Сопротивление подводящих проводников
На рисунках и в уравнениях в предыдущих разделах не учитывается сопротивление проводников подключения тензодатчика. Это может быть полезно для понимания основ тензометрических измерений, однако на практике может оказаться очень опасным. Например, рассмотрим двухпроводную схему подключения тензодатчика, приведенную в верхней половине рис. 7-19. Предположим, что каждый подводящий проводник имеет длину 15 м и сопротивление RL = 1 Ом. Таким образом, в плечо, куда включен датчик, добавляется сопротивление 2 Ом. Кроме увеличения погрешности смещения это сопротивление также снижает чувствительность моста. Из уравнений измерения деформации, приведенных в разделе Уравнения измерения деформации, можно увидеть, что уменьшение чувствительности описывается множителем (1 + RL/RG). Вы можете компенсировать эту погрешность путем измерения сопротивления подводящих проводников RL и подстановки его в уравнения измерения. Однако более сложная проблема возникает из-за изменения сопротивления выводов вследствие изменений температуры. При заданных типовых температурных коэффициентах для медной проволоки, небольшое изменение температуры может привести к появлению погрешности измерений в несколько .
Более предпочтительной для четвертьмостовых схем является подключение тензодатчика с помощью трех проводников, показанное в нижней половине рис. 7-19. В этой схеме сопротивления RL1 и RL3 оказываются в соседних плечах моста. Любые изменения сопротивления проводников при изменении температуры компенсируются. Третий проводник, имеющий сопротивление RL2, присоединен к входной клемме измерительной цепи. По этому проводнику течет очень маленький ток, поэтому влиянием изменения сопротивления этого проводника на погрешность измерений можно пренебречь.
Рисунок 7-19. Схемы включения четвертьмостовых тензодатчиков
a. Двухпроводная схема
b. Трехпроводная схема
Согласование сигналов при работе с тензодатчиками
Измерение деформации подразумевает измерение экстремально малых изменений сопротивлений. Поэтому для обеспечения достоверности измерений требуется правильный выбор и использование схемы моста, устройств согласования, схемы подключения и компонентов измерительной системы.
Дополнение моста
Если вы не используете полномостовую тензометрическую схему, состоящую из четырех активных тензочувствительных элементов, мост необходимо дополнять образцовыми резисторами. Поэтому в устройствах согласования сигналов тензодатчиков обычно есть полумостовые дополняющие цепи, которые состоят из двух прецизионных образцовых резисторов. На рис. 7-20 приведена полумостовая схема подключения тензодатчиков к устройству согласования вместе с дополняющими резисторами R1 и R2. Номинальные сопротивления этих резисторов не так важны, как их равенство между собой. В идеальном случае дополняющие резисторы хорошо согласованы и обеспечивают на отрицательном входе измерительного канала стабильное опорное напряжение VEX/2. Большое сопротивление этих резисторов способствует минимизации тока от источника питающего напряжения.
Рисунок 7-20. Подключение тензодатчиков в полумостовой схеме
За более подробной информацией о различных мостовых схемах обратитесь к разделу Bridge Configurations справки NI-DAQmx Help.