Устройство для измерения сигналов с параметрических преобразователей Советский патент 1985 года по МПК G01R17/06 G01B7/16 

((

де V,,n-i, П,j числа витков соответственно первой, второй,третьей и четвертой обмоток трансформатора, Х - температурный

коэффициент смещения нуля тензомоста,

fi - температурный коэффициент проводимости тензомоста,

- температурный

коэффициент чувствительности тензомоста,

, ,R, сопротивление соответственно первого, второго и третьего резисторов,

GМО проводимость тензомоста при ОС,

KQ- коэффициент, характеризующийсмещение нуля тензомоста при О С.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛОВ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, образующих четырехплечий мост, содержащее коммутатор, блок управления, резистор, управ, ляемый делитель напряжения, управляющие входы которого соединены с вьКодом блока управления, источник питания моста, первый выход которого через коммутатор подключен к первому входу питающей диагонали моста, нуль-орган, первые входы ко.торого подключены к выходам управляемого делителя напряжения, второй вход через коммутатор подключен к первому выходу измерительной диагонали моста, а выход - к входу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации температурной погрешности параметрических преобразователей в необходимом диапазоне температур, в него введены второй и третий резисторы. трансформатор тока с четьфьмя обмотками, первый вывод первой обмотки трансформатора тока, соединенный с первым выводом второй обмотки трансформатора тока, через коммутатор подключен к второму выходу источника питания моста, второй вывод первой обмотки трансформатора ,тока соединен с вторым входом питающей диагонали моста, первый вывод третьей обмотки соединен с вторым выводом второй обмотки трансформатора тока и первым выводом первого резистора, второй вывод которого подключен к первому входу питающей диагонали моста, второй л вьшод третьей обмотки трансформатора тока через коммутатор соединен с первым входом управляемого делителя напряжения, второй вход которого через коммутатор подключен к первому входу питающей диагонали моста, второй резистор подключен параллельно третьей обмотке трансформатора тока, второй вькод измерительной диагонали моста через третий резистор и коммутатор соединен с третьим входом нуль-органа, а четвертая обмотка трансформатора тока подсоединена параллельно третьему резистору.; 2. Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что число витков обмоток трансформатора тока определены из соотношений Пд Y ° мо«/СГР1 п,Кг (-У/сб) R. 1%-0

1

Изобретение -OTHOCHTCH к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения деформации, давления жидкостей и газов с помощью тензопреобразователе.й, собранных по мостовой схеме.

Цель изобретения - повышение точности измерения компенсацией температурных погрешностей тензомоста в необходимом диапазоне температур.

Па чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство для измерения сигналов с параметрических преобразователей, соединенных по схеме моста 1 содерлшт первьш 2, второй 3 и третий 4 резисторы, трансформатор 5 тока, Ш.1е 01ч;ий 6, вторую 7, третью 8 и четвертую 9 обмотки, включенные по дифференциальной схеме, блок 10 управления, который своими вькодами подключен к управляющие входам управляемого делителя 11 напряжения, один из входов которого через ко 1утатор 12 подключен к резистору 3 и третьей обмотке 8 трансформатора 5, другой - через коммутатор 12 к первому входу питающей диагонали: моста 1, выходы управляемого делителя напряже 1ия 11 подключены.к первым входам нуль-органа 13, вторые входы которого чере Коммутатор 12 подключены к измерительной диагонали моста 1 и третьеу резистору 4, а выход - к входу блока 10 управления, и источник 14 питания моста.

Устройство работает следующим образом.

Мост 1 запитывается от источника 14 питания моста (источника переменного напряжения) через коммутатор 12 и обмотку 6 трансформатора 5 тока. Напряжение на питающей диагонали моста

(1)

R

м

tP.

пр - сопротивление, учитывающее влияние проводов, - сопротивление, учитывающее влияние ключей коммутатора,

ЕПнапряжение источника питания моста,причем

(2)

En EnSincot j

- сопротивление моста со стороны питаюп1,ей диагонали. этом {

RW-Q

-5 (3)

М

(4)

,

QMO - проводимость при ,

/3 - температурный коэффициент

проводимости моста, 9 - температура моста.

