7.1.1 Чутливість резистивного перетворювача і вплив на неї зовнішніх факторів

В загальному випадку на резистивний перетворювач впливають різні по фізичній природі величини: електричні ( ), магнітні ( ), механічні ( ), теплові ( ), світлові ( ) і т.д. Зміна опору перетворювача від цих величин має вигляд:

. (7.14)

Часткові похідні в правій частині виразу є чутливостями до різних фізичних величин.

Функціональні залежності між опором резистивного перетворювача і впливовими факторами використовуються для побудови того чи іншого перетворювача, але при цьому виникає нестабільність опору і поява похибки.

Тому при побудові перетворювача стараються досягти впливу лише одної вимірюваної величини, для цього вплив інших величин зводять до мінімуму конструктивним шляхом, або шляхом використання компенсуючих пристроїв.

Одним з найбільш суттєво впливових факторів є температура. Для більшості металів і сплавів справедливою є залежність

, (7.15)

де - опір температурі ;

- температурний коефіцієнт опору (для більшості металів ).

Виключенням є дуже термостійкі сплави (манганін, константан), для яких

, (7.16)

де .

Зміна опору під дією однонаправленого механічного напруження характеризується коефіцієнтом тензочутливості:

. (7.17)

Для металів , для напівпровідників .

Чутливість провідників та напівпровідників до тиску навколишнього середовища характеризується баричним коефіцієнтом

. (7.18)

Цей ефект для металів відбувається тільки при тиску Па.

Для вимірювання великих тисків до Па використовують манганінові перетворювачі Па^-1.

Вплив зовнішнього магнітного поля відбувається тільки перетворювачах із спеціальних матеріалів, тому вплив магнітного поля на стабільність резисторів не враховується. Для вимірювання індукції магнітних полів використовують магніторезистори. Їх чутливість ( ).

Освітленість впливає на опір напівпровідникових резисторів, а от радіоактивність суттєво впливає на опір як металів, так і напівпровідників, зменшує властивості ізоляції і руйнує герметичність.

7.2 Реостатні перетворювачі

Реостатним перетворювачем називають реостат, каретка якого переміщується під дією вимірюваної величини. Вхідною величиною є механічне зусилля, яке відображається переміщенням каретки, а вихідною – опір.

Рисунок 7.3 - Реостатний перетворювач

Реостатний перетворювач (рисунок 7.3) складається із каркаса 1, на який намотаний ізольований дріт 2. По верхній грані каркаса рухається щітка 3 каретки реостата. Ізоляція дроту для забезпечення електричного контакту зачищена. Напругу живлення подають по двох крайніх затискачах, вихідну величину знімають між одним крайнім затискачем та середнім, який з’єднаний із струмознімальним кільцем 4, по якому рухається щітка 5. Привідний вал 6 електрично ізольований від інших елементів перетворювача.

В реостатних перетворювачах використовується дріт із різних сплавів платини, манганіну, константану, фералі.

Форми каркасів бувають різні: у вигляді пластини, циліндра, кільця і т.д. Вибираючи форму каркаса можна одержати необхідну функціональну залежність між переміщенням і вихідним опором. Вихідний опір реостатного перетворювача , периметр каркаса і вхідне переміщення зв’язані між собою залежністю

, (7.19)

де - опір 1м дроту;

- кількість витків на одиницю довжини перетворювача.

Із заданої залежності ми можемо одержати залежність .

Реостатні перетворювачі відносяться до дискретних перетворювачів. Оскільки, неперервній зміні вхідної величини відповідає ступінчата зміна опору.

Реостатні перетворювачі підключаються в більшості випадків у вимірювальні кола, які живляться постійною напругою. Напруга живлення визначається доступною потужністю і опором (для малогабаритних перетворювачів ). Напруга живлення, як правило, стабілізується. При живленні змінною напругою її частота не повинна перевищувати 5Гц.

Реостатні перетворювачі використовуються в тих випадках, коли прикладене зусилля більше 10^-2н. Найбільш поширеним є включення перетворювача у вигляді керуючого дільника напруги, або включення перетворювача в вимірювальний міст.