2.11.4 Вопросы для самопроверки
2.11.4.1 Нарисуйте функциональные схемы тензорезистивных преобразователей перемещения недифференциального и дифференциального типа. Напишите выражения для определения их коэффициентов преобразования.
2.11.4.2 Нарисуйте схемы наиболее широко используемых упругих преобразовательных элементов с входной величиной в виде линейного перемещения и выходной величиной в виде деформации . Напишите выражения для их функций преобразования
2.11.4.3 Объясните, в чём заключается явление тензорезистивного эффекта. Напишите выражение, определяющее полное относительное изменение сопротивления тензорезистора при его деформации
2.11.4.4 Напишите выражение связывающие: относительное изменение геометрических размеров тензорезистора с коэффициентом Пуассона; относительное изменение удельного сопротивления тензорезистора с механическим напряжением, возникающем в нём при деформации, и модулем упругости материала ; относительное изменение сопротивления тензорезистора с коэффициентом Пуассона и тензорезистивным коэффициентом материала тензорезистора
2.11.4.5 Объясните, что такое коэффициент тензочувствительности КТ, напишите выражение для его определения.
2.11.4.6 Рассчитайте
относительные отклонения удельного
сопротивления
,
геометрических размеров
,
полного сопротивления
и коэффициент тензочувствительности
для тензорезисторов: из константа; из
р-кремния А[100]); из n-кремния
(С[110]), находящихся под воздействием
продольного механического напряжения
,
где Е-модуль упругости материала
тензорезистора,
= 10-3 [ЕОД], - продольная деформация
тензорезистора. Результаты расчетов
сведите в таблицу 2.11.2.
2.11.4.7 Объясните, в чём заключается основное различие в проявлении тензоэффекта в металлах и полупроводниках.
2.11.4.8 Нарисуйте схемы конструкций проволочных, фольговых и полупроводниковых тензорезисторов .
2.11.4.9 Объясните каким образом осуществляется механическая связь тензорезистора с упругим преобразовательным элементом.
2.11.4.10 Напишите выражения для функции преобразования и коэффициента преобразования тензорезистивного преобразователя перемещения недифференциального и дифференциального типа.
2.11.4.11 Объясните, в чем заключается метод наименьших квадратов, применяемый для аппроксимации функциональных зависимостей. Напишите формулы для определения коэффициентов уравнений первого и второго порядка , используемых для аппроксимации по методу наименьших квадратов .
2.11.4.12 Составьте методику экспериментального исследования функций преобразования тензорезистивных преобразователей перемещения недифференциального и дифференциального типа. Нарисуйте функциональную схему экспериментальной установки .
2.11.5 Порядок выполнения работы