Устройство для измерения давления и температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/16 G01L1/18 

IsD

О

сл

00

о t Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к устро ствам измерения давления и температуры, и может быть применено в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повьшение точ ности измерения давления, и температуры одним тензорезисторным преобразователем. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит мостовой измерительный тензорезисторньй преобразователь (ТП) 1 , например интег-ральный, типа Д2, источник 2 тока, первый 3 и второй 4 усилители, с -мматор 5, функциональный преобразова , пять масштабирующих суммато ров 7-11, три блока 12-14 деления, блок 15 перемножения, источник 16 опорного напряжения, регистраtop 17 температуры и регистратор 18 да ления . Устройство работает следующим об разом. Выходной сигнал Ug, ТП 1 , снима€ Мый с его выходной диагонали, связан с измеряемой температурой и давлением соотношением: UBb,rSo 1 + 5(6-0„) + (9-ej-Sp-1 Рн1о- +и„, где I - измерительный ток через ТП 1 ; С, ©о соответственно текущая и некоторая начальная температура ТП 1 ; Р - измеряемое давление; ,,-00 - интегральный тем W-Wo AUfebw пературный дрейф нуля, %/К Ч- 1 §, -100 - интегральньй тем пературный коэффициент чув ствительности (ТКЧ), %/К; i% - интегральная чувствительность ТП I при -fi,s; - So Р - при0 9о и SJ, - значение скорости изменеНИН чувствительности при изменении Р и Э 9о; PI, - номинальное давление; UQ - выходное напряжение ТП 1 при Р О и ; (.ц номинальный диапа зон измерения. 86 Для сигнала,, снимаемого с питаюей диагонали ТП 1, можно записать: UB, 1 RO i + txce-ej- + (ь,р+ ЦР) ,(2) де RO - сопротивление ТП 1 между точками, подключенньпчи к источнику тока; о( - температурный коэффициент сопротивления тензорезисторного преобразователя, %/К; ,; , Ь - коэффициенты, определенные экспериментально с использованием метода наименьших квадратов соответственно и %/МПа . Уравнения (I) и (2) можно запиать в виде системь 0-0 102 (.л1. ° « l,R„(,f.0 О; р (s,+s;p) 1 1+§С9-0„)-10-г )lP|f. Too+llo -aj ) Поскольку величина и у зависит от авления, а U - от температуры, то озможна взаимная коррекция определеия О и Р по этим сигналам. Задавая приближенным значением фактора Р, определяют фактор Q -во по которому уточняется величина фактора Р и так далее. Однако в реальных условиях использования ТП 1 по фактору (Q - GO ) нельзя с достаточной точностью судить о температуре измеряемой среды Эц , поскольку Oj Q -0е . где 0а- температура саморазогрева ТП 1 : 0 К,-Р,„ и,-1 R., где Р,., - электрическая мощность, выделяемая в виде теплоты на ТП-., - тепловое, сопротивление ТП 1, характеризующее условия теплоотдачи. Напряжение выходной диагонали ТП I поступает на входы усилителя 3, в качестве которого используется дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления А и со смещением нулевой точки на величину И„ , При этом на чзыходе усилитсшя формируется напряжение Uj ( о) которое поступает на один из входов блока 12 деления, в котором делитсй на сигнал Ць , поступаемый с блока 16. С выхода блока 12 деления сигнал и, поступает на первый вход сумматора 5 (дифференциального усилителя с коэффициентом усиления, равным 1) в котором вычитается сигнал U| . С выхода сумматора 5 сигнал поступает на регистратор давления, на пример цифровой вольтметр, отградуированный в единицах давления, и на первый масштабирующий сумматор 7, в котором преобразуется в соответствии с зависимостью: и (1 -к Ug) So S, Сигнал и 5 поступает также на фун циональный преобразователь 6, выполненный например, на операционных ус лителях, и преобразуется в соответствии с зависимостью: и (Ь, Ujb 10-2 ) Uj. С выхода функционального преобра зователя 6 сигнал Ug поступает на первый вход второго масштабирующего сумматора 8 с функцией преобразования Ug Ag-CiCl+Ug), где Ag - коэффициент, численно равный Р.д, кОм. С выходасумматора 8 сигнал U пост-упает на первый вход блока 14 деления, в котором на него .делится - входной сигнал ТП 1 поступающи на второй вход блока 14.деления. С выхода блока 14 деления сигнал и. поступает на первый вход четвер того масштабирующего сумматора 10, представляющего собой дифференциаль ный усилитель и реализующего функцию:и.п (UH.- 1 )-А - коэффициент усиления, чис ленно равный 100/о(, С выхода сумматора 10 сигнал Ц поступает на входы пятого масштабирующего сумматора 11, второго усилителя 4 и один из входов третьего масштабирующего сумматора 9, представляющего собой дифференциальный усилитель, на второй вход которого подается сигнал U, . Этот дифференциальный усилитель осуществляет функцию; Ug I-A,,-U8, , где А,, - коэффициент, численно равный R,, кОм/Вт. Сигнал Uq поступает на регистратор 17 температуры, например цифровой вольтметр, отградуированный в единицах температуры. Масштабирующий сумматор 1I осуществляет следующие преобразования: + А,.,-и,о где Ад - коэффициент усиления, численно равный Е, -10 Усилитель 4 усиливает сигнал коэффициентом усиления А Гц МО , МПа/К. В блоке 13 деления происходит деление выходного сигнала усилителя 4 на выходной сигнал масштабирующего сумматора 11 , который подается на его входы. Выходной сигнал сумматора 11 поступаеттакже на блок 15 перемножения и умножается на выходной сигналмасштабирующего сумматора 7. Выходной сигнал с блока 13 деления поступает на другой вход сумматора 5. Выходной сигнал источника 16 опорного напряжения 1 В подаётся на вторые входы масштабирующих сумматоров 7, 9, 10и 11 и используется в качестве 1 в соответствующих функциях преобразования. Формула изобретения Устройство для измерения давления и температуры, содержащее мостовой тензорезисторный преобразователь, выходная диагональ которого подключена к входу первого усютителя, источник питания второй усилитель, г регистраторы температуры и давления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения давления и температуры, в него введены пять масштабирующих с-умматоров, три блока деления, блок перемно-. жения, функциональный преобразователь , источник опорного напряжения и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков деления, а выход подключен к регистратору давления, первому входу первого масштабируюего сумматора и ч.рез функциональный преобразователь соединен с первым ВХОДОМ второго масштабирующего сумматора, выход которого подключен к первому входу третьего блока деления, второй вход которого соединен с первым входом третьего масштабирую щего сумматора и выкодом источника Литания, вьтолненного в виде источни ка тока, подключенного к питающей ../диагонали мостового тензорезисторного преобразователя, а вьпсод третьего блока деления подключен к первому входу четвертого масштабирующего сумматора, выход которого подключен к второму входу третьего масштабирующего сумматора, первому входу пятого масштабирующего сумматора и через второй усилитель соединен с пер 8ЫМ входом второго блока деления, 866 второй вход которого подключен к выходу пятого масштабирующего сумматора и первому входу блока перемножения, второй вход которого соединен с выходом первого масштабирутощего сумматора, а выход подключен к первому входу первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, при этом регистратор температуры подключен к выходу третьего масштабирующего сумматора, а выход источника опорного напряжения соединен с вторыми . входами всех масштабирующих сумматоров за исключением третьего.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления и температуры одним терморезисторным преобразователем (ТП). Напряжение с выходной диагонали ТП 1 поступает/ на входы усилителя 3, -где формируется напряжение, поступающее на один из входов блока 12 деления, где делится сигнал, поступаемьй с блока 16. С блока 12 деления сигнал поступает на вход сумматора 5, являющегося дифференциальным усилителем, с с о выхода последнего .сигнал поступает сл с: на регистратор 18 давления, отградуированный в единицах.давления и на . масштабирующий сумматор 7, где преобразуется в соответствии с приведенной зависимостью. 1 ил.