Метод и устройства с тензорезисторными датчиками для измерения гидростатического давления

от

В.А. Гайский

Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

E-mail: gaysky@inbox.ru 

DOI: 10.33075/2220-5861-2022-2-36-45

УДК 621.2.083                                                         

Реферат:

   Показано, что использование мостовых схем включения тензорезисторных датчиков в традиционных измерителях гидростатического давления в разы увеличивает общую погрешность нелинейности. Для её снижения в рамках принципа построения инвариантных систем предложено использовать несколько отдельных тензорезисторных датчиков, имеющих разные функции преобразования, аппроксимируемые произведением полиномов степени  m  для давления и степени  n  для температуры, формированием системы из  линейных алгебраических уравнений из функций преобразования и относительных изменений сопротивлений тензорезисторных датчиков.

   Рассмотрены методы идентификации параметров функций преобразования тензорезисторов градуировкой по давлению по заданной начальной температуре и градуировкой по температуре при заданном начальном давлении. Использование далее в системе уравнений разных функций преобразования гарантирует её однозначное решение.

   Возможна градуировка всего измерителя по заданным образцовым давлениям с определением коэффициентов при измеренных относительных изменениях сопротивлений тензорезисторов.

   Измеренное давление определяется решением этой системы уравнений относительно одной неизвестной – давления. Температуру тензорезисторов измерять нет необходимости.

   Предложенный метод реализуется многоканальным устройством опроса тензорезисторов генератором постоянного или знакопеременного тока с выходным напряжением, пропорциональным относительному изменению сопротивлений тензорезисторов, составляющий столбец свободных членов в сформированной системе линейных алгебраических уравнений.

Ключевые слова:   давление, тензорезистор, функция преобразования.

Для цитирования: Гайский В.А. Метод и устройства с тензорезисторными датчиками для измерения гидростатического давления // Системы контроля окружающей среды. 2022. Вып. 2 (48). C. 36–45. DOI: 10.33075/2220-5861-2022-2-36-45

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Левашов Д.Е.  Датчики и измерители гидростатического давления // Техника экспедиционных исследований: Инструментальные методы и технические средства оценки промыслово-значимых факторов среды. М.: Изд-во ВНИРО, 2003. С. 51–67.
  2. Степанюк И.А. Океанологические измерительные преобразователи. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 272 с.
  3. Ваганов В.И. Интегральное термопреобразование. М.: Энергоатомиздат, 1983. 136 с.
  4. Забурдаев В.И., Мишуров В.Ж., Кузьмин К.А., Алексеев А.П. Результаты исследования индивидуальных метрологических характеристик датчиков давления типа «Сапфир». Сб. науч. тр. «Системы контроля окружающей среды» / Средства и информационные технологии // МГИ НАНУ. Севастополь. 2006. С. 60–69.
  5. Патент RU 2145007. Опубл. 10.07.2020, Бюл. № 8. Мембранный датчик давления. Авторы Дьячков В.Н., Дьячков Н.В., Бирюнов К.И. и др.
  6. Патент RU 2364847 С2. Опубл. 28.08.2009. Бюл. № 23. Способ определения давления жидкости или газа. Автор Любимский В.М.
  7. Стучебников В.М. Тензорезисторные преобразователи на основе гетероэпитаксиальных структур «кремний на сапфире». Измерение, контроль, автоматизация. № 4 (44), 1982. С. 15–26.

Loading