Тема 4.4 Тензорезистивні перетворювачі механічних величин

План

1. Тензорезистивні перетворювальні елементи

2. Вимірювальні кола тензорезистивних перетворювачів

3. Класифікація тензорезисторів

4. Тензорезистивні перетворювачі механічних величин

1. Тензорезистивні перетворювальні елементи. Основою принципу дії тензорезисторів є явище тензоефекту, суть якого полягає в зміні електричного опору провідникового матеріалу під час його механічної деформації. Основною характеристикою чутливості матеріалу до механічної деформації є коефіцієнт відносної тензочутливості k, що визначається як відношення відносної зміни опору до відносного видовження провідника:

А опір провідника з питомим електричним опором , довжиною l та площею поперечного перерізу S дорівнює

У практиці електричних вимірювань тензоефект використовується у двох напрямках. Це, по-перше, тензоефект в провіднику чи напівпровіднику в результаті об’ємного стискання. Вхідною величиною таких перетворювачів є тиск газу або речовини, що їх оточують.

Рис.1 – Будова дротяного тензорезистора

На цьому принципі будуються перетворювачі високих та надвисоких тисків, які виготовляються у вигляді безкаркасної обмотки з манганінового дроту. Для низьких тисків застосовують германієвий чи кремнієвий тензорезистор.

Суть другого напрямку полягає у використанні тензоефекту, викликаного розтягненням чи стискуванням тензочутливого матеріалу. Перетворювачі цієї групи можуть бути виконані у вигляді наклеюваних дротяних тензоперетворювачів, фольгових, плівкових чи так званих навісних тензоперетворювачів.

Дротяний тензоперетворювач (рис. 1) має підкладку 1 з тонкого паперу або лакової плівки, на котру наклеюється тензочутливий елемент 2, виконаний із тензочутливого дроту, укладеного у вигляді плоскої одношарової решітки.

До кінців тензочутливого дроту приєднані паян­ням чи зварюванням виводи 3 з тонкого мідного дроту.

Зверху перетворювач покритий шаром лаку 4. Такі тензоперетворювачі мають вимірювальну базу (довжину, зайняту дротяною решіткою) звичайно 3...30 мм, а їх опір становить 50...400 Ом. Тензоперетворювачі з малою базою (1...3 мм) роблять двошаровими і виготовляють, намотуючи тензочутливий дріт на трубчастий паперовий каркас, який після проклеювання розплющується і наклеюється на підкладку.

Основна похибка дротяних тензорезисторів може бути зведена до 0,2...0,1%. У вимірювальних колах з тензорезисторами повинна бути передба­чена температурна компенсація.