3. Физические эффекты, связанные с модуляцией активного сопротивления ээсз измерительного преобразователя

, .

- характеризует наличие диссипацию, рассеяние энергии сигнала.

Эквивалентное активное сопротивление резистивного измерительного преобразователя может включать в себя кроме непосредственно сопротивления чувствительного элемента еще и сопротивление соединительных проводов, сопротивление утечки, контактное сопротивление, сопротивление, обусловленное скин-эффектом, сопротивление, учитывающее потери на излучение энергии и ряж других факторов.

В последние годы наибольшее распространение получили полупроводниковые резистивные измерительные преобразователи, характеризующиеся высокой чувствительностью, простотой конструкции, большими возможностями использования разнообразных физических явлений и эффектов.

Принципиальное отличие параметрических ИП от генераторных, заключается в использовании дополнительного, чаще всего высокостабильного, источника питания.

3.1 Принципы построения и разновидности резистивных измерительных преобразователей

В качестве чувствительного элемента резистивных датчиков широко используют проволочные резисторы переменного сопротивления.

Рис. 3.1 Устройство реостатного преобразователя:

1 — приводный валик; 2 — щетка; 3 — токосъемное кольцо; 4 – подвижная часть токосъемника; 5 — проволока; 6 — каркас.

На основе резистивных преобразователей создают разнообразные типы измерительных устройств. Например, на рисунке приведена схема пружинного датчика ускорений с реостатным преобразователем.

Рис. 3.2 Схема пружинного датчика ускорений с реостатным преобразователем.

3. 2 Физические основы создания пьезорезистивных преобразователей контактного сопротивления

При измерении механических величин (усилий, давлений, ускорений, механической работы, мощности, крутящего момента на валу и т. п.) для создания первичных измерительных преобразователей широко применяют различные физические явления, в основе которых чаще всего лежит реализация функциональной зависимости величины упругих деформаций твердых тел от величины измеряемых воздействий:……...

Например, конструктивно простые, надежные и недорогие датчики усилий, давлений, микроперемещений создают на основе реализации функциональной зависимости контактного электрического, теплового или акустического сопротивления между проводниками от величины приложенного к контакту механического усилия.

Рис. 3.3 Зависимость контактного электрического сопротивления между проводниками от величины приложенного к контакту механического усилия

(h – микроперемещение).

,. (3.1)

Физической основой создания пьезорезисторов данного типа являются свойство соприкасающихся поверхностей изменять величину переходного контактного сопротивления в зависимости от усилия сжатия. В реальных условиях контакт не сплошной, а многоточечный и обусловлен шероховатостью контактирующих поверхностей. При увеличении давления возникают упругие и пластические деформации неровностей, а также разрушение поверхностного слоя. При многократных повторениях нагрузочных циклов происходит «наклеп» в месте контакта, в результате чего функциональная зависимость преобразователя стабилизируется.

Качество контакта зависит, также от воздействия ряда внешних факторов. Например, под воздействием ультразвука изменяются пластические свойства контактирующих материалов, наличие смазки в месте контакта стабилизирует его характеристики.

Недостатки таких преобразователей обусловлены тем, что при воздействии больших усилий происходит разрушение контактного слоя, возникают пластические деформации, со временем происходит износ поверхности.

К достоинствам измерительных устройств данного типа можно отнести простоту конструкции, высокую надёжность, не требуется дополнительного усиления электрического сигнала.

Преобразователи контактного сопротивления используют в тактильных датчиках, в устройствах, предназначенных для измерения больших статических усилий и т.п.