Измерительный преобразователь давления Советский патент 1990 года по МПК G01L9/04 

; Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к уст- р(|йствам для измерения давления,

i Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния текучести и гисте- р( зиса упругого чувствительного эле- м4нта и тензомодуля по д действием сфатических нагрузок«

На фиг. 1 изображена структурная схема преобразователя; на фиг, 2 - диаграмма выходного напряжения тен- зЬмодуля.

Преобразователь состоит из упру- г|эго чувствительного элемента, напри- сильфона 1, преобразователя 2 силы, включающего катушку 3 и постоянный магнит 4, тензомодуля 5 с ры- 6, первого 7 и второго 8 усипи- т еля, дифференциального усилителя 9р генератора 10 пил ообразного напряже- ф1я,инвертора 11, первого 12 и второго 13 нуль-органов, первого 14 и второго 15 одновибраторов, первой 16 и второй 17 схем выборки и хранения, сумматора 18.

Упругий чувствительный элемент 1 жестко связан с одним из кондов рычага 6 тензомодуля 5. Вькод тензомодуля 5 соединен с входом первого усилителя 7, выход которого соединен с инвертируютчим входом дифференциаль- . ного усилителя 9, соединенным также с информационными входами первой 16 и второй 17 схем Выход инвертора 11 соединен с входом последовательно соединенной цепи, состоящей из первого нуль-органа 12, первого одновибратора 14. Выход одновибратора 14 соединен с управляющим входом первой схемы 16 выборки и хранения. Выход схемы 16 соединен с первым входом суматора 18. Выход второго нуль-органа 13 соединен с входом второго одно- вибратора 15, выход которого соедине с управляющем входом второй схемы 17 выборки и хранения. Выход схемы

5

20

25

30

35

40

45

50

17 соединен с вторым входом сумматора 18 „ Выход диффер.енциального усилителя 9 сое;п;инен с входом второго усилителя 8, выход которого соединен, с входом катушки 3 и входом инвертора 11 и второго нуль-органа 13. Выход генератора 10 пилообразного напряжения соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 9.

Преобразователь работает следующим образом.

Тензомодуль 5, первый усилитель 7, дифференциальный усилитель 9, второй усилитель 8 и преобразователь 2 силы через рычаг 6 тензомодуля 5 образуют следящую систему, отслеживающую сигнал на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 8. Так как на неинвертирующкй вход дифференциального усилителя 9 с генератора 10 поступает переменное напряжение треугольной формы (фиг. 2а), то на его инвертирующем входе вследствие большого коэффициента усиления усилителей 7-9 практически повторяется это напряжение. При подаче на вход сильфона 1 контролируемого давления Р, образующего силу F, создающую статическую нагрузку (фиг. 26), сигнал на входе катушки 3 изменяется так (фиг. 2в), что марная нагрузка на тензомодуль 5 имеет треугольную форму, не зависимую от - входного давления. Отсюда видно, что (выходной сигнао: первого усилителя Л в момент равенства нулю тока в. катушке 3 пропорционален входному давлению Р. Фиксахщя нулевых значений выходного сигнгша усилителя 7 (тока в катушке 3) щ)и прохождении нулевой точки как снизу вверх (фиг. 2), так и сверху вниз производится посредством нуль-органов 12 и 13, которые через соответствующие одновибраторы 14 и 15 подают управляющие импульсы на схемы 16 и 17 выборки и хранения.

В сумматоре 18 сигналы с выходов Ьхем 16 и 17 суммируются, масштабный коэффициент суммирования устанавливается равным 0,5. Суммирование напряжений в точках гид (фиг, 2) устраняет гистерезис системы, так. как STO эквивалентно усреднению при прямом и обратном ходе при снятии ста- тичес кой характеристики,

Таким образом, устраняется погрешность, определяемая текучестью и гистерезисом материала (упругого чувствительного элемента и тензомодуля под влиянием статических нагрузок, определяемых измеряемым давлением.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь давления, содержащий размещенный в корпусе упругий чувствительный элемент, жестко связанный с рычагом тензомодуля, выход которого соединен с входом первого усилителя, о-т- личающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния текучести и гистерезиса упругого чувствительного элемента и тензомодуля, в него введены преобразователь электрического сигнала в силу, состояпдай из постоянного магнита и катушки, дифференциальный усилитель, генератор пилообразного

0

5

0

5

0

напряжения, второй усилитель, инвертор, первьш н второй нуль-органы-, первьш и второй одновибраторы, первая и вторая схемы выборки и хранения и сумматор, при этом -выход первого усилитепя соединен с инвертирующим входом дифферен1диального усилителя, с неинвертирующим входом которого соединен выход генератора пилообразного напряжения, выход дифференциального усилителя соединен с входом второго усилителя, выход которого подключен параллельно к инвертору, к первому нуль-органу и к катушке преобразователя электрического сигнала в силу, который установлен противоположно упругому чувствительному элементу, причем его катушка закреплена на рычаге, а постоянный магнит - на корпусе, первый нуль-орган через первый одновибратор подключен к управляющему входу первой схемы выборки -И хранения, инвертор через второй нуль-орган, второй одновибратор подключен к управляющему входу второй схемы выборки и хранения, причем информационные входы первой и второй схем выборки и хранения подключены параллельно, к выходу первого усилителя, а их выходы подсоединены к первому и второму входам сумматора, выход которого является выходом измерительного преобразователя давления.

Фиг.г

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения давления. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения влияния текучести и гистерезиса упругого чувствительного элемента и тензомодуля под действием статических нагрузок. Измерительный преобразователь давления содержит упругий чувствительный элемент 1, тензомодуль 5, усилитель 7, преобразователь силы 2, состоящий из постоянного магнита 4 и катушки 3, дифференциальный усилитель 9, генератор 10 телообразного напряжения, дополнительный усилитель, выход которого подключен параллельно к двум цепям, одна из которых состоит из последовательно включенных нуль-органа 13, одновибратора 15 и схемы выборки - хранения 17, а другая - из последовательно включенных инвертора, нуль-органа 12, одновибратора 14 и схемы выборки - хранения 16. Выходы обеих схем выборки - хранения подключены к входам сумматора 18. Суммирование сигналов со схем 16 и 17, формируемых в моменты времени, когда давление от преобразователя силы уравнивается с измеряемым давлением, обеспечивает повышение точности. 2 ил.