Полупроводниковый тензопреобразователь Советский патент 1992 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерений неэлектрических величин, и может быть использовано, например, при конструировании полупроводниковых датчиков давления.

Известны преобразователи, содержащие тензорезисторы, включенные в четыре плеча мостовой схемы, источник питания, выходные клеммы, а также резистор калибровки с известным сопротивлением, включаемый параллельно одному из плеч моста. Сигнал на выходе мостовой схемы при включении калибровочного сопротивления сравнивается с сигналом, возникающим при воздействии измеряемого физического параметра, например давления. В результате определяется чувствительность тензопре- образователя к физическому параметру, которая используется при дешифровке измеряемого процесса.

Недостатком этой схемы калибровки является невозможность ее использования при действии измеряемого физического параметра. Его действие вызывает измерение сопротивлений плеч мостовой схемы на неизвестную величину, В результате при подключении калибровочного резистора выходной сигнал калибровки не будет соответствовать первоначально определенному и использование его будет приводить к погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для шунтовой калибровки полупроводниковых нагружаемых измерительных мостов, содержащее мостовую схему, в которую в смежные плечи вклюVJ

4 О ЧЭ Ю V4

чены два полупроводниковых тензорези- стора, воспринимающие воздействие измеряемого параметра, в два других плеча включены термонезависимые резисторы, параллельно одному из них включается резистор калибровки. Схема питается от источника напряжения, выходной сигнал измеряется соответствующим вольтметром.

Недостатками известного устройства являются пониженная чувствительность тензопреобразователя к физическому воздействию вследствие использования только двух активных плеч моста, а также невозможность использования калибровки при одновременном воздействии физического параметра на полупроводниковые тензоре- зисторы. Это объясняется тем, что очень трудно обеспечить равенство как температурных, так и деформационных характеристик тензорезисторов. В результате уменьшение сопротивления одного тензо- резистора не равно увеличению сопротивления другого тензорезистора, что приводит к изменению калибровочного уровня и погрешности.

Цель изобретения - обеспечение независимости калибровки от измеряемого параметра, повышение точности и достоверности информации.

Поставленная цель достигается тем, что калибровочный резистор выполнен из двух частей - постоянной, соответствующей отсутствию воздействия измеряемого параметра, и переменной, изменяющей свое сопротивление при его действии.

На чертеже схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит мостовую схему из четырех тензорезисторов 1-4, постоянную часть 5 резистора калибровки (Rki) 5, подключаемого с помощью ключа 6 параллельно плечу моста 1, источник 7 и изменяющиеся под действием деформации часть 8 резистора калибровки (Rk2).

В исходном состоянии мостовая схема сбалансирована и на ее выходе отсутствует сигнал. Включение ключа 6 приводит к подключению резисторов калибровки 5 и 8 параллельно плечу 1. В этом случае тензорезисторы 1-4 и изменяемая под действием деформации часть 8 резистора калибровки находятся в первоначальном состоянии и на выходе мостовой схемы появляется калибровочный уровень. Действие измеряемого параметра на тензорезисторы

1-4 приводит к разбалансу мостовой схемы и появлению на выходе сигнала, пропорционального измеряемой величине. Одновременно резистор 8, входящий в цепь калибровки, изменяет (уменьшение) свое

сопротивление на требуемую величину для сохранения постоянства калибровочного уровня Uk.

Необходимая величина переменной части калибровочного резистора (Rk2) 8 определяется соотношением

Rk2 Rki

0,5 E(R +AR) -RU 2 R Uk -E AR

где R - сопротивление плеча моста;

E - напряжение питания моста;

AR - изменение сопротивления плеча моста псд действием измеряемого параметра;

Uk - выходной уровень калибровки.

Формула изобретения

Полупроводниковый тензопреобразователь, содержащий мостовую тензометри- ческую схему и калибровочный резистор, подключенный параллельно одному из плеч мостовой схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности информации путем обеспечения независимости калибровки от измеряемого параметра, калибровочный резистор выполнен из двух частей - постоянной и переменной, величину Rk2 которой определяют из соотношения:

(E-2U)(U,h ,R))JЈR + A R - 2 R U, I 4TJT R (u, R - E /

где R - сопротивление плеч мостовой тензо- 45 метрической схемы;

Е - напряжение питания мостовой схемы;

AR - изменение сопротивления плеча мостовой схемы; 50(Jk - исходный уровень калибровки.

Vge/x о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании полупроводниковых датчиков. Цель изобретения - повышение точности и достоверности информации за счет возможности обеспечения независимости калибровки от измеряемого параметра. Преобразователь содержит мостовую схему из 4 тензорезисторов 1-4 и калибровочный резистор, подключенный параллельно одному из плеч мостовой схемы и выполненный из 2 частей - постоянной части 5 и измеряющейся под действием деформации части 8. 1 ил.