СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления жидких и газообразных сред в самых различных областях науки и техники.

В процессе эксплуатации параметры датчиков давления со временем ухудшаются, в результате чего возникают погрешности измерения давления и не обеспечивается стабилизация их параметров.

Известны способы измерения давления, в которых уменьшение временного и температурного дрейфа основных параметров датчиков давления осуществляется путем термоциклирования или «тренировкой», представляющие собой длительные циклы «нагрева - остывания» под действием электрической нагрузки (патент РФ №2140063, МПК G01L 19/00, G01L 27/00, пр. 02.06.1998 г.), или путем циклического воздействия на чувствительный элемент комплексом физических нагрузок в динамическом режиме (патент РФ №2224227, МПК G01L 7/08, G01L 27/00, пр. 13.12.2001 г.).

Однако известные способы не обеспечивают стабильные во времени характеристики в случае наличия на поверхности чувствительного элемента датчика давления подвижных электрических зарядов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ измерения давления, заключающийся в размещении датчика давления на основе тензорезистивного моста в исследуемую среду, регистрации напряжений с питающей и измерительной диагоналей моста, их преобразовании в аналоговый выходной сигнал постоянного тока и определении по этим сигналам давления (Датчик давления МЕТРАН-100. Руководство по эксплуатации СПГК.5070.000.00 РЭ. Челябинск, 2005 г.).

Известный способ также не обеспечивает стабильные во времени характеристики из-за временного и температурного дрейфа основных параметров датчиков давления, вследствие чего характеризуется недостаточной точностью измерения и стабильностью технических характеристик.

Задача, положенная в основу заявляемого технического решения, заключается в повышении точности измерения и стабильности технических характеристик датчиков давления.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе измерения давления, заключающемся в размещении датчика давления на основе тензорезистивного моста в исследуемую среду, регистрации напряжений с питающей и измерительной диагоналей моста, их преобразовании в аналоговый сигнал постоянного тока и определении по этим сигналам давления, согласно заявляемому техническому решению напряжение питания периодически изменяют путем кратковременной смены его полярности, а измерение давления осуществляют во время периодической кратковременной смены полярности напряжения питания.

При этом после кратковременной смены полярности напряжения питания осуществляют возврат полярности на первоначальную, после чего осуществляют измерение давления.

Кратковременная смена полярности напряжения питания и измерение давления во время кратковременной смены полярности или после возврата полярности на первоначальную полярность позволяет минимизировать погрешности элементов датчика давления, связанных с наличием подвижных электрических зарядов на поверхности чувствительного элемента датчика давления, и повысить точность измерения и стабильность его технических характеристик.

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.

Из уровня техники не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения, поэтому оно соответствует критерию изобретательского уровня.

Возможность осуществления заявляемого способа в промышленности позволяет считать его соответствующим критерию промышленной применимости.

Изобретение иллюстрируется функциональной схемой устройства, представленной на чертеже.

Датчик давления, реализующий предлагаемый способ, содержит источник 1 питания, мостовую схему 2 первичного преобразователя из тензорезисторов R₁, R₂, R₃, R₄, усилитель сигнала 3 мостовой схемы, контроллер 4, формирователь выходного сигнала 5.

Способ измерения давления с использованием датчика давления осуществляется следующим образом.

Мостовая схема 2 из тензорезисторов R₁, R₂, R₃, R₄ питается от источника 1 питания. U_P - напряжение питающей диагонали моста, U_I - напряжение измерительной диагонали моста. В результате воздействия давления возникают деформации тензорезисторов, включенных в мостовую схему 2, в результате чего изменяются сопротивления тензорезисторов и происходит разбаланс мостовой схемы 2. Электрический сигнал U_I, образующийся при разбалансе мостовой схемы 2, и электрический сигнал U_P подаются в усилитель сигнала 3 мостовой схемы 2, далее в контроллер 4, где они преобразуются в электрический сигнал, который подается в формирователь выходного сигнала 5 датчика давления. При работе датчика контроллером 4 периодически кратковременно изменяют полярность напряжения питания U_P, после чего измеряют давление при смененной полярности напряжения питания U_P, или после кратковременной смены полярности напряжения питания U_P и возврата ее к первоначальному значению.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа измерения давления повышается точность измерения и стабильность технических характеристик датчиков давления вследствие минимизации погрешностей элементов датчика давления, связанных с наличием подвижных электрических зарядов на поверхности чувствительного элемента датчика давления, накопленных в процессе измерения давления.

Изобретение относится к измерительной технике и направлено на повышение точности измерения и стабильности технических характеристик датчиков давления. Способ измерения давления заключается в размещении датчика давления на основе тензорезистивного моста в исследуемую среду, регистрации напряжений с питающей и измерительной диагоналей моста, их преобразовании в аналоговый сигнал постоянного тока и определении по этим сигналам давления. Напряжение питания периодически изменяют путем кратковременной смены его полярности, а измерение давления осуществляют во время периодической кратковременной смены полярности напряжения питания. После кратковременной смены полярности напряжения питания осуществляют возврат полярности на первоначальную, после чего осуществляют измерение давления. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения и стабильности технических характеристик датчика давления. 1 ил.

Способ измерения давления, заключающийся в размещении датчика давления на основе тензорезистивного моста в исследуемую среду, регистрации напряжений с питающей и измерительной диагоналей моста, их преобразовании в аналоговый сигнал постоянного тока и определении по этим сигналам давления, отличающийся тем, что напряжение питания периодически изменяют путем кратковременной смены его полярности, а измерение давления осуществляют во время периодической кратковременной смены полярности напряжения питания, при этом после кратковременной смены полярности напряжения питания осуществляют возврат полярности на первоначальную, после чего осуществляют измерение давления.