Устройство для измерения давления Советский патент 1980 года по МПК G01L11/00 

Целью изобретения является одновременное измеренне давления и темнературы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для намерения давления, содержаш,ем рабочий и комиенсирующий иолунроводниковые чувствительные элементы, включенные в нлечи моетовой измерительной схемы, и регнстрируюш,нй нрнбор, нолупроводниковые элементы вынолнены в виде стабилнтронов, в устройство доиолнительно введен стабилитрон с температурным коэффициентом напряжения, но крайней мере на однн норядок меньшим темнературного коэффициента напряжения рабочего и компенеирующего стабилитронов, включенный вместе с кОлМиенснрующим стабилитроном в доиолнительную мостовую схему, в выходную диагональ которой включены последовательно соединенные дополнительный регистрирующий прибор, компаратор и сигнальный элемент.

На чертеже нредставлепа схема полупроводникового измерительного нреобразователя давления с температурной компенсацией, который осуществляет одновременное измерение давления и темнературы. Он содержит рабочий тепзодатчпк, выполненный на стабилитроне 1, ндентнчный комненсирующий стабилитрон 2, изолированный со стороны воздействия давления объекта 3, дополнительный стабнлитрои 4, резисторы 5, 6, 7 режима стабилитронов, резисторы 8, 9, 10 нагрузки стабилитронов, баланснрующие резиеторы 11, 12, 13, источник нестабнлизированного питания 14 склеммами 15, 16, измерительный прибор давления 17, нзмерительный прибор темнературы 18, компаратор 19, сигнальный элемент 20.

Положительная клемма 16 нсточника питания 14 соединена с отрицательными выводами стабилитронов 1, 2, 4, а отрицательная клемма 15 источника питания 14 через резисторы 5, 6, 7 соединена с положительными выводами етабилитронов 1, 2, 4.

Резисторы 5, 6, 7 задают рабочий режим стабилитронов 1, 2, 4 и в совокупности в ними образуют три параметрических стабилизатора напряжения, запитанных от общего источника питания 14. Стабилитроны 1, 2, 4 соединены с соответствующими резисторами нагрузки 8, 9, 10 через балансирующие резисторы 11, 12, 13, нричем положительные выводы стабилитронов 1, 2 иодключены через балансирующие резисторы 11, 12 к потенциальному и нулевому входам измерительного нрнбора давления 17, а положительный вывод стабилитрона 4 соединен через балансирующий резистор 13 с потенциальным входом измерительного прибора темнературы 18.

Нулевой вход измерительного прибора темнературы 18 является общим с нулевым входом нзмерительного прнбора давления. К входу из.мерительиого прибора температуры 18 подключен вход комнаратора предельной температу|)ы 19, выход которого соедииен с сигнальным элементом 20, выиолиенным, наиример, в виде светодио;1а. Балансирующие резисторы 11, 12, 13 служат для балаисировки приборов 17, 18 при принятых нулевых значениях и температуры.

Стабилитроны 1, 2 помеш,ены в объект 3, где нроизводится измеренне давления и температуры, н расположены в неиосредственной близости друг от друга, причем комиеисирующий стабилитрон 2 защип1ен от воздействия давлеиия и нмеет хороший теиловой контакт с объектом 3. Темиературная комненсация при измерении давления достигается за счет равенства ТКИ стабилитронов 1, 2 ио величине н знаку. Для обеспечения заданной погрешностп измерения температуры от измеиеннй темнературы окружающей среды, в которой находятся приборы 17, 18, стаби.титрои 4 имеет ТКН на несколько иорядков Н11же, чем стабилнтрон 2, в результате чего температурными измененнями напряжения стабилизации стабилитрона 4 можно пренебречь. Напряжение стабилизации стабилитро)1а 4 выбрано равным нанряжению етаби.тизации стабилитрона 2.

Прн воздействии давления и темнературы на стабилитроны 1, 2 нанряжение стабилизации стабилитрона 1 зависит как от измеряемого давления, так и от тем1 ературы, а напряжение стабилитрона 2 зависит лишь от темнературы, так как стабилитрон 2 изолирован от воздействия давления. Это достигается, например, установлением стабилитронов 1, 2 на нротнвоположной воздействию измеряемого давлення плоскости мембраны, нричем стабилнтрон устанавливается в области нанбольших деформаций мембраны, а стабилитрон 2 устанавливается в области, где деформации отсутствуют.

Стабнлцтроны 1, 2 нмеют равные нанряжения стабилизации и равные но величнне и знаку ТКН. Они включеиы встречно, и сум.марный сигнал, снимае.мый с иоложительных выводов стабилитронов 1, 2, однозначно зависит от велнчипы измеряемого давленр1я. Снгнал о темнературе снимается с иоложительных выводов стабилитронов 2, 4, аналогичным образом.

Так как практически напряжения стабилизации стабилитронов 1, 2, 4 могут быть не равными ири нрннятых нулевых значеннях давлення и темнературы, в устройство введены баланеирующие резисторы 11 ... 13. Балансировка приборов 17, 18 производится при принятых нулевых значениях температуры н давления (нанример, 0°С и 760 мм рт. ст.). Балансировка осуществляется за счет нротекання токов нагрузки стабилитронов 1, 2, 4 ио соответствующим балансирующим резисторам И ... 13. Снимаемая с стабилнтронов 1, 2, 4 информация иреобразовывается приборами 17, 18 в аналоговые

или дискретные показания. При повышении температуры измеряемого объекта наперед заданной величины, которая определяет рабочий диапазон измерительного иреобразователя, срабатывает компаратор предельной температуры и воздействует на элемент сигнализации 20, который формирует световую или звуковую сигнализацию, свидетельствующую об аварийном работы измерительного преобразователя.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее рабочий и компенсирующий полупроводниковые чувствительные элементы, включенные в плечи мостовой измерительной схемы, и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью одновременного измерения давления и температуры, в нем полупроводниковые элементы выполнены в впде стабилитронов, в устройство дополнительно введен стабилитрон с температурным коэффициентом напряжения, по крайней мере на одии порядок меньщим температурного коэффициента напряжения рабочего и компенсирующего стабилитронов, включенный вместе с компенсирующим стабилитроном в дополнительную мостовую схему, в выходную диагональ

которой включены последовательно соединенные дополнительный регистрирующий прибор, компаратор и сигнальный элемент.

Источиикн информации, припятыс во виимаипе при экспертизе

1. Эрлер В., Вальтер Л. Электрические измерения неэлектрических величии полупроводниковыми тензорезисторами, М., Мир. 1974, с. 90-94. 257.

2. Патент Японии .Ve 47-17392, кл. G01L

1/20. - «Изобретеиия за рубежом, вып. 25, 1972, № 11, с. 128 (прототип).