ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ МОСТОВОГО ТИПА

Полезная модель относится к измерительной технике и может применяться в измерителях как давления, так и других физических величин, преобразование которых в электрический сигнал производится с помощью тензорезисторных мостов.
Как известно, смотри например статью Д.Б.Мартынова и В.М.Стучебникова «Температурная коррекция тензопреобразователей давления на основе КНС.». Датчики и системы. №10 2002 г, тензопреобразователи обладают большими температурными погрешностями. Для коррекции мультипликативной составляющей температурной погрешности применяют питание тензомоста от источника стабильного тока. Однако при этом возрастает аддитивная составляющая температурной погрешности. С целью уменьшения аддитивной погрешности в тензомост включают элементы балансировки начального выходного сигнала тензомоста и настраивают его на уровень, определяемый уравнением
где  и  - входные сопротивления тензомоста
и  - уходы начального напряжения моста
Элементы балансировки выполняют термостабильными резисторами, которые размещают не на мембране, чувствительной к давлению. Этот способ термокоррекции применен в тензопреобразователе давления мостового типа МИДА-01П. Этот преобразователь содержит тензомост, который запитан от источника стабильного тока. Выходная диагональ его тензомоста подключена ко входу инструментального усилителя, выход которого несет информацию о давлении. Этот тензопреобразователь давления и выбран в качестве прототипа для предлагаемой полезной модели.
Основным недостатком этого прототипа является ограничение эффективности термокоррекции разными теплопроводностями тензорезисторов моста и балансировочными резисторами. Причем они размещаются в разных температурных условиях. Поэтому, при динамически изменяющейся температуре происходит нарушение условия термокоррекции аддитивной погрешности. Прототип из за этого не может быть применен.например, для измерения давления в ударных волнах.
Целью предложенной полезной модели является повышение эффективности термокоррекции аддитивной составляющей температурной погрешности и, как следствие, расширение областей применения тензопреобразователей давлений мостового типа.
Указанная цель, в тензопреобразователе, содержащем тензомост, который запитан от источника стабильного тока, и который содержит инструментальный усилитель, достигается введением второго инструментального усилителя и аналого-цифрового вычислителя. Первые входы инструментальных усилителей при этом должны быть подключены к средним точкам соответствующих стоек тензомоста, а вторые их входы соединены со средними точками соответствующих термостабильных резистивных делителей. Выходы обоих инструментальных усилителей подключены при этом к независимым двум входам вычислителя., который определяет температуру и давление на мембране преобразователя в соответствии с уравнениями
;
1
2
где Δφ и Δφ - выходные напряжения соответственно первого и второго инструментальных усилителей, которые определяются усиленными отклонениями потенциалов выходной диагонали тензомоста.
p
K и  - коэффициенты чувствительности этих напряжений к изменению давления.
t
К и  - коэффициенты чувствительности этих напряжений к изменению температуры.
Уравнения получены исходя из матеиатической модели тензомостового преобразователя в котором мост запитан от источника стабильного тока.
1
p
t
2
Δφ=K·P+K·t°; Δφ=·P+·t°
Путем градуировок преобразователя по давлению и по температуре определяют все четыре его коэффициента чувствительности. При определенных значениях этих коэффициентов, уравнения матмодели преобразователя имеют однозначные решения.
На рисунке 1 представлена схема полезной модели. На ней обозначены
! - тензомост преобразователя
2 источник стабильного тока
3 - термостабильные резисторные делители
4 - инструментальные усилители
5 - аналого-цифровой вычислитель
Работа преобразователя заключается в том, что с помощью двух инструментальных усилителей и двух резисторных делителей измеряются по раздельно изменения обоих потенциалов выходной диагонали тензометрического моста, запитанного от источника стабильного тока. Благодаря этому появляется возможность описания преобразователя системой из двух уравнений и тем самым с помощью вычислителя разделить температуру и давление среды, действующей на мембрану тензопреобразователя.
Общими признаками преобразователя-прототипа и преобразователя - полезной модели являются питание тензомоста стабильным током и применение для измерения напряжений инструментальных усилителей. Отличительными признаками являются применение двух инструментальных усилителей с целью по раздельного измерения потенциалов выходной диагонали тензомоста и применение вычислителя давления и температуры. Благодаря отличительным признакам в совокупности с известными удалось повысить эффективность термокоррекции преобразователя в условиях динамических температур. Кроме этого появилась возможность одним тензопреобразователем измерить не только давление но и температуру. Тем самым расширить сферу применения тензопреобразователей мостового типа.