Методы и средства электрических измерений неэлектрических величин
Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы)
жүктеу/скачать 1,09 Mb. Pdf көрінісі
|
Конспект Тема 12
| Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы).
Принцип дей- ствия основан на тензоэффекте, заключающемся в изменении активного сопро- тивления проводника (полупроводника) под действием вызываемого в нем меха- нического напряжения и деформации. На рис. 12.3 показан тензочувствительный проволочный преобразователь, представляющий собой тонкую зигзагообразно уложенную и приклеенную к подложке
проволоку 2 . Преобразователь вклю- чают в цепь с помощью припаиваемых или привариваемых выводов
. Датчик наклеивают на поверхность детали, деформацию которой исследуют, так, чтобы направление ожидаемой деформации совпадало с продольной осью преобразова- теля.
Рис.12.3 Изменение сопротивления проводника R при механическом воздействии объясняется изменением
его длины l , площади поперечного сечения Q и
удельного сопротивления ρ , поскольку Q l R ρ . Характеристикой тензоэффекта материала является коэффициент тензочув- ствительности (коэффициент относительной чувствительности) S , который определяется как
ε ε , где
R R R ε – относительное изменение сопротив- ления проводника,
ε – относительная деформация проводника.
Для изготовления преобразователя используют проволоку из следующих ма- териалов: константан, нихром, манганин, никель, хромель, висмут, титаноалюми- ниевый сплав и полупроводники. Основным требованием к материалу является малое значение температурного коэффициента электрического сопротивления, поскольку, как правило, изменение сопротивления преобразователей при иссле- довании деформации деталей соизмеримо с изменением сопротивления преобра- зователей при изменении температуры. Размер преобразователя определяется его назначением. Чаще всего исполь- зуют преобразователи с длиной продольной оси от 5 до 50 мм с сопротивлением от 30 до 500 Ом. В качестве подложки используют тонкую (0,03…0,05 мм) бу- магу, пленку лака или клея, а при высоких температурах слой специального жа- ростойкого цемента. Наряду с проводниковыми используются и полупроводниковые тензодат- чики.
Коэффициент тензочувствительности таких преобразователей, выпол- ненных из полосок полупроводникового материала, обладающих
или
проводимостью, достигает нескольких сотен , однако постоянство коэффициента S , т. е. линейность характеристики преобразования, достигается лишь в узком диапазоне измеряемых значений. К тому же полупроводниковые тензодатчики обладают плохой воспроизводимостью характеристик. В настоящее время выпус- каются интегральные полупроводникоые тензорезисторы, образующие мост или полумост с использованием элементов термокомпенсации. Для металлов коэффициент тензочувствительности определяется, в основном, изменением геометрических размеров датчика, а для полупро- водников – пьезорезистивным эффектом. Преимущество полупроводни- ковых тензодатчиков – более высокая чувствительность к деформации, недостаток – высокая чувствительность к изменению температуры. Конструктивная особенность тензодатчика такова, что, будучи размещен- ным (наклеенным) на детали, его уже невозможно переместить и использовать повторно. Поэтому, для определения характеристик преобразования выполняют выборочную градуировку нескольких датчиков и распространяют полученные значения на всю партию выпущенных преобразователей. Невозможность градуи- ровки непосредственно рабочего преобразователя приводит к появлению погреш- ности от неидентичности преобразователей и различного качества наклейки ра- бочего и градуируемого преобразователей на уровне 3...5%. Достоинства тензопреобразователей заключаются в линейности статической характеристики преобразования, простоте конструкции, малых габаритах и массе.
Недостатками таких преобразователей являются малая чувствительность и замет- ная температурная зависимость выходного сигнала при саморазогреве. В качестве измерительных цепей для тензодатчиков используются мосты, ра- ботающие в равновесном и неравновесном режимах. Приборы на основе тензо- чувствительных преобразователей позволяют измерять механические деформа- ции, давление, усилия, крутящего момента и т. п. жүктеу/скачать 1,09 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|