Устройство для измерения давления

 

Изобретение может быть испо;и зовано для измерения давления с повышенной точностью в автоматизированных системах контроля0 В устройство введены термоэлемент, представляющий совокупность металлизированных участков 7 и 8 с учестком 6, и терморезисюр 3 Поскольку терморезистор 3 управляет термоэлементом, достигается температурный баланс между температурами окружающей среды и упругочувс 1 иительлого э.мечга 1 и . ем7-..г ;.огре;пт . гь умепьл лс . ся „ 3 нл

1827871,лу«meму охлаждени«з или нагрсванию) в зоне измерительной схемы, а в пе1«11< «ерийно«1 части — лучшей теплопереда <е окружающей среды, т. е, лучшему теплс ному рассеянию, Металлизирован5 н:1 участки 7 и 8 с помощью проводников 9 иодклю»«аются к внешней измерит е.««;но«1 цепи „С помощью проводников

9 к в««ешней измерительной схеме подк»зк«»«а«<«тся также терморезистор 3 и те.«"oðPçHñòoðû 2 (на фиг.1 проводи«ки те««з<«резисторов не показаны).

Т» « "згр< зисторы 2 проводниками 9 соедине«п« <ежду с «бой и с внешней, цепью (и< показана) . Терморезистор 3 с по.»-,п,ю проводников 9 соединен с ycu. ««1тс :«ОM l 0 > а $ ñ IJI«ITBIIb 1 0 с . зле .:. г ."«, .<правя«!«ащим переключением по:« .ри зс ги источника питания и устройгв «и 11 (усзройство 11 может бить .: ».".<,Ið ".òoðoì),, Схема 11 связана злекг р««« -с к и с .«ер екл««ч а««щим элементом

12 Э«!Ол«е«<т 12 также соединен с исг: 1««иком 13 импульсного питания 25

<», !«! «г . 3 ), У rðoéñò«ço работает следую««1иГ! .<б« «з <1!!„

<1«< «з<зз„е««ствием измеряемой меха! в «ли«и«зы в упругочунстнитель-30з..- менте (УЧЭ) 1 возникают меха,.к« »! на «ряжения (УЧЭ работает в л;«; ги м,«лих деформаций), котс рые

««,, водят к изл!е««ению начальных велич«<г сопротивлений тен:зорезисторов 2, и р».<ультате чего происходит разба35 ..;<не измерительной схемы (обь«чно мостовой), который и янляется ныкодным с.,11«1"чо«« преобразователя, пропорцио <е «г «!<"ã измеряемой механически«й величине „1,р<зме измеряемой величины, в ,<«ругочувствительном элементе могут

«зо.ник,:" ь механические напряжения, в !.званн«:«е изменением температуры окружающей среды УЧЭ, которые, в свою очередь, также вызывают еще больший разбл;«анс измерительной схемы и, со«ветственно, вносят искажения н выКОДНО«! СИГНаЛ.

<(ри этом в случае, если Та«<,, 1

Т Ч, то терморезистор 3 не выдает

cèr«Iàë и цепочка схем 10, 11, 12 и

13 не работает и, соответственно, Но участкам 4, 5, 6 7 и 8 не течет ток (термоэлемент отключен от источника питания). В этом случае выход55 ной сигнал УЧЗ 1 1«е подвергается искажению; получают чистый сигнал, прои р „иональнь«й давлению Р, т.е. давление Р, воздействуя на упругочувствительний элемент l, деформирует его, н результате чего возникшие мехапические напряжения в зоне тенэорезисторов 2 приводят к изменению их начальных значений сопротивлений, т.е. к разбалансу и мерительной схемы в целом, а так как измерительная схе1!а питается напряжением (током), то изменение величин сопротивлений тензорезисторов приводит к изменению величины напряжения (тока) питания, которое является выходным сигH <лом преобразова<еля„ пропорционал«1«ь«:. изме(«я<мому давлению.

Ес и Тд« э) Т<,Ч- терморезистор

1!агре«зг«етс««, выходной сигнал терморезисзтора 2; «еличинаетc«1 и через ус «л«! гель 10 подается а блок управления, переключающий полярность источника:«ита««ия терм эле..!<:нта 11, которь«1! Вкл ачает со<«тв»атствующую 110

JIsIp«IocTh источника пи гания термоэлемен«а 12, т.е. когда выходной сигнал терморезистора 2 становится ниже своего оптимального значения и, соответcTBp«I.«о, Выходной сигнал усилителЯ, ««аст(«с е нный на UäÄr, полУч,«ет

>«риващени + (з д, «зключ;«< тся r епь 13 пита:зня., При зтом ток гроходит через пронодн1«к < у м" таллизирова«

1". через .:,.(зек«««чающее устройс- о 12„

На «ecте M< Tа«Iлизи1«ОВан«<Огo $ ча т«<;.«

7 в зоне тензоре зисторо«< и терморези<:тора 3 происх здит о..лаждепие, а в оне металлизированногo j»I;;còê,1 8 проигх-.«1ит на« рев согласно эффекту

Пс««ьт«,а, Охлаждеиие в зо«1 . телзорезистор:;» 2 происходи." таким обр;«зo.!.„ чт:>б«1 сохранить тем.«ературпьй ба; анс э "ой зоне, т. е. чем выше темпера-тура окружающей среды Т, „„, тсм ниже гне«стнен 1, больше

< ч э рйод охлаждения, но с учете. те пера-турного баланса температура .>ro: «они меняется в пределах Т- $ l, :-: выходной сигнал U p««r + 1з<, . Тепло =-. зоне участ— ка 8 рассеивается 13 о«».(J; æ:1«<«ï«,oé ср<,:

Б "1 !а<:. КОГД" Т o«< 1«((Т<зЧ" < о» противление терморезистора . . увеличивается, на выходе усилителя 10 по «влястся сигнал, отличный от U() т вклк«чаются блоки 11 и 12, про«<сходит, переключение полярности ис..:- «н<«ка 13 питания„ R зоне тенэорези. г,ðoû .. и

1627871

4+9

Фи" 1 Риг. Г . терморезистора 3 происходит нагрев, а в зоне металлизированного участка

8 — охлаждение. Это происходит до тех пор, пока не наступит темпера5 турный баланс между температурами окружающей среды и упругочувствительного элемента, т.е. пока не наступит равенство То р = T > :. В этом случае схема сравнения температур работает в области U „ — ДЬ. При выполнении этого условия схема пита— ния отключается, Применение изобретения позволяет повысить точность измерения, а также чувствительность, Ф о р м у л а и з î 6 р е т е н и я

Устройство для измерения давления, содержащее преобразователь давления . 3) в виде полупроводниковой мембраны и-типа проводимости, на поверхности которой сформированы тензорезисторы, соединенные в измерительный мост, и терморезистор, подключенный к усили- 25 телю, и блок питания, о т Jl и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем нагревательный элемент выполнен в виде термоэлемента, один спай которого выполнен в виде металлизированнэй пленки, нанесенной на поверхность мембраны вокруг тензорезисторов и терморезистора, причем поверхность мембраны под пленкой выполнена рифленой и р-типа проводимости, а другой спай выполнен в виде металлизированной пленки, нанесенной на поверхность мембраны, при этом поверхность мембраны под пленкой выполнена р-типа проводимости, а наружная поверхность пленки выполнена рифленой, причем спаи соединены между собой участком мембраны, который выполнен р-типа проводимости, при этом в устройство введены последовательно соединенные компаратор и переключатель полярности питания, причем вход компаратора соединен с выходом усилителя, а блок пи— тания подключен к спаям термоэлемента через переключатель полярности, 1627871

Составитель О. Слюсарев

Редактор .31„Веселовская Техред Jl.oëèéíûê Корректор M,Øàðoøè

Тираж 355

Подписное

Заказ 332

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ПроизволеTU(н -издательский комбинат -"Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101