18. Мостовые измерительные схемы. Термокомпенсация тензорезисторов.

Измерительный мост

Измерительный мост (Мост Уинстона, мост Уитстона, мостик Витстона) — устройство для измеренияэлектрического сопротивления

Если все сопротивления, составляющие мост (см. схему в начале статьи), равны между собой, то, при любых значениях напряжения между точками А и В, токи через все резисторы по закону Ома будут равны между собой. Следовательно, напряжение между точками С и B будет равно нулю. Но если какое-либо сопротивление будет отличаться от трёх других, то между точками C и B появится разность потенциалов (напряжение). Если же это сопротивление будет менять своё значение под воздействием какого-либо внешнего физического фактора (изменения температуры, светового потока извне и т. д.), то напряжение между точками C и B будет менять своё значение в соответствии с изменением параметров внешнего физического фактора. Таким образом, внешний физический фактор является входным сигналом, а напряжение между точками C и B — выходным сигналом. Далее выходной сигнал можно подавать на анализирующее устройство (например, на персональный компьютер), где специальные программы могут его анализировать, раскладывать на гармонические составляющие и т. д.

Термокомпенсация

На тензодатчики, и соответственно на точность измерений, проводимых с их использованием, существенное влияние оказывает температура.

Это обусловлено следующими факторами:

• зависимостью удельного сопротивления материала тензодатчика от температуры;

• зависимостью коэффициента объемного расширения материала от температуры;

• разностью коэффициентов температурного расширения датчика, подложки, материала исследуемого образца.

Таким образом, сопротивление тензодатчика изменяется с изменением температуры даже при отсутствии воздействия сил на исследуемый образец.

Для решения задачи защиты от температурного воздействия используются различные методы термокомпенсации.

При изготовлении тензорезистров, фирмы производители используют специальные сплавы, минимизирующие влияние температурных воздействий в заданных интервалах температур.

Для исключения влияния температуры используют следующий метод. Перед проведением испытаний, подбирают точно такую же поверхность(конструкцию), идентичную испытуемой. На нее вместе с испытуемой конструкцией крепят тензодатчики. Но при этом конструкция, которая не подвергается испытанию, находится в нормальных температурных условиях. Снимают показатели, и находят разницу в показаниях изменений сопротивления тензодатчиков. Данное значение покажет разницу: влияние температуры на тензодатчик. И при проведении испытаний, данное значение учитывают и вносят поправки в показания тензодатчиков, которые находятся испытуемой конструкции.

19. Калибровка элуктротензометрической аппаратцры

Тензометрическая аппаратура состоит из: тензодатчиков и прибор для снятия показаний.

Тензометрический датчик (тензодатчик; от лат. tensus — напряжённый) — датчик,

преобразующий величину деформации в удобный для измерения сигнал (обычно электрический), основной компонент тензометра.

Конструктивно современные тензорезисторы представляют собой чувствительный элемент в виде петлеобразной решетки, который крепится с подложкой с помощью клея. Чувствительные элементы обычно изготавливаются из тонкой проволоки, фольги, а также могут быть образованы напылением в вакууме полупроводниковой пленки. В качестве подложки обычно используют ткань, бумагу, пленку и др. Для присоединения чувствительного элемента в электрическую цепь в тензорезисторе имеются выводные концы или контактные площадки. На исследуемый объект тензорезисторы крепятся с помощью связующего (клея)со стороны подложки.

Калибровке подвергаются оба элемента.

Тензодатчики калибруются прям на заводе у производителя тензодатчиков.

Аппаратура калибруется на месте проведения испытаний. Обусловлено это тем, что аппаратура принимающая сигнал с тензодатчиков может быть настроена на разные тензодатчики, и в зависимости от испытания возможно использование тензодатчиков разного сопротивления. Поэтому аппаратуру необходимо калибровать перед каждым новым испытанием.

Для калибровки аппаратуры используют следующий метод:

Берется конструкция, с заведомо известными деформационными характеристиками. На нее прилагается нагрузка и проверяются показания аппаратуры. Определяют отклонения от показаний и настраивают аппаратуру на нужные показания.