Коррекция статических характеристик полупроводниковых измерительных преобразователей информационно-измерительных систем

• Автор: Полищук, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 183 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ

1.1 Общие сведения о полупроводниковых датчиках давления

1.2 Датчики и системы измерения давления

1.3 Характеристики полупроводниковых измерительных преобразователей и методы компенсации их температурных зависимостей
1.3.1 Влияние температуры на аддитивную и мультипликативную составляющие температурной погрешности тензометрических преобразователей давления

1.3.2 Схемные методы компенсации температурных погрешностей ИТП

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 ГЛАВА 2 АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ КОРРЕКЦИИ

СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

2.1 Математическая модель многоканального измерительного преобразователя

2.2 Преобразователь с двумя измерительными каналами
2.3 Измерительный преобразователь с тремя каналами преобразования
2.4 Обработка экспериментальных данных, содержащих выбросы и промахи
2.5 Способ градуировки измерительных преобразователей с интегрированным чувствительным элементом

2.6 Нейросетевой способ коррекции статических характеристик
измерительных преобразователей
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

3.1 Назначение и структурная схема
3.1.1 Измерительные цепи датчиков давления и температуры
3.2 Алгоритм работы МТУ
3.3 Технические характеристики МТУ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ИСПЫТАНИЙ МТУ
4.1 Назначение и возможности программного обеспечения
4.1.1 Определение параметров математической модели
4.1.2 Работа с измерительным преобразователем давления
4.2 Результаты испытаний МТУ
4.2.1 Эксплуатационные испытания
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 .
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ИИС - информационно-измерительная система
ИТП - интегральный тензометрический преобразователь
ТР - тензорезистор
УЭ - упругий элемент
ЧЭ - чувствительный элемент
ТКС - температурный коэффициент сопротивления
ТКЧ - температурный коэффициент чувствительности
ОУ - операционный усилитель
ТКЛР - температурный коэффициент линейного расширения ЭВМ - электронно-вычислительная машина ИС - интегральная схема
ТКН - температурный коэффициент напряжения
ТПД - тензометрический преобразователь давления
ИТ - источник тока
МК - микроконтроллер
МП - микропроцессор
МТУ - манометр-термометр универсальный
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
ИС - измерительные системы
КНС - "кремний на сапфире"
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство
ППЗУ - перепрограммируемое запоминающее устройство
ПО - программное обеспечение

лен ТР, сформирован мощный биполярный транзистор. Последний выполняет роль термопреобразователя и нагревателя. Транзистор используется в схеме термостабилизации, а также для разогрева тензомодуля в процессе настройки схемы термокомпенсации, что исключает необходимость в термокамере и экономит время. Разогрев подложки с 25 до 150 °С производится в течение 100 мс [90].
Уменьшение температурного изменения чувствительности мостовой схемы можно осуществить включением компенсационной схемы (компенсатора) во входную или выходную диагонали моста. В зависимости от того, какие элементы содержит цепь компенсации, можно выделить активные и пассивные схемы компенсации.
Пассивные схемы компенсации основаны на включении во входную или выходную цепь моста пассивной схемы, содержащей термистор [81, 91-96]. В качестве примера может служить схема, изображенная на рисунке 1.6. В данном случае компенсатор включен на входе моста последовательно с источником питания. Резисторы 1^, 13.2 и Яд, соединенные параллельно - последовательно с термистором Ят, обеспечивают выбор необходимого значения ТКС компенсатора. Работу схемы компенсации можно проиллюстрировать следующим образом. Выходное напряжение преобразователя равно:
иВых = им8Р, (1.6)
где Им - напряжение на питающей диагонали моста; 8 - чувствительность преобразователя; Р - давление (или другой механический параметр). Тогда считая, Р не зависящим от температуры, условие постоянства иВых при различных
Рисунок 1.6 - Термисторная схе^ ма термокомпенсации чувств» тельности