SU682755A1 - Тензорезисторное устройство - Google Patents

Description

(54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

бочей температуре тензодатчика со сдвигом во времени.

Наиболее близким к за вленному устройству по технической сути  вл етс  тензорезисторное зстройство, содержащее четырехплечую тензорезисторную мостовую схему , одна точка диагонали питани  которой подключена к клемме источника питани , два резистора, подключенные к общей клемме источника питани , и усилитель 3.

Полна  схема известного устройства содержит четыре активных теизорезистора, соединенных по мостовой схеме, зависимый источник тока, усилитель, делитель из двух резисторов и третий резист ор, причем делитель из дпух резисторов включен между клеммами питани , вход зависимого источника тока соэдинен с выходом делител , а выход источника тока включен между одной вершиной диагонали питани  тензорезистивной мостовой схемы и, через третий резистор, общей шиной питани . Втора  вершина диагонали питани  мостовой схемы соединена с другой шиной питани , выход тензорезистиБиой мостовой схемы соединен с входом усилител .

Напр жение с измерительной диагонали мостовой схемы подаетс  на усилитель, в котором предусмотрена компенсаци  погрещности нул  и чувствительности путем введени  обратных св зей.

Независимость изменени  тензорезисторов от температуры и незначительиое изменение сопротивлений мостовой схемы в заданном рабочем диапазоне температур достигаютс  выполнением р да требований технологического характера к процессу диффузии при изготовлении тензосопротивлений и Т10ЧИОЙ подгонкой резисторов.

Недостатками рассматриваемого устройства  вл ютс  небольшой рабочий диапазон температур (28°С), тогда как работа датчиков специального назначени  осуществл етс  в более широком диапазоне температур (от -60 до -f 100°С и выше), и больша  ошибка измерени  при работе в переходных температурных режимах.

Цель изобретени  - расщирение диапазона рабочих температур и повышение точности контрол  при переходных температурных режимах.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено масштабным усилителем , сумматором, первый вход которого соединен с измерительной диагональю мостовой схемы и тензорезистором, включенным между клеммой источника питани  и одним из резисторов, другой резистор соединен с другой точкой диагонали питани  мостовой схемы, к общим точкам соедииени  тензорезистор - резистор и мостова  схема - резистор подключен вход масщтабного усилител , выход которого св зан

с вторым входом сумматора, а выход последнего - с входом усилител .

На чертеже приведена блок-схема устройства .

Устройство содержит тензорезисторы /- 5, резисторы 6 и 7, масштабный усилитель 8, сумматор 9 и усилитель 10. Тензорезисторы 2-5  вл ютс  тензопреобразовател ми и образуют внутреннюю четырехплечую

тензорезисторную мостовую схему 11. Тензорезистор 1, Бнутрен   мостова  схема П, резисторы 6 -л 7 образуют внешнюю мостовую схему 12.

Точка 13 диагонали 13-14 питани  схемы // подключена к клемме 15 питани . Друга  точка 14 диагонали соединена с резистором 7. Точки 16 и 17 измерительной диагонали мостовой схемы // соединены с первым входом 18 сумматора 9, выход которого св зан с входом усилител  10. Второй вход 19 сумматора соединен с выходом масштабного усилител  8.

Тензорезистор / :И резистор 6 соединены последовательно и включены между клеммой 15 и общей клеммой 20 питани . К этой же клемме 20 подключен второй конец резистора 7. Точки 14-21 измерительной диагонали мостовой схемы 12 соединены с входом масштабного усилител  8.

Устройство работает следующим М.

Электрическа  схема тензопреобразовател  состоит из внутренней мостовой схемы // и внешней четырехплечей мостовой схемы 12.

Внутреннюю мостовую схему // образуют четыре тензорезистора 2-5, причем тензорезнсторы 2 и 5 воспринимают деформадию раст жени , а тепзорезисторы 3 и 4 - такую же по величине деформацию сжати .

Тензорезисторы /-5 наход тс  в одинаковых температурных услови х. С точек 16 и 17 диагонали мостовой схемы // снимают сигаал V, а с точек 14-20 диагонали мостовой схемы 12 снимают сигнал 1 2Эти сигналы можно разложить в р д Тейлора и показать, что оба они несут информацию об измер емой механической нагрузке и о температуре тензорезисторов.

В результате теоретического анализа сигналов, представленных в виде разложени  в р д Тейлора, было замечено, что, если сигнал Vz умножить на некоторый коэфk фициент Y -, который представл ет собой отношение коэффициентов пропорциональности при линейных членах р да Тейлора дл  У и Уа, и вз ть разность Vi-у Vz, то получим скорректированный сигнал

V,V,-yV,(k,-ym,)L,

(1)

где k VI т - коэффициенты пропорщональности при разложении сигналов У и в р д Тейлора;

L - механическа  нагрузка. Работа устройства осуществл етс  в соответствии с первой частью алгоритма (1). Масштабный усилитель 8 служит дл  усилени  дополнительного сигнала Vi, снимаемого с точек 14-21 внешней мостовой

схемы /2 в 7 раз. Коэффициент у -- зависит от номинальной величины сопротивлений тепзорезисторов /-5.

Сумматор 9 алгебраически суммирует выходные сигналы Vi внутренней мостовой схемы // и масштабного усилител  8.

8результате на выходе сумматора формируетс  скорректированный по температуре сигнал . После этого усилитель 10 усиливает выходной сигнал сумматора

9до величины, удобной дл  регистрации сигнала.

Расчетным путем было установлено, что отклонение сигнала Vk в диапазоне температур ±100° С пе превышает 4% значени  Vk при температуре 20° С.

Введение тензорезистора 1, который соедин ет резистор 6 с клеммой 20 питани , подключение второго резистора 7 к другой точке 14 диагонали 13-14 питани  плечей тепзорезисторной мостовой схемы 11 и образование таким образом внешней мостовой схемы 12, точки 14-21 измерительной диагонали которой подключены к входу масштабного усилител  8, дает возможность получить два линейно независимых сигнала. Один из них  вл етс  основным, а другой дополнительным и может быть использован дл  температурной коррекции основного сигнала.

Таким образом, дл  получени  информации о температуре с целью осуществлени  коррекции основного сигнала в качестве термозависимых сопротивлений используютс  сами тензорезисторы преобразовател . Это обеспечивает повышение точности коррекции основного сигнала, а следовательно и точности измерени  механических нагрузок с помощью преобразовател  при работе в переходном и установившемс  тепловом режимах и расширение рабочего диапазона температур. Введение масштабного усилител , вход которого соединен с измерительной диагональю внешнего моста, а выход - с вторым входом сумматора, позвол ет примен ть тензопреобразователи с различным номинальным сопротивлением тензорезисторов.

Claims (3)

1. Патент США № 3447362, кл. 73-88.5, 1974.

2.Патент США Яе 3290929, кл. 73-88.5, 1973.

3.Кремниевый тензодатчик с автоматическим компенсационным преобразователем . Реферат 83. Экспресс-информаци . Испытательные приборы и стенды. 1970, Л 12.

ВыкоЭ