Тензо датчики.
Деформация – измерения длины, приведенные к единицы длины элемента.
Тензо датчики измеряют результат действия силы, то есть механическое напряжение или смещение. При этом, деформация, вызванная механическим возбуждением, преобразуется в изменения сопротивления. Тензо датчики выпускаются разных размеров (min. 0,025см), при этом они могут измерять деформации до 10-6см. Они могут располагаться на поверхности или же могут быть вмонтированы в материал, деформация которого измеряется.
Имеются три типа тензо датчиков:
Проволочные;
Фольговые;
Полупроводниковые;
Проволочные и полупроводниковые тензо датчики могут быть наклеиваемыми и не наклеиваемыми. Полупроводниковые разделяются на наклеиваемые и диффузионные.
Принцип действия фольговых и проволочных тензо датчиков заключается в том, что когда деталь подвергается напряжению, она изменяет свою длину и свое поперечное сечение. Это сопровождается изменением сопротивления:
Чувствительность тензо датчика определяется, как отношение изменения сопротивления к изменению длины. Она обозначается коэффициентом тензочувствительности:
K = 2÷5;
В полупроводниковых тензо датчиках механическое воздействие вызывают деформацию кристаллической решетки, то есть возникает пьезоэлектрический эффект, при этом наблюдается значительно большее изменение сопротивления, чем в металлических датчиках (K = 50÷200).
Не наклеиваемый тензо датчик обычно состоит из четырех проволочных секций намотанных на рамки. Рамки ориентированны так, что давление нормальное к их плоскости будет вызывать наклон (прогиб) и увеличение механического напряжения в двух секциях, в то же время не влияя на две других. Проволочные секции могут быть соединены так, что образуют четыре плеча моста, обеспечивающие увеличение чувствительности и степени температурной компенсации. Давление в 1000 кг/см2 будет вызывать деформацию около 0,1% от длины датчика, а мостовые конструкции обеспечивают ее обнаружение.
Не наклеиваемые тензо датчики менее чувствительны, чем наклеиваемые и имеют большие габариты. Они обычно используются в приборах, в которых представляют собой часть другого устройства, напряжение силового элемента.
Лекция № 4 от 05.03.2005
Наклеиваемые тензо датчики изготавливаются из проволоки 0,0025 см или меньше, которая расположена зигзага образно. Проволока укрепляется на держатели, который обеспечивает механическую жесткость и постоянство размера. Держатель может быть выполнен из пленки или смолы. Он может образовывать постоянную часть датчики или быть временным.
Подобный датчик должен быть гибким, чтобы обеспечивать механический контакт с поверхностью, на которую наклеивался. Если держатель является временным, то он удаляется перед использованием датчика.
Преимуществом такого варианта, улучшение механического и теплового контакта, между датчиком и образцом к которому он приклеен. Хотя датчики реагируют в основном на деформацию вдоль их длины, они имеют также поперечную чувствительность. Длинный и узкий датчик измеряет информацию только в одном направлении. Т-петле образная конструкция увеличивает его длину при малых габаритах. Деформация может быть измерена в нескольких направлениях с помощью розеточной конструкции или конструкции в виде розетки. Розетка может быть многослойной то есть состоять из отдельных элементов наложенных друг на друга или планарной. В этом случаи элементы не перекрываются.