ЛИТЕРАТУРА
1. Дмитриев А. Б., Малышев Е. К. Нейтронные ионизационные камеры для реакторной техники. — М.: Атомиздат, 1975. — 95 с.
2. Калашникова В. И., Козодаев М. С. Детекторы элементарных частиц. — М.: Наука, 1966. — 408 с.
3. Пат. № 2154288 РФ. Способ диагностирования ионизационной камеры системы управления и защиты ядерного реактора / А. М. Панкин, С. А. Башарин, В. П. Данилен-ко // Бюл. — 2000. № 22.
4. Пат. № 2145427 РФ. Способ рабочего диагностирования ионизационной камеры системы управления и защиты
ядерного реактора / А. М. Панкин, С. А. Башарин, В. П. Даниленко, В. Ф. Борисов // Бюл. — 2000. — № 4.
5. Башарин С. А, Федоров В. В. Теоретические основы электротехники: Теория электрических цепей и электромагнитного поля. Уч. пособие. — М.: ACADEMA, 2004. — 304 с.
Александр Михайлович Панкин — канд. техн. наук, доцент Института ядерной энергетики (филиал СПбГПУ), г. Сосновый Бор, Ленинградская обл.
® (813) 69-436-88 □
УДК 681.586'326
ЛИНЕАРИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЯ ДАВЛЕНИЯ
Р. Р. Бабаян, В. П. Морозов
Рассмотрен микросхемный аналоговый функциональный преобразователь для коррекции нелинейности датчика избыточного давления.
Ряд датчиков механических величин, особенно коммерческого класса, имеют сходные нелинейные характеристики, что обусловлено упругими свойствами чувствительного элемента (ЧЭ). Экспериментально полученные результаты для одного из экземпляров такого ЧЭ, представляющего собой тензопреобразователь (ТП), иллюстрирует таблица, две верхние строки которой содержат данные исходной калибровки. Приращения выходного напряжения ивых при ступенчатом изменении нагрузки рн в пределах от 1 до 10 H указывают на значительную нелинейность, вследствие чего погрешность к концу шкалы нарастает до 8 %. Обработка полученных данных показала, что коэффициент преобразования давления рн в выходное напряжение может быть описан выра-0 97
жением ивых [B] = kpH [Н], где k — чувствительность преобразователя, В/Н. Очевидно, линеаризовать полученную характеристику можно возве-
1 03
дением ее в степень 11'.
Схема испытанного тензопреобразователя — операционного блока для обработки сигнала тен-
зомоста (ТМ) из тензорезисторов с сопротивлением 350 Ом показана на рис. 1. Операционный усилитель 1 является масштабным, усилитель 2 вместе с транзистором Т1 и источником опорного напряжения REF192 фирмы Analog Devices образуют задатчик режимного тока. Приемлемую общую точность измерений с тензорезисторами нижней ценовой категории в данной схеме обеспечить не удалось даже при использовании высокоточных резисторов и прецизионных ОУ.
Для схемной линеаризации характеристик ТП целесообразно использовать недорогие диодные функциональные преобразователи или серийно выпускаемые аналоговые функциональные процессоры, например, микросхему (МС) AD538 фирмы Analog Devices в режиме степенного функционального преобразования с показателем степени, несколько превышающим единицу, как показано на рис. 2. Здесь блок 1 — ТП, выполненный по схеме рис. 1, выход которого подключен к выводу 2 МС AD538, а внутреннее опорное напряжение 10 В с вывода 4 МС подано на выво-
Характеристики измерителя давления
Рн, Н
ивых, В ипр , В
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,999 1,96 2,93 3,90 4,80 5,73 6,60 7,45 8,38 9,20
0,998 1,99 3,026 4,062 5,03 6,04 6,98 7,91 8,93 9,83
36 _ Sensors & Systems • № 2.2008
T1
I 2N2222
Ф222?
12 к 4,00 B
+2,5 D
REF192
17,4 к
ES
-4-(
1 17,4 к [
+6
-0+5 B
-o Um
Oyi,2-AD8552
Рис. 1. Схема тензопреобразователя
-15
+ 15 - 1 AD 18 2 538 17 3 16 4 15 5 14 6 13 7 12 8 11 9 10 Ra Г=1
ТП
- m
ивых
Рис. 2. Тензопреобразователь с корректором нелинейности
ды 10 и 15. В результате обеспечивается передаточная функция
U = U
^вых ^вх '
(1)
где т регулируется подбором сопротивления резистора Яд между выводами 18 и 17 МС.
Как указывалось, оценка зависимости ивых в зависимости от нагрузки рн обычными методами функционального анализа дает для показателя степени в формуле (1) значение т « 1,03, при подстановке которого из формулы, приведенной в рекомендациях изготовителя (т = (196 + Яд)/Яд), получаем значение Яд = 6,53 кОм. Ближайшее целое значение Яд = 6,5 кОм обеспечивает удовлетворительную коррекцию нелинейности, что подтверждает нижняя строчка таблицы, в которой
и*р соответствует выходному напряжению корректора при подаче на его вход выходного напряжения ТП ивых. Видно, что после введения степенной коррекции с выбранным показателем погрешность в конце шкалы не превышает 1,7 % от максимальной измеряемой величины, а наи-
большее из отклонений в промежуточных точках составляет +1,5 %, т. е. соответствует классу точности 2.
В перспективе можно ожидать более широкого применения подобных приемов линеаризации, так как благодаря расширению спектра используемых материалов, новых технологий и конструктивных вариантов число датчиков с нелинейными характеристиками будет увеличиваться. И если перечисленные факторы не помешают повторяемости характеристик, сама по себе нелинейность датчиков не станет препятствием к обеспечению высоких метрологических показателей. Это откроет возможность значительного расширения набора средств первичного преобразования многих неэлектрических величин в электрические сигналы.
Работа выполнена в Институте проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН.
Роберт Рубенович Бабаян — д-р техн. наук, зав. лабораторией; ® (495) 334-93-01
Виталий Пантелеймонович Морозов — д-р техн. наук, ст. научн. сотрудник.
® (495) 334-76-91 □
Книги издательства «Техносфера»
В. М. Шарапов, М. П. Мусиенко, Е. В. Шарапова. Пьезоэлектрические датчики. — М.: Техносфера, 2006. — 632 с.
В книге приведены конструкции и методы расчета пьезокерамических преобразователей для измерения различных физических величин.
Книга предназначена для научных работников, студентов, специалистов в области разработки приборов, элементов и устройств вычислительной техники и систем управления.
Как заказать книги:
по почте: 125319, Москва, а/я 594 по факсу: (495) 956-33-46 по e-mail: sales@technosphera.ru www.technosphera.ru
вх
Датчики и Системы • № 2.2008 _ 37
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.