5.3 Схема включения преобразователя в электрическую цепь

На рис. 5.3 приведена мостовая схема включения тензопреобразователя. Мостовые схемы отличаются большей стабильностью и реверсивную передаточную функцию. На Рис. R₁ и R₂ -тензорезисторы. Они размещаются на деформируемой поверхности таким образом, что один из них удлиняется, в то время, как другой –укорачивается. К одной диагонали моста подключается источник напряжения U, а с другой –снимается выходное напряжение.

Рис. 5.3

Выходное напряжение U_вых=u_A-u_B определяется соотношением сопротивлений моста:

(5.15)

Если R₃=R₄, то u_B= U/2. При отсутствии внешних нагрузок и деформаций

=l/l=0  R₁=R₂=R₀  U_вых=0.

При   0  R₁=R₀R; R₂=R₀+R. Из (5.15) имеем:

(5.16)

Определим чувствительность мостовой схемы:

(5.17)

5.4 Погрешности тензодатчиков

5.4.1 Температурная погрешность

Погрешности тензодатчиков в основном возникают из-за изменения температуры. Различные материалы имеют различный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если тензодатчик приклеен к поверхности (Рис. 5.4), то изменение температуры вызывает разное температурное удлинение поверхности и датчика и создаёт ложный выходной сигнал из-за изменения сопротивления на величину:

, (5.18)

где _пов и _тд –температурный коэффициент линейного расширения поверхности и тензодатчика.

Рис. 5.4

Если обозначить -чувствительность тензодатчика, зависящая от материала деформируемой поверхности. Например, для алюминия S_T = 5.3×10^-5 1/K. С учётом введённого обозначения температурная погрешность тензодатчика (5.18) может быть записана, как

Поэтому, (20) перепишется как:

R_T = R₀ (ТКС_тд + S_T) ·T

5.4.2 Поперечная чувствительность

Поперечная погрешность возникает за счет поперечной деформации датчика, как показано на рис. 5.5.

Рис. 5.5

Удлинение датчика приводит к уменьшению его толщины:

, (5.19)

где  - коэффициент Пуассона.

Используя обозначение относительной деформации ε, перепишем (5.19) в виде ε_y=δε_x, и относительное изменение сопротивление представим, как

∆R/R = S_xε_x+S_yε_y = (S_x δS_y) ε_x. (5.20)

С учётом поперечной деформации реальная чувствительность тензодатчика определяется, как

.

Учёт поперечной деформации даёт уточнение чувствительности на величину, порядка 0,75%.

5.5 Применение тензодатчиков

Тензодатчики применяют на многих промышленных объектах, работающих в напряжённых условиях, и механическое разрушение которых весьма вероятно: крылья самолётов, пролёты мостов, конструкции зданий, рычаги и т.п.

В измерительной технике тензодатчики используют для измерения давлений, сил, моментов, линейных сдвигов.

На рис. 5.6 приведён пример применения тензодатчиков в измерителе линейного перемещения подвижного щупа относительно корпуса измерителя.

Рис. 5.6

Щуп имеет конический наконечник. При вертикальном перемещении конуса изгибаются плоские пружины с тензодатчиками.