Тензорезистивный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G01P15/12 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, -к тензорезистинным преобразователям механических величин, и может быть использовано при измерении ускорений, силы вибрации, давления.

Известен тензорезистивный преобразователь для измерения избыточного давления жидкости или газа в системах автоматического контроля, управления и регулирования параметров технологических процессов 1.

Недостатком указанного преобразовате.ля является его большая температурная погрешность.

Наиболее близким к предлагаемому является тензорезистивный преобразователь для измерения ускорений, содержащий упругий элемент с расположенньлли на нем тензорезисторами, соединенными в мостовую схему, источник питания, включенный в одну из диагоналей моста, блок терморегулирования 2.

Недостаткомизвестного устройства является значительная температурная погрешность, обусловленная разнесением на конечное расстояние термочувствительного элемента и тензорезисторов, вследствие чего их температуры различаются. Кроме того, преобразователь обладает тепловой инерционностью, вносящей дополнительную погрешность при быстрых изменениях температуры и вызванной наличием тепловых сопротивлений между термочувстЕИтельньы элементом и нагревателем, нагревателем и тенэорезисто0рами. Мощность, необходимая преобразовате.71ю для поддержания постоянной температуры, велика, что вызвано значительным объемом, в котором необходимо поддерживать постоянную тем5пературу

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения температурной погрешности и уменьшение потреб0ляемой мощности.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены постоянное сопротивление и блок деления сигналов, к входу которого подключены

5 вход и выход мостовой тензосхемы. Вход тензосхёмн последовательно с постоянным сопротивлением и выходом блока терморегулирования подк.гаочен 1к источнику питания, а постоянное

Q

Сопротивление и вход тензосхемы - к входу блока терморегулирования.

На чертеже изображена схема предлагаемого преобразователя,

Тензосхема 1, содержащая четыре активных тензорезистора 3-5, соединенных в схему моста Уитстона, подключена последовательно с постоянны сопротивлением 6, источником 7 питания и выходами 8, 9 блока 10 терморегулирования. Напряжение с выхода

тензосхемы и напряжение, падающее на ее входе, подается на входы 11, 12 и 13, 14 блока 1.5 деления сигналов. Напряжение с входа тензосхемы и напряжение, падающее на сопротивлнии 6, подается на входы 16, 17 и 17, 18 блока 10 терморегулирования, соответственно.

Преобразователь работает следующим образом.

При воздействии измеряемой величины, ускорения, упругий элемент вместе с тензЬреэисторами деформируется. На выходе мостовой схемы 1 появляется напряжение, поступающее на входы 11, 12 блока 15 деления сигналов. Величина напряжения для мостовой схемы с коэффициентом тензочувствительности m равна

и. m-E-U2,

где Е

величина деформации тензоре зис торов; и,,- напряжение на входе тензосхе мы 1.

Блок деления сигналов вырабатывает напряжение Uj, пропорциональное отношению сигналов на входе

U

А m -Е,

Uj А

и«

где А - коэффициент пропорциональности.

Таким образом, напряжение из на выходе преобразователя не зависит от падения напряжения U2 на входе тензосхемы.

Компенсация температурной погрешности достигается за счет стабилизации температуры тензорезисторов. Для этого блок 10 терморегулирования обес печивает величину напряжения U, требуемую для саморазогрева тензорезисторов до температуры Т,, которая несколько превышает верхнюю рабочую температуру Т (рабочий температурный диапазон ) Для этого на входы 16, 17 блока 10 подается напряжение Uj, а на входы 17, 18 - напряжение с резистора б. При температуре Tg окружающей среды из-за саморазогрева током источника 7 тензорезисторы разогреваются до температуры Тз, при которой ее входное сопротивление равно R. При этом отношение напряжений на входах 16, 17 и 17, 18 блока 10 терморегулирования равно

V - О

KO -

где г - сопротивление резистора 6.

При соотношении напряжений К ЭДС на выходе блока терморегулирования

15 равна нулю. При уменьшении внешней температуры сопротивление тензорезисторов уменьшается, уменьшается и Ко, -блок терморегулирования вырабатывает дополнительную ЭДС, складывающуюся с источником 7, что увеличи- вает мощность, рассеиваемую в тензорезисторах, в результате чего их температура увеличивается до Т .

Формула изобретения

Тензорезистивный преобразователь содержащий упругий элемент с распо,Q ложенными на нем тензорезисторами, соединенными по мостовой схеме, источник питания, включенный.в одну и диагоналей моста, и блок терморегулиров ания, отличающий с я

э тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурной погрешности и уменьшения потребляемой мощности, в него введены постоянное сопротивление и блок деления сигналов, к входу которого подключены

0 вход и выход мостовой тензосхемы, причем вход тензосхемы последовательно с постоянным сопротивлением и выходом блока терморегулирования подключен к источнику питания, а

45 постоянное сопротивление и вход тензосхемы - к входу блока терморегулирования .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Приборы и системы управления, № 7, 1974, с. 26.

2.Авторское свидетельство СССР 504978, кл. G 01 Р 15/12, 1976

55 (прототип).

И