31182411

При возденствин давления напряжение и ил на выходе измерительной диагонгши моста 1

()) (5) гд1е д, - коэффициент передачи мост

при 0°С, - температурньй коэффициент

чувствительности моста, Р - измеряемое давление, J - температурный коэффициент

смещения нуля моста, о - коэффициент, характеризующий смещение нуля моста при нулевой температуре. Напряжение, поступающее через коммутатор, 12 на вторые входы нул.ьоргана 13 llgx. но напряжение tl за вычетом падения напряжения на третьем резисторе 4, которое пропорционально разности проводимостей (5д и первого резистора 2:

- (6)

,

и

и

вхно м

f

RI

П,, Пг, П4 числа витков, согде;ответственно перзой 6, второй 7 и четвертой 9 обмоток трансформатора,

R,,R3сопротивление соответственно первого 2 и третьего 4 резисторов.

На входы управляемого делителя напряжения 11 через коммутатор 12 поступает напряжение питания делителя Up равное сумме падений напряжений на первом 2 и втором 3 резисторе. Первое из них практичесcH равно напряжению питания MocTaU, а второе пропорционально разнице проводимостей моста и первого 2 резистора:

/ , R f П, ( GMO-n -f 9-Rl )K..p.Ko(uy6V- - -.G.o.n,b,.;.

К, R ,U( (

iKT/ oRa-ir/ MM-R;

ъ

Как видно из выражения (10), для компенсации температурных погрешностей необходимо выполнить условия :

,

i- MoRr i

- п .)-,,

(7)

где П} - число витков третьей 8

обмотк1 трансформатора 5 1 - сопротивление второго 3

резистора.

Напряжение на выходе упра вляемого делителя 11 напряжения Ug,,,, (на первых входах нуль-органа 13)

CA lnAt N, (8)

где К у - коэффициент передачи управляемого делителя напряжения, зависящий от кодового эквивалента (N) измеряемого давления на выходе блока управления.

Нуль-орган 13 блок 10 управления и управляемый делитель 11 напряжения образуют уравновешивающуюся систему. Нуль-орган 13 в зависимости от соотношения напряжений на его входах формирует сигнал разбаланса, который подается на блок 10 управления. Блок 10 управления изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 11 напряжения таким образом, чтобы сигнал разбаланса нуль-органа 13 стал равным нулю.

В момент равновесия

вых. А, В)(.МО

(9)

Подставляя выражение (8) с учетом (7)- и (4), а также, выражение (6) с учетом (5) и (4) в выражение (9) и решая его относительно Kfi получают коэффициент передачи управляемого делителя, пропорциональньш кодовому эквиваленту N измеряемого давления, в момент равновесия:

(10)

г-р -Смо-1 г- :- э

. Rj/пг ,

(- -Gvon,j Ko,

д

г-р -Смо -,

Выполнение этах условий обеспеч-исается опрелеленным г ыбором элементов устройства. При выборе количества витков обмоток трансформатора 5 из..соотношений:

Пг У(2)

111 °R,(f есоэффнщ ент передачи управляемого

делителя напряжения Кц , а следовательно, и кодовый эквивалент N измеряемого давления не зависят от температуры,

К«Р

(13)

м

Па

В общем случар., как аддитивная составляющая погрешности, характеризуемая величиной , так и

мультипликативная составляющая погрешности моста, характеризуемая величинами oi и I) например, для мостовых полупроводниковых тензопреобразователей зависят от температуры нелинейно, но в,любом ограниченном диапазоне температур они могут быть с достаточной степенью точности аппроксиммированы прямыми, ,

Таким образом в результате

осуществления управляемого делителя напряжения напряжением, зависящим от проводимости моста достигается компенсация мультипликативной составляющей температурной погрешности, а на вход нуль-органа подается напряжение, скомпенсированное по аддитивной составляющей температурной погрешности.