Многослойная

Планарная

В планарной розетке количество датчиков не ограниченно, а в многослойной розетке используется не более 7 датчиков. Наклеиваемые проволочные тензо датчики имеют не большую плотность поверхности, что при работе на высоких температурах и высоких напряжениях.

Если малая площадь поверхности не требуется то современные датчики изготавливаются из фольги и имеют большую площадь поверхности к поперечному сечению. Поэтому такие датчики более стабильны. Наклеиваемые тензо датчики выпускаются в пяти различных номиналах: 120, 350, 500, 1000, 5000 [Ом]. Это обеспечивает их согласование со стандартными мостами, источниками питания и измерительными системами.

Фольговые тензо датчики.

Тензо датчики из металлической фольги изготавливаются фототравлением тонких слоев толщиной 0,0005 см. Концы петель имеют увеличенное поперечное сечение, чтобы снизить эффект не желательной поперечной деформации. Металлическая фольга может быть наклеена на постоянный или временный держатель или датчик может быть сформирован путем нанесения слоя металла с последующим фототравлением непосредственно на элементе, деформация которого измеряется. Фольговый тензо датчик более прочный, чем проволочный. Обладает отличной линейностью и малым гистерезисом. Он имеет меньшую чувствительность, чем кремниевый датчик, но лучше противостоит ударным вибрациям и перепадам температуры. Чтобы уменьшить влияние температурных эффектов, обычно используют два одинаковых датчика в соседних плечах измерительного моста. Оба датчика находятся при одинаковой температуре, но только один из них повергается действию механического напряжения.

Отклонение груза приводит к деформации консоли, которая измеряется тензо датчиком.

Для большей чувствительности могут быть используются два датчика. Один монтируется над консолью, а второй под консолью, датчик присоединяется к противоположным плечам измерительного моста.

Лекция № 5 от 14.03.2005 Полупроводниковые тензодатчики.

Изготавливаются из кремниевых кристаллов нарезанными в виде волокна. Применяются, как наклеиваемая, так и дефузионная конструкция. Наклеиваемый полупроводниковый датчик подобен металлическому датчику и дает на выходе 15млВ на 1 В возбуждения. Дефузионный полупроводниковый датчик изготавливается путем дефузии материалов датчика в поверхность диафрагмы или любого другого силового элемента.

Подобный датчик имеет высокую линейность характеристики и меньший гистерезис, чем наклеиваемые типы. Но уровень его выходного сигнала несколько ниже и составляет около 10 млВ на 1 В возбуждения.

Полупроводниковый тензо датчик много чувствительнее металлических тензо датчиков, но менее линеен и имеет более высокую температурную чувствительность, поэтому схема их включения предусматривает использование компенсационных температурных цепей.

Емкостные преобразователи.

(конструкцию датчика разобрать самому)

с – емкость конденсатора образованного параллельными пластинами;

- диэлектрическая проницаемость вакуума;

- диэлектрическая проницаемость материала;

n – число пластин;

A – площадь одной стороны пластины;

d – диаметр толщины диэлектрика;

Емкостные преобразователи работают на трех основных принципах: раздвижение пластин, изменение их эффективной площади или диэлектрической проницаемости под действием измеряемой величины при этом емкость конденсатора изменяется, что и фиксируется.

а)

б)

в)

Случай а) переменные пластины с переменным расстоянием.

Случай б) параллельные пластины с изменяемым перекрытием;

Случай в) параллельные пластины с перемещаемым диэлектриком.

Для случая а максимальная чувствительность имеет место, когда пластины близки друг к другу, поэтому предпочтительно использовать большие пластины с малым расстоянием между ними, однако расстояние обычно выбирают не менее 100 мкм. Это связано с тем, что пластины могут быть не плоскими и не параллельными, следовательно существует опасность соприкосновения. Также преобразователи используются для точных измерений малых величин.

Для случая б эффективная площадь пластин изменяется путем изменения их частичного перекрытия. Емкостная зависимость при этом линейна на всем рабочем диапазоне. Эти датчики рекомендуется использовать для измерения больших смещений.

Для случая в варьируя диэлектрическую проницаемость мы изменяем количество диэлектрика между пластинами. В этом случаи мы также получаем линейную зависимость и можем использовать подобные датчики для измерения больших смещений. Этот тип датчиков относится к самым мало чувствительным.

Для получения выходного сигнала, переменный емкостной преобразователь подключают в цепь постоянного тока со смещением или в мост переменного тока. Изменение емкости достаточны малы и составляют порядка несколько пФ. Но современные измерительные мосты обладают чувствительностью ≈ 10^-5 пФ. Емкостные преобразователи имеют отличную частотную характеристику и могут применяться для статических и динамических измерений. Однако эти датчики очень чувствительны к температурным колебаниям. Кроме того выдают неправильный сигнал, если соединительные провода достаточно длины и имеют заметную емкость.