Устройство для измерения давления и температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления и температуры одним терморезисторным преобразователем (ТП). Напряжение с выходной диагонали ТП 1 поступает/ на входы усилителя 3, -где формируется напряжение, поступающее на один из входов блока 12 деления, где делится сигнал, поступаемьй с блока 16. С блока 12 деления сигнал поступает на вход сумматора 5, являющегося дифференциальным усилителем, с с о выхода последнего .сигнал поступает сл с: на регистратор 18 давления, отградуированный в единицах.давления и на . масштабирующий сумматор 7, где преобразуется в соответствии с приведенной зависимостью. 1 ил.

СОе3 СО ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3871534/24-10 (22) 25.03.85 (46) 15.11.86. Бюл. № 42 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П.Горячкина и Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (72) В.П.Бушланов, В.И.Евдокимов и В.И.Кудрявцев (53) 536 ° 53 (088,8) (56) Ваганов В.И. Интегральные термопреобразователи. — N. Энергоатомиздат, 1983, с. 84-94.

Авторское свидетельство СССР № 238858, кл. G 01 К 7/16, 7/18, 1967.

„„SU„„1270586 A 1 (бц 4 G 01 K 7/16, G 01 L 1/18 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления и температуры одним терморезисторным преобразователем (TII). Напряжение с выходной диагонали ТП 1 поступает, на входы усилителя 3, где формирует-. ся напряжение, поступающее на один из входов блока 12 деления, где делится сигнал, поступаемый с блока

16. С блока 12 деления сигнал поступает на вход сумматора 5, являющегося дифференциальным усилителем, с выхода последнего .сигнал поступает на регистратор 18 давления, отградуированный в единицах. давления и на " масштабирующий сумматор 7, где преобразуется в соответствии с приведенной зависимостью. 1 ил .,1270586

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к устройствам измерения давления и температуры, и может быть применено в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерения давления и температуры одним тензореэисторным преоб разователем.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит мостовой измерительный тензореэисторный преобразователь (ТП) 1, например интег» ральный, типа Д2, источник 2 тока, первый 3 и второй 4 усилители, сумматор 5, функциональный преобразсватель 6, пять масштабируюших сумматоров 7 — Il, три блока 12-14 деления, блок !5 перемножения, источник

16 опорного напряжения, регистратор 17 температурыи регистратор 18 дав-ления.!

20

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал U „,„ TH 1, снимаемый с его выходной диагонали, связан с измеряемой температурой и давлением соотношением:

U„„=S. (I+ E(0- 0„) ° 10 )-Г Т +

+ ((e-Î.) S,- I Р„!О- +и,, S P — при 8=-8 и Р- С; значение скорости измене- ния чувствительности при изменении P и О =8, — номинальное давление; — выходное напряжение ТП I приР=Ои О=о

=S, I-Р„ — номинальный диапазон измерения. с о % ьм .ч где I — измерительный ток через

ТП 1;

9 8Π— соответственно текущая и некоторая начальная температура ТП 1;

P — измеря емо е дав л ение, 100 — интегральный тем .Ло о ЬЬ1х пературный дрейф нуля, 7/К;

S-S 1 = †- — — " 100 — интегральный темО-О, S. пературный коэффициент чувствительности (ТКЧ), 7/К;

Usbr -Uo 1 — интегральная чувстР вительность ТП 1 при 0 =6

Для сигнала,. снимаемого с питающей диагонали ТП l, можно записать:

U>Ä =I К tl+ о!(6-0,) 10 ), (1+(Ь, Р+

+ Ь Р ) 10 ) (2) где R, — сопротивление ТП i между точками, подключенными к источнику тока; б — температурнь и коэффициент сопротивления тензореэисторного преобразователя, 7/К;

Ь, b> — коэффициенты, определенные экспериментально с использованием метода наименьших квадратов соответственно Е/МПа и Е/МПа

Уравнения (!) и (2) можно записать в виде системы

100 н = 7 I R.„(l+b,P 10- +bР !Π— l) °

ПВь м —. 4 (S +S„ P) If!+ ®-9,).10 )

Z(e — 8.). P !

00 + (0-а ) б

Поскольку величина Б,„зависит от давления, а U „ — от температуры, то возможна взаимная коррекция определения 9 и Р по этим сигналам.

Задавая приближенным значением фактора Р, определяют фактор 0 -Оа по которому уточняется величина фактора Р и так далее.

Однако в реальных условиях использования ТП 1 по фактору (8 — 8, ) нельзя с достаточной точностью судить о температуре измеряемой среды ,8 поскольку О, = 0 -О,, где О,.— температура саморазогрева ТП 1: Рэ UB> т где Р,, — электрическая мощность, выделяемая в виде теплоты на ТП:, R — тепловое. сопротивление ТП

1, характеризующее условия теплоотдачи.

Напряжение !1 „ с выходной диагонали ТП 1 поступает на входы усилителя

3, в качестве которого используется дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления А и со смещением нулевой точки на величину U, . При этом на выходе усилителя формируется напряжение U =- (U ы„ — U ) A>, кото— рое поступает на один из входов бло,1270586 ка 12 деления, в котором делится на сигнал U,», поступаемый с блока 16.

С выхода блока 12 деления сигнал

U поступает на первый вход сумма 2 тора 5 (дифференциального усилителя с коэффициентом усиления, равным 1), в котором вычитается сигнал U! . С выхода сумматора 5 сигнал U- поступает на регистратор давления, например цифровой вольтметр, отграду- !О ированный в единицах давления, и на первый масштабирующий сумматор 7, в котором преобразуется в соответствии с зависимостью:

15 (U = (1+ — -U) So I

7 8о 8Р

Сигнал U5 поступает также на функциональный преобразователь 6, выполненный например, на операционных уси- 20 лителях, и преобразуется в соответствии с зависимостью:

U, — (Ь 10 +U Ь !О ) И, С выхода функционального преобра- 25 зователя 6 сигнал 0 поступает на первый вход второго масштабирующего сумматора 8 с функцией преобразования Б о = A8 C„(1+U<), где А  — коэффициент, численно равный P-, кСм.

С выхода сумматора 8 сигнал U< поступает на первый вход блока 14 деления, в котором на него .делится входной сигнал ТП 1 U>x, поступающий на второй вход блока 14.деления.

С выхода блока 14 деления сигнал

U поступает на первый вход. четвертого масштабирующего сумматора 10, представляющего собой дифференциальный усилитель и реализующего функ- 40 цию; ю = ("!4 ) A î где А — коэффициент усиления, чис- ленно равный 100/о(, 45

С выхода сумматора 10 сигнал U поступает на входы пятого масштабирующего сумматора 11, второго усили50 теля 4 и один из входов третьего масштабирующего сумматора 9, представляющего собой дифференциальный усилитель, на второй вход которого подается сигнал U(. Этот дифферен55 циальный усилитель осуществляет функцию, Пщ Т Aqq USx э где А„ — коэффициент, численно равный К,., кОм/Вт.

Сигнал Б поступает на регистратор 17 температуры, например цифровой вольтметр, отградуированный в единицах температуры.

Масштабирующий сумматор 11 осуществляет следующие преобразования:

+ A 1 Пю где A — коэффициент усиления, численно равный E ..10

Усилитель 4 усиливает сигнал U (о с коэффициентом усиления А, = I F

x! 0 1 Ща/К, B блоке 13 деления происходит деление выходного сигнала усилителя 4 на выходной сигнал масштабирующего сумматора 11, который подается на

его входы. Выходной сигнал сумматора 11 поступает также на блок 15 перемножения и умножается на выходной сигнал масштабирующего сумматора 7.

Выходной сигнал с блока 13 деления поступает на другой вход сумматора 5.

Выходной сигнал источника 16 опорного напряжения U = 1 В подается на вторые входы масштабирующих сумматоров 7, 9, 10 и ll и используется в качестве "1" в соответствующих функциях преобразования.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления и температуры, содержащее мостовой тензорезисторный преобразователь, выходная диагональ которого подключена к входу первого усилителя, источник питания, второй усилитель, регистраторы. температуры и давления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения давления и температуры, в него введены пять масштабирующих сумматоров, три блока деления, блок перемно-. жения, функциональный преобразователь, источник опорного напряжения и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков деления, а выход подключен к регистратору давления, первому входу первого масштабирующего сумматора и ч".рез функциональный преобразователь соединен с первым входом второго масштабирующего сумматора, выход которого подключен к первому входу третьего блока де5 1270586 Ь пения, второй вход которого соединен второй вход которого подключен к с первым входом третьего масштабирую- выходу пятого масштабирующего сумма,щего сумматора и выходом источника тора и первому входу блока перемнойитания, выполненного в виде источни- жения, второй вход которого соединен ка тока, подключенного к питающей 5 с выходом первого масштабирующего . диагонали мостового тенэорезистор.— сумматора, а выход подключен к пер-ного преобразователя, а выход треть- вому входу первого блока деления, его блока деления подключен к перво- второй вход которого соединен с вы му входу четвертого масштабирующего ходом первого усилителя, при этом сумматора, выход которого подключен 10 регистратор температуры подключен к второму входу третьего масштабиру- к выходу третьего масштабирующего

В ющего сумматора, первому входу пято- сумматора, а выход источника опорного масштабирующего сумматора и че- го напряжения соединен с вторыми рез второй усилитель соединен с пер входами всех масштабирующих сумматовым входом второго блока деления, : 15 ров за исключением третьего.

Составитель В. Куликов

Редактор Л.Пчвлинская Техрец И.Попович, Корректор М.Самборская

Заказ 6232/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4