Файл: Эрлер, В. Электрические измерения неэлектрических величин полупроводниковыми тензорезисторами.pdf

скости, и выставляется нуль. После опрокидывания на 90° под­ бирается такое усиление HLA, чтобы этому положению соответ­ ствовало полное отклонение стрелки показывающего прибора (100 делений шкалы). Тогда прибор при наклонном положении ИП покажет синус угла наклона.

9.7. Измерительные системы с ИП давления на полупроводниковых тензорезисторах

9.7.1. Области применения

Измерение давления жидкостей и газов приобретает большое значение при контроле и регулировании промышленных устано­ вок, а также в медицине и научно-исследовательских работах, причем представляют интерес значения как статических, так и динамических давлений или их изменение во времени.

Преимуществом электрических методов измерения давления является то, что аналогом давления является электрическое напряжение, которое можно преобразовывать самым различным образом. Это позволяет измерять разность давлений в двух раз­ несенных друг от друга точках или регистрировать изменение давления взрыва во времени. Единственным ограничением в при­ менении ИП можно считать их рабочий температурный диапазон.

ИП давления на полупроводниковых тензорезисторах серии DWH 5...200 являются ИП относительного давления. Они изме­ ряют избыточное давление относительно внешнего атмосферного давления. Сводку наиболее важных технических параметров серии DWH 5...200 можно найти в табл. 7.6.

Выбор должен предусматривать возможность работы в диа­ пазоне (0,1 ... 1) X Номинальное давление. При динамических измерениях, когда зависящий от температуры дрейф нуля не является помехой, можно достаточно надежно измерять малые относительно номинальной величины давления. Следует также обратить внимание на рабочий частотный диапазон ИП. Выбор блока питания и вторичного электронного прибора зависит от задач измерения.

Измерительная система DWH — HLS в комплекте со стрелоч­

компенсатор, можно существенно поднять точность измерений. Для лабораторных измерений динамических давлений подхо­ дит вторичный электронный прибор HLA111 в комплекте с соот­ ветствующим регистратором (осциллограф, низкочастотный лам­

повый вольтметр).

сов, рассмотрена в разд. 9.6.3.1 и пригодна в одинаковой мере для всех ИП на полупроводниковых тензорезисторах.

Вторичный электронный прибор HLA111 располагает выхо­ дом, на который можно непосредственно подключать измеритель­ ный шлейф (б мА), так что имеется возможность регистрировать измеряемые процессы во времени. Для измерения импульсных процессов (например, взрыва) к вторичному электронному при­ бору HLA111 можно подключить осциллограф с послесвечением.

9.8. Техника измерений в производственных условиях

Описанные производственные измерительные установки ха­ рактеризуются тем, что монтируются стационарно и в самом общем случае служат для измерения или управления техноло­ гическим процессом производства.

К этим установкам предъявляются дополнительные требова­ ния в отношении надежности эксплуатации, нечувствительности к воздействию пыли и влаги, прочности и простоты ухода за ними.

В системах с полупроводниковыми тензорезисторами эти требования учтены и функциональные блоки поставляются в специальных корпусах. Для утопленного монтажа на щитах пригодны герметичные корпуса с высокой степенью защиты, в которых могут размещаться функциональные блоки с вдвижным исполнением. При особо тяжелых условиях эксплуатации важ­ нейшие функциональные блоки размещают в литых корпусах со степенью защиты IP54, так что их можно монтировать непосред­ ственно рядом с ИП.

9.9.Сравнение систем

сполупроводниковыми тензорезисторами

сизмерительными установками, работающими на несущей частоте

Благодаря тому, что измерительные мосты с полупроводни­ ковыми тензорезисторами питаются постоянным напряжением, их уравновешивание осуществляется весьма просто, так как здесь нет необходимости в уравновешивании по фазе. Примене­ ние специальных потенциометров с очень высокой разрешающей способностью в еще большей степени облегчает уравновешива­ ние измерительных приборов, работающих в комплекте с полу­ проводниковыми тензорезисторами.

Кроме того, при питании постоянным напряжением допустима прокладка длинных и подвижных измерительных линий. Во мно­ гих случаях нет необходимости в экранировании измерительных

282 9. Измерительные системы

линий. Электронные блоки, используемые в большинстве измери­ тельных приборов, работающих в комплекте с полупроводнико­ выми тензорезисторами, проще, чем у более сложных измери­ тельных установок, работающих на несущей частоте. Связанная с этим обстоятельством повышенная надежность делает возмож­ ным применение измерительных приборов в комплекте с полу­ проводниковыми тензорезисторами не только для лабораторных измерений, но и для использования в производственных ус­ ловиях.

Основная погрешность обычных измерительных установок, работающих на несущей частоте, составляет, как известно, 1 — 3%, тогда как у приборов в комплекте с полупроводнико­ выми тензорезисторами она не превышает нескольких десятых процента. Это достигается применением для питания моста вы­ сокостабильного напряжения. У приборов в комплекте с полу­ проводниковыми тензорезисторами, снабженных усилителями, основная погрешность получается не намного больше. Макси­ мальная чувствительность измерительной установки, состоящей из одинарного моста с двумя активными, находящимися в оди­ наковых тепловых условиях полупроводниковыми тензорезисто­ рами типа WDH (К = 120) и измерительного прибора типа WDH111, соответствует продольной деформации е = 5• 10—6 для полного отклонения.

Аналогичное устройство с двумя активными проволочными тензорезисторами и универсальным измерительным устройством типа UM111 имеет на самом чувствительном диапазоне измере­ ний чувствительность всего только е = 4-10~5 для полного от­ клонения, несмотря на то, что прибор типа UM111 на 10 дБ чув­ ствительнее прибора типа HLA111. При измерении динамиче­ ских величин высокой частоты большое значение имеет то, что рабочий диапазон частот у приборов в комплекте с полупровод­ никовыми тензорезисторами без усилителя составляет 0—50 кГц, а у типа HLA111 от 0 до 4 или 10 кГц, тогда как, например, измерительное устройство типа UM111 может применяться только до 1200 Гц.

Несмотря на то, что системы с полупроводниковыми тензо­ резисторами имеют существенные преимущества перед устрой­ ствами, работающими на несущей частоте, последние нисколько не теряют права на существование. Они сохраняют свое зна­ чение как универсальные измерительные лабораторные приборы, которые пригодны для работы в комплекте с тензорезисторами, а также с индуктивными ИП. Последние не могут работать в комплекте с приборами, предназначенными для полупроводни­ ковых тензорезисторов.

Измерительные усилители, работающие на несущей частоте, сохраняют доминирующее положение также и тогда, когда из