9.2 Резистивные преобразователи

Резистивный преобразователь представляет реостат, движок которого пе­ремещается под действием измеряемой величины. Он состоит из обмотки, нанесенной на каркас, и скользящей щетки. Форма каркаса может быть различна: круглая (для кругового углового перемещения), линейная или специальная (для нелинейного преобразователя). Провод из материала с высоким удельным сопротивлением и малым температурным коэффици­ентом - манганина или константана. В особо ответственных случаях ис­пользуется сплав платины с иридием, а для работы при высоких темпера­турах - фехраль. В качестве низкоомных датчиков используются реохор­ды - отрезок проволоки со скользящим контактом. Щетки изготавливают из пружинящей бронзы или специальных сплавов на базе серебра или платины.

Преимуществами реостатных датчиков являются простота конст­рукции, большой сигнал, возможность нелинейного преобразования, а недостатками - наличие скользящего контакта и дискретность функции преобразования из-за скачкообразного изменения сопротивления от вит­ка к витку. Максимальная погрешность преобразования

Δr

γ ═ ─── ,

r

где Δr - сопротивление одного витка; r - полное сопротивление преобра­зователя.

Измерение сопротивления преобразователя чаше всего осуществля­ется мостовой схемой. На рис. 9.1 показана схема измерения уровня жидкости с помощью резистивного реостатного преобразователя, движок которого механически связан с поплавком. Разбаланс мостовой схемы инициируется логометром.

R_g1 R_g2

U R₁

R₂

Рис. 9.1 - Измерение уровня жидкости с помощью реостатного преобразователя

Тензорезисторы и пьезорезисторы (тензо - растягивать, пьезо - сжи­мать) могут быть металлические и полупроводниковые.

Металлические тензорезисторы изготавливаются проволочные и фольговые. Проволочные выполняются в виде зигзагообразно уложенной проволоки (называемой решеткой) на гибкой основе из бумаги пли пленки. В рабочем состоянии наклеиваются на деталь, деформацию которой необходимо измерить. Фольговые тензорезисторы получают травлением фольги и могут быть изготовлены любой сложной формы. Обозначение тензорезисторов: первая буква обозначения указывает на тип резистора ( П - проволочный, Ф - фольговый); вторая - на материал (обычно К - константан); третья - на тип основы (Б - бумага, П - пленка).

Полупроводниковые тензорезисторы изготавливаются из германия, кремния и арсенида галлия. По сравнению с проволочными они обладают более высокой чувствительностью, но обладают большим разбросом характеристик. В качестве измерительной схемы с тензодатчиками чаще всего используется неуравновешенный мост.

В качестве примера на рис. 9.2 показана схема измерения деформации строительной балки с помощью двух тензорезисторов RT׳ , RT׳׳ При этом один резистор работает на растяжение, а другой - на сжатие.

U

RT׳

RT׳׳ RT׳ RT׳׳

а) б)

Рис. 9.2 - Измерение деформации балки тензопреобразователем:

а) – размещение датчиков; б) – измерительная схема.