Устройство для измерения давления Советский патент 1990 года по МПК G01L9/06 

Фиг. 1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления с помощью тензорезистор- ных датчиков.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет улучшения помехоустойчивости, снижения погрешности калибровки измерительного канала и компенсации квадратичных нелинейностей преобразования.

i На фиг. 1 и 2 изображены варианты конкретного исполнения схемы устройства. ; Устройство для измерения давления содержит датчик 1 в виде моста из те.нзо- р езисторов, первый источник 2 тока, включенный в диагональ питания моста, усилители тока 3 и 4, подключенные соответственно к первому и второму узлам измерительной диагонали моста, сумматор 5, регулируемый источник 6 тока, подключенный к диагонали питания моста, и генераторы балансировочного 7 и калибровочного 8 сигналов. Выходы усилителей тока 3, 4 и генераторов 7, 8 подключены к входам сумматора 5, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого источника 6 тока. Управляемый источник тока 6 может быть выполнен в виде переключателя тока (фиг. 2)., второй выход которого соединен с входом первого источника 2 тока, выполненного в этом случае в виде «токового зеркала.

Устройство для измерения давления (фиг. 1) работает следующим образом.

При включении питания через мостовую тензорезисторную схему датчика 1 начинает протекать ток .,. от источника тока 2. С помощью следящей системы, состоящей из усилителей тока 3 и 4 и сумматора 5, на выходе регулируемого источни- , ка 6 тока поддерживается ток, обеспечивающий симметрирование входных токов усилителей 3 и 4, т. е. выполнение условия Ii l2 (см. фиг. 1). В случае, когда мост уравновешен, оба входных тока равны нулю. При воздействии на датчик 1 измеряемого давления входные токи Ii и Ь усилителей 3 и 4 возрастают (оставаясь одинаковыми) и с выхода усилителя 4 сигнал передается на выход устройства. При подаче на сумматор 5 напряжений балансировки или калибровки от соответствующих генераторов 7 и В, возникает дисбаланс токов Ii и Ь, пропорциональный сумме напряжений балансировки и калибровки и зависящий также от соотношения сопротивлений тензорезисторов моста. Так, при работе устройства с различными датчиками, имеющими различные начальные значения сопротивлений тензорезисторов, уровень калибровочного сигнала автоматически оказывается пропорциональным информа„ , R., , ционнои составляющей -г--:-- (для схемы

,«3+/ 4

ПО фиг. 1).

Отличие представленной на фиг. 2 схемы заключается в том, что токи 14 и 1- источников 2 и 6 соответственно формируются таким образом, чтобы их сумма оставалась постоянной. Параметр нелинейности преоб; разования в этом случае определяется средним арифметическим информационных соотношений-- и- - Относительно

Д1 + Д2ДЗ-ГА4

ЭТОГО же среднего формируются и сигналы балансировки и калибровки. Таким об- разом, схема по фиг. 2 эффективна при работе с двумя полумостовыми датчиками с различной чувствительностью тензорезисторов, соединенными в мостовую схему.

Поскольку выходной сигнал моста зависит от произведения тока, питающего схе- му, и разбаланса сопротивлений схемы, включение в устройство регулируемого источника тока позволяет регулировать нелинейность преобразования и компенсировать квадратичную нелинейность датчика. Благодаря полс ной симметрии схемы как по входу усилителя, так и по цепям питания моста, повышается помехоустойчивость устройства.

Формула изобретения

0 1. Устройство для измерения давления, содержащее датчик с тензорезисторной мостовой схемой, первый источник тока, управляемый источник тока, первый усилитель тока, сумматор и генераторы балансировочного и калибровочного сигналов, причем вы5 ход первого источника тока подключен к одной точке питающей диагонали мостовой схемы, вход первого усилителя тока соединен с одной точкой измерительной диагонали мостовой схемы, а выход - с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет улучшения помехоустойчивости, снижения погрешности калибровки измерительного канала и компенсации квадратичных нелинейностей преобразования, оно снабжено вторым

45 усилителем тока, вход которого соединен с другой точкой измерительной диагонали мостовой схемы, выход управляемого источника тока подключен к другой точке питающей диагонали мостовой схемы, а вход - к выходу сумматора, входы которого

50 подключены соответственно к выходам первого и второго усилителей тока и генераторам балансировочного и калибровочного сигналов.

2. Устройство по ц. 1, отличающееся тем, что управляемый источник тока выпол5 нен в виде переключателя тока, а первый источник тока - в виде токового зеркала, вход которого соединен с вторым выходом переключателя тока.

Фиг. 2

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерений давления с помощью тензорезисторных датчиков. Для этого устройство содержит датчик с тензорезисторной мостовой схемой 1, источник тока 2, усилители тока 3 и 4, сумматор 5, регулируемый источник тока 6 и генераторы балансировочного 7 и калибровочного 8 сигналов. Электрическая схема устройства обеспечивает компенсацию квадратичной нелинейности датчика, позволяет повысить точность калибровки и имеет повышенную помехоустойчивость благодаря полной симметрии как по входу усилителя, так и по цепям питания мостовой схемы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.