22. Полупроводниковые датчики. Математические модели типовых чувствительных элементов в статике, динамике, источники погрешностей.

Датчики давления в которых в качестве чувствительного элемента используются металлические или полупроводниковые тензорезисторы называют тензометрическими.

Полупроводниковые тензодатчики используют пьезорезистивный эффект – изменение удельного электрического сопротивления при механических напряжениях.

Принцип работы полупроводниковых тензорезисторов (ПТ) заключается в следующем: области энергии кристалла состоят из нескольких эквивалентных энергетических минимумов; приложение одноосного напряжения вызывает изменение ориентации минимумов, в результате этого зарядоносители перераспределяются; так как зарядоносители обладают различной подвижностью на разных уровнях, то средняя подвижность зарядов изменяется и вызывает изменение удельного сопротивления. Коэффициент тензочувствительности ПТ:

,

где - относительное изменение длины ПТ; Е - модуль продольной упругости материала ПТ. Коэффициент тензочувствительности у ПТ высок (более 150). Большинство выпускаемых ПТ изготовляют из кремния.

Полупроводниковые тензодатчики давления чувствительны к ударам, вибрациям, ядерной радиации и другим внешним воздействиям, однако основным фактором, вызывающим погрешности в измерениях давления, является изменение температуры окружающей среды, что ограничивает их применение на борту самолета.

Линеаризация допустима, поскольку статические характеристики датчиков линейны в пределах ± 1.5 % верхнего предела измерений. Температурные характеристики датчиков должны представляться в виде двух зависимостей:

; .

24. Канал измерения температуры. Общие сведения о шкале температур. Классификация термометров по принципу действия, нашедших применение в авиаприборостроении.

_{Температура – статистически формирующаяся термодинамическая величина, определяемая уровнем внутренней энергии тела. Максимальная температура не может быть больше 1012 К из тех соображений что молекулы не двигаются быстрее скорости света. Необходимость сопоставления результатов измерения температур в разных странах заставила искать пути создания международного эталона.}

_{Первой попыткой в этом направлении было утверждение в 1889г. на Международной конференции по мерам и весам в качестве международного эталона температуры водородного газового термометра постоянного объема.}

_{В качестве основных точек были выбраны температуры таяния льда и кипения воды при нормальном давлении, которым приписаны числовые значения соответственно 0 и 100 с делением основного интервала на 100 равных частей. Числовым значениям измеренных "водородных" температур приписывался знак °С. Развитие отраслей техники, нуждающихся в надежных методах измерений температур, выходящих далеко за пределы интервала (0÷100) °С и обладающих более высокой воспроизводимостью, чем газовый термометр. В 1933 г. на 8-й Генеральной конференции было утверждено Положения об МПТШ-27. МПТШ должна быть установлена таким образом, чтобы легко и просто было воспроиз­водить и определять любую температуру по МПТШ с точностями более высокими, чем по термодинамической шкале. В МПТШ-68 используются как международные практические темпе­ратуры Кельвина (символ T68), так и международные практические температуры Цельсия (символ t68) составлена на 12 точках.}

_{Классификация термометров по принципу действия (ГОСТ 13417-76)}

Назначение термометра	Принцип действия	Принципиальная схема	Диап. измр. температур, С
Термометры расширения:	Основаны на зависимости удельного объема вещества от температуры		от – 70 до +750
дилатометрический			от – 60 до + 900
биметаллический			от – 60 до + 250
манометрический			от – 50 до ­­+ 400
Термометр сопротивления (терморезистивные)	Основан на зависимости сопротивления термопреобразователя от температуры		от – 270 до + 1000
Термоэлектрический термометр	Основан на зависимости термоэлектродвижущей силы термопары от температуры		от – 260 до + 2500
Пирометр	Основан на зависимости теплового электромагнитного излучения тела от его температуры		от 600 и выше