Преобразователь давления в электрический сигнал Советский патент 1990 года по МПК G01L9/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения давления.

Цель изобретения - повышение точности измерений давления.

На чертеже изображена принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит мембранный датчик с измерительным тензомостом 1 и термоко пенсирующую схему 2, выполненную в виде разбалансированного резистивного моста с резисторами RI, Ra, Rs, R и подключенную параллельно с измерительным тензомостом 1 к общему источнику 3 напряжения питания. Выходы измерительного тензомоста 1 и термокомпенсирующёй схемы 2 подключены к сигнальным входам переключателя 4, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя 5

канальных интервалов времени. Последнее звено устройства может быть выполнено в виде двухфазного мультивибратора, длительности импульса и паузы которого должны соответствовать требуемым значениям длительности канальных интервалов.

Преобразователь давления работает следующим образом.

Измерительный тензомост 1 формирует напряжение Un, определяемое соотношением

ии ( Зи(-Р.(1)

Термокомпенсирующая схема 2 формирует масштабирующее напряжение UM, определяемое соотношением

(-ип,.(2)

где м - разбаланс резистивного моста при Un 1 В. Напряжения Уи и UM через переключатель 4 поочередно подключаются к

О

сл сл сх о

выхолу устройства, так что преобразователь выдаот в устройство обработки ре зультатов измерения давления последовательность разделенных во времени информативного и масштабирующего сигналов. Формирователь 5 канальных интервалов времени уп- работой переключателя 4 и определяет продолжительность времени, в течение которого снимается с выхода преобразователя информативный и масштабирующий сигналы. Функция преобразования давления представляет собой отношение Хр напряжений Ои и UM: Y (ф + Зи(0-Р

(бО-ии(

вио() + 3„(. ем(ео

Производная этой функции по температуре

среды имеет вид

d Хр ЭХр d f,o ЭХр .d Зи , ТЭ aa.d (л . аХр V

ЗЕм ТБГ

Произведя вычисления по формуле (4), получают выражения для температурной погрешности на выходе преобразователя. Аддитивная составляющая температурной по- грешдности равна

.d Mfc4

-dlT

иности равна dXpld o ио

а мультипликативная составляющая равна

мулы

„ /1 С{3и 3H.

1 ВТ

(7)

вительности

имеет детермирован(6)

Разделив выражения (5) и (6) на чувствительJ , о

ность преобразователя -, получают

формулы для составляющих температурной погрешности, приведенной к входу преобразователя. Аддитивная составляющая равна

fdPl 1 fd iio Еио d м I

Мадд З Г J Мультипликативная составляющая равна

;d Зиd м I ,д1 s; в )Анализ формулы (8) показывает, что поскольку температурная зависимость чувст- d3M

(9)

ный характер, путем соответствующего выбора параметров термокомпенсирующей схемы 2 можно добиться выполнения условия

dSn dCM

;;d eJTd

в результате чего мультипликативная составляющая температурной погрешности преобразователя давления обращается в нуль. Если учесть, что J1.

м FT ST ()

0

1 +

RI

R2

1 +

Rs

R4

RI .X Ra ..о

введя обозначения -:г- Ki и -рг- К2, полуК2К4

чают

5

0

0

1

1

тткт

Температурная зависимость разбаланса м, при условии, что температурные коэффициенты а резисторов Ri, R2 и Ra равны между собой(21 СС2 cza «1-а, определяется выражением

d Бм К2(ед -ai-a)

(1-ЬК2)2

Относительное изменение разбаланса от температуры равно

dfiM KzQ +Ki)(cbii -ai-a)

м (1 -f- К2) (К2 - Ki)

(12)

(13)

5 Из выражений (9) и (13) получают соотношения для расчета элементов термокомпенси- рующей схемы, при выполнении которого имеет место полная компенсация мультипликативной составляющей температурной погрешности преобразователя давления:

,.)(---)dSn - Ri-

ч /Ra IMS

R2

(14)

V WA Щ

35 Ф 0 рмула-изобретения

Преобразователь давления в электрический сигнал, содержащий мембранный датчик давления с измерительным тензопре- образователем, включенным в измеритель40 ный мост, и термокомпенсационный тен- зопреобразователь, подключенные параллельно к общему источнику напряжения питания, причем выходы измерительной мостовой схемы и термокомпенсационного

45 тензопреобразователя подключены к сиг- нальным входам переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно снабжен формирователем интервалов времени, выход

50 которого подключен к управляющему входу переключателя, а выход переключателя является выходом преобразователя, при этом термокомпенсационный тензопреобразо- ватель выполнен в виде разбалансирован55 ного резистивного моста, три резистора Ri, R2 и Ra которого выполнены с одинаковыми температурными коэффициентами сопротивления d-3, а значения сопротивлений резисторов RI, R2 и РЗ и температурный козфф„.„е„.с„про.и.яеи„...е,.ер™™ - -Г Те -нГоГеГп;: :

U/Vt/VI ч ---|- -

резистора R4 связаны соотношением

sills i:ii as, о-1)(Ш-1

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений при одновременном снижении трудоемкости изготовления датчика. Преобразователь давления содержит мембрану с измерительным тензопреобразователем и термокомпенсирующую схему. Термокомпенсирующая схема выполнена в виде разбалансированного резистивного моста, причем резисторы R1, R2 и R3 этого моста выполнены с одинаковыми температурными коэффициентами сопротивления α_1-3, например, в виде пленочных резисторов, а номинальные значения сопротивлений резисторов и температурный коэффициент сопротивления α₄ четвертого резистора связаны соотношением: {[R3(1+R1/R2)/R4]/(1+R3/R4)}^.[(Α₄-Α_1-3)/(R3/R4-R1/R2)]=+δS, где δS - температурный коэффициент чувствительности измерительно тензопреобразователя. 1 ил.

Г7