Спосіб компенсації температурної залежності тензочутливості

Реферат: UA 95398 U UA 95398 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до вимірювальної техніки і може бути використана для вимірювання механічних величин. Відомий спосіб компенсації температурної залежності тензочутливості тензорезисторів полягає в тому, що у вимірювальну мостову схему чи потенціометричне коло, яке містить тензорезистори, вмикають термозалежний резистор з такими характеристиками, які забезпечують стабільність чутливості в заданому інтервалі температур (Проектирование датчиков для измерения механических величин, под ред. Е.П. Осадчего. - М.: Машиностроение, 1979. - с. 61). Однак цей спосіб має обмежений діапазон компенсації температурної чутливості та невисоку точність вимірювань. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб компенсації температурної залежності тензочутливості, в якому використовують тензорезистор і компенсатор у вимірювальній схемі. Компенсаційний елемент деформований так, щоб його деформація була адекватна деформації вимірювального тензорезистора. Тензорезистори та компенсаційний елемент встановлюють у місці вимірювання і з'єднують їх в суміжні плечі вимірювального моста (Авторское свидетельство № 305347, кл. G01D7/18, 1971). Однак, у цьому способі повна компенсація температурної залежності тензочутливості спостерігається тільки у випадку повної адекватності деформації тензорезисторів і компенсатора, тобто рівності їх деформацій і за знаком, і за абсолютною величиною. У всіх інших випадках компенсація буде лише частковою і похибка вимірювань, внаслідок зміни температури, зростає. Як наслідок, цей спосіб термокомпенсації не можна використовувати для реєстрації деформацій, що змінюються. Це значно звужує функціональні можливості пристроїв, що базуються на вимірюванні деформації за описаним способом компенсації температурної залежності тензочутливості. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб компенсації температурної залежності тензочутливості, який би забезпечив підвищення точності компенсації впливу температури на тензочутливість, розширення функціональних можливостей та динамічного діапазону температурної компенсації. Поставлена задача вирішується тим, що у способі компенсації температурної залежності тензочутливості, шляхом використання тензорезисторів і компенсатора у вимірювальній схемі, згідно з корисною моделлю, як компенсатор використовують два компенсуючі тензорезистори, які попередньо деформують, вмикають у відокремлене від тензорезисторів вимірювальне коло, з подальшим розділенням вихідних сигналів і нормуванням вихідної величини. При ввімкненні компенсуючих тензорезисторів у вимірювальну схему (потенціометричну, мостову, чи на джерелах струму) вихідний сигнал буде визначатися температурною залежністю тензочутливості, тобто є функцією температури при фіксованому значенні деформації. Тензорезистори та компенсатор вмикають у відокремлені вимірювальні кола. На виході сигнал визначають деформацією і температурною залежністю тензочутливості, тобто вихідний сигнал є функцією двох параметрів деформації і температури. Наявність двох функціонально залежних вихідних сигналів від тензорезисторів і компенсатора, що знаходяться в однакових температурних умовах у місці вимірювання, дозволяє уникнути температурної залежності тензочутливості вимірювальних тензорезисторів, шляхом операції ділення вихідних сигналів і нормуванням вихідної величини. Це дозволить підвищити точність компенсації впливу температури на тензочутливість, розширити функціональні можливості та динамічний діапазон температурної компенсації. На кресленні зображено схему тензометричного перетворення, де 1 - тензорезистори, 2 компенсатор, 3, 4 - джерела струму, 5, 6 - суматори, 7 - дільник, 8 - помножувач. Запропонований спосіб пояснюється схемою тензометричного перетворення з тензорезисторами 1 та компенсатором 2. Як вимірювальне коло вибрана схема перетворення зміни опору тензорезисторів у напругу від джерела струму 3 і 4 завдяки лінійності її характеристики. Напруга на тензорезисторах 1   і   , характеристики яких приймаємо ідентичними, становить:  R T     , (1) U  IR T 1   RT    55  RT     , (2) U  IR T 1   RT    1 UA 95398 U де I - струм живлення тензорезисторів, RT - опір недеформованих тензорезисторів за температури Т, RT   - відносна зміна опору тензорезисторів від деформації за температури RT Т. Характеристику тензорезисторів RT   запишемо у вигляді: RT 5 10 15 20 25 30 RT    CT   CT12 . (3) RT Враховуючи, що деформації тензорезисторів 1 рівні за значенням і протилежні за знаком, одержимо: U  U  2IR TCT  U3 , (4) U3 визначає напругу на виході суматора 5. Аналогічно на виході суматора 6 одержимо напругу: U4  2IR TCT1 (5) де 1 - задана постійна деформація компенсаційної пари тензорезисторів. Поділивши напругу U3 на U4 , одержимо: U3  .  U4 1 Тобто відношення напруг не залежить від температури. Операція ділення виконується аналоговим подільником 7. Помножуючи ліву і праву частини на величину 1 , одержимо: U   3 1 . U4 Якщо множення здійснити за допомогою помножувача 8 на величину k1 , де k - нормуючий множник, який задає коефіцієнт перетворення вихідної величини, то вихідна напруга схеми буде являти собою нормований вимірюваний параметр (деформацію, тиск, прискорення та ін.). Спосіб компенсації температурної залежності тензочутливості здійснюють так. У вимірювальне коло вмикають тензорезистори 1 і джерело струму 3. Постійно деформують компенсаційні тензорезистори 2. Компенсатор 2 і джерело струму 4 вмикають у відокремлене від кола тензорезисторів 1 і джерела струму 3. Вихідні сигнали з суматорів 5 і 6 обох вимірювальних кіл подають на дільник 7, розділяють їх, подають на помножувач 8 та нормують вихідну величину. Це забезпечує переваги пропонованого способу компенсації температурної залежності тензочутливості. Компенсаційні тензорезистори 2 забезпечують можливість точної кількісної оцінки впливу температурної залежності тензочутливості на величину вимірюваного сигналу від тензорезисторів 1, що перебувають в умовах одночасної зміни і деформації, і температури. Це дозволяє у випадку ідентичних характеристик тензорезисторів 1 і компенсаційних тензорезисторів 2 здійснити абсолютну компенсацію температурної залежності тензочутливості в широкому діапазоні зміни температури тензорезисторів 1. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб компенсації температурної залежності тензочутливості шляхом використання тензорезисторів і компенсатора у вимірювальній схемі, який відрізняється тим, що як компенсатор використовують два компенсуючі тензорезистори, які попередньо деформують, вмикають у відокремлене від тензорезисторів вимірювальне коло, з подальшим розділенням вихідних сигналів і нормуванням вихідної величини. 2 UA 95398 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3