способ определения давления жидкости или газа
| Классы МПК: | G01L9/00 Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению; передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств |
| Автор(ы): | Любимский Владимир Михайлович (RU) |
| Патентообладатель(и): | Новосибирский государственный технический университет (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2007-07-23 публикация патента:
20.08.2009 |
Изобретение относится к микросистемной технике и может быть использовано при разработке датчиков давления. Предлагаемый способ основан на том, что определение давления жидкости или газа, при котором каждое из двух неизвестных давлений P1 и Р2 жидкости или газа преобразуют в два линейно независимых электрических сигнала, и неизвестные давления жидкости или газа определяют в результате вычислений из системы уравнений:
,
где P1 и P2 - неизвестные давления жидкости или газа,
U 1 и V1 - электрические сигналы преобразования давления жидкости или газа P1,
U 2 и V2 - электрические сигналы преобразования давлении жидкости или газа Р2,
f 1(P) и f2(Р) - линейно независимые функции преобразования давления жидкости или газа в электрические сигналы. Техническим результатом способа является увеличение точности измерения давления жидкости или газа. 1 ил.
Формула изобретения
Способ определения давления жидкости или газа, при котором каждое из двух неизвестных давлений P1 и Р2 жидкости или газа преобразуют в два линейно независимых электрических сигнала, и неизвестные давления жидкости или газа определяют в результате вычислений из системы уравнений
где P1 и P2 - неизвестные давления жидкости или газа,
U1 и V1 - электрические сигналы преобразования давления жидкости или газа P1,
U2 и V2 - электрические сигналы преобразования давлении жидкости или газа Р2 ,
f1(P) и f2(Р) - линейно независимые функции преобразования давления жидкости или газа в электрические сигналы,
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к микросистемной технике и может быть использовано при разработке датчиков давления.
Известен способ измерения давления жидкостей или газов, при котором измеряемое давление преобразуется в силу, по величине которой и определяется давление [А.Н. Матвеев. Молекулярная физика: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1981. с.92-93].
Однако указанный способ измерения давления имеет или невысокую точность, или большие габариты измерительной установки.
Кроме того, известен способ измерения давления жидкости или газа, являющийся прототипом предлагаемого изобретения, при котором давление преобразуется в электрический сигнал, который складывается из сигнала, пропорционального давлению, и начального выходного сигнала (сигнала при отсутствии давления) [В.А.Гридчин, В.П.Драгунов. Физика микросистем: Учебное пособие. В 2 ч. Ч.1. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. с.384-389].
Однако указанный способ требует знания начального выходного сигнала, который имеет температурную зависимость и, как правило, временную нестабильность, которая приводит к ошибке измерения давления. Поэтому при измерении данным способом необходимо периодически определять величину начального выходного сигнала, что не всегда возможно.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа определения давления жидкости или газа, увеличивающего точность измерения давления.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе каждое из двух неизвестных давлений жидкости или газа P1 и P2 преобразуют в два линейно независимых электрических сигнала, и неизвестные давления определяют в результате вычислений из системы уравнений:
,
где U1 и V1 - электрические сигналы преобразования давления жидкости или газа Р1 ,
U2 и V2 - электрические сигналы преобразования давлении жидкости или газа Р2 ,
f1(P) и f2(P) - линейно независимые функции преобразования давления жидкости или газа жидкости или газа в электрические сигналы.
На чертеже приведена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ.
Устройство состоит из преобразователей давлений жидкости или газа в электрические сигналы 1 и 2 и канала 3 для подачи давления Р.
Способ осуществляется следующим образом.
Давление жидкости или газа через канал 3 подается на преобразователи давления 1 и 2, которые преобразуют его в электрические сигналы.
Выходные сигналы 1 (U) и 2 (V) преобразователей зависят от давления соответственно как
U=f1(Р)+U0,
V=f2(P)+V0,
где U0 и V0 - начальные выходные сигналы соответственно 1 и 2 преобразователей,
f1(P) и f 2(P} - линейно независимые функции преобразования давления жидкости или газа в электрические сигналы 1 и 2 преобразователей соответственно.
При действии неизвестных давлений жидкости или газа Р1 и P2 выходные сигналы преобразователей равны:
2 преобразователя.
Тогда
Система из двух уравнений (2) имеет 2 неизвестных Р1 и Р2, а такая система, как известно, имеет однозначное решение.
Например, если
f1=aP+U0, a f2 =bP2+V0,
где a, b - известные постоянные, которые определяются конструкцией и внутренними свойствами преобразователей и слабо изменяются во времени, то
a
В систему уравнений (2) не входят начальные выходные сигналы U0 и V0, которые имеются в уравнениях (1). Поскольку U0 и V0 имеют температурные зависимости и временные нестабильности, то их исключение повышает точность определения давления жидкости или газа.
Таким образом, предложенный способ имеет более высокую точность определения давления жидкости или газа.
Класс G01L9/00 Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению; передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств
