change in position in space. The adder 8 calculates the pressure value taking into account the temperature correction and correction for position. The microprocessor 6 performs general control of the functional units of the pressure measuring device and provides the transfer of settings from the read-only memory 11 to the identifier 5, the inverter 7, the temperature corrector 9 and the position corrector 13. The microprocessor 6 also transmits the output signal of the device via a digital data interface driver 14. The power supply of the strain gauge bridge 1 is provided by a power source 2.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности измерения. Повышение точности измерения достигается тем, что следствия деформаций тензорезисторного моста при изменении положения устройства в пространстве устраняются за счет внесения в результат измерения давления поправки на положение, определяемой корректором положения на основании показаний трехкомпонентного цифрового акселерометра.The technical result of the claimed invention is to improve the accuracy of measurement. Improving the measurement accuracy is achieved by eliminating the effects of strain gauge bridge deformation when the device is positioned in space by introducing a position correction determined by the position corrector based on the readings of a three-component digital accelerometer into the pressure measurement result.
Источники информацииInformation sources
1. А.С. № 1800298 А1, G01L 9/04. Устройство для измерения температуры, опубл. 07.03.1993 г., Бюл. 9.1. A.S. No. 1800298 A1, G01L 9/04. Device for measuring temperature, publ. 03/07/1993, bull. 9.
2. RU патент № 2196970 С2, G01L 9/04. Устройство для измерения температуры, опубл. 20.01.2003 г.2. RU patent No. 2196970 C2, G01L 9/04. Device for measuring temperature, publ. January 20, 2003
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012116326/28A RU2492439C1 (en) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Pressure measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012116326/28A RU2492439C1 (en) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Pressure measurement device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2492439C1 true RU2492439C1 (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=49164972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012116326/28A RU2492439C1 (en) | 2012-04-23 | 2012-04-23 | Pressure measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2492439C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988004078A1 (en) * | 1986-11-24 | 1988-06-02 | Bourns Instruments, Inc. | Pressure transducer with integral digital temperature compensation |
| RU2036445C1 (en) * | 1988-05-31 | 1995-05-27 | Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" | Pressure converter |
| RU2082126C1 (en) * | 1995-04-20 | 1997-06-20 | Владимир Андреевич БЕЛОГОЛЬСКИЙ | Pressure transducer of high-temperature media |
| RU2196970C2 (en) * | 2001-02-21 | 2003-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью Инженерная фирма "МИАС" | Pressure metering device |
-
2012
- 2012-04-23 RU RU2012116326/28A patent/RU2492439C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988004078A1 (en) * | 1986-11-24 | 1988-06-02 | Bourns Instruments, Inc. | Pressure transducer with integral digital temperature compensation |
| RU2036445C1 (en) * | 1988-05-31 | 1995-05-27 | Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" | Pressure converter |
| RU2082126C1 (en) * | 1995-04-20 | 1997-06-20 | Владимир Андреевич БЕЛОГОЛЬСКИЙ | Pressure transducer of high-temperature media |
| RU2196970C2 (en) * | 2001-02-21 | 2003-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью Инженерная фирма "МИАС" | Pressure metering device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102234155B1 (en) | System and method for correcting current value of shunt resistor | |
| WO2008133927A8 (en) | Measurement instrument and method | |
| US8701460B2 (en) | Method and system to compensate for temperature and pressure in piezo resistive devices | |
| US8874387B2 (en) | Air flow measurement device and air flow correction method | |
| NZ598387A (en) | Fiber optic current sensing system with temperature compensation | |
| CN105572191B (en) | A kind of pressure compensating method of electrochemical gas sensor | |
| CN102331266A (en) | Multi-parameter gas sensor compensating method | |
| KR20110137744A (en) | Dual physical quantity sensor | |
| EP3391003B1 (en) | Pressure sensor drift detection and correction | |
| US10451575B2 (en) | Gas measurement device and measurement method thereof | |
| RU2492439C1 (en) | Pressure measurement device | |
| CN206488794U (en) | A kind of high precision electro bridge circuit of resistance strain type sensor | |
| CN105865496A (en) | System and method for measuring resistive transducer through bridge circuit | |
| CN203224470U (en) | Temperature drift compensation circuit of thermal-conduction type methane sensor | |
| CN203811592U (en) | Accuracy guarantee circuit for gas quantitative surveymeter | |
| RU2585486C1 (en) | Method of measuring pressure and calibration based on tensobridge integrated pressure transducer | |
| RU2477846C1 (en) | Absolute pressure transducer | |
| RU2196970C2 (en) | Pressure metering device | |
| JP2006300637A (en) | Measuring instrument for strain and temperature | |
| RU2731033C1 (en) | Bridge-type pressure transducer | |
| CN103674161A (en) | Oil level detecting device | |
| RU2418275C1 (en) | Method of measuring pressure | |
| JP2013024808A (en) | Measuring apparatus and measuring method | |
| RU2430342C1 (en) | Semiconductor pressure gage with frequency output signal | |
| RU74465U1 (en) | SENSOR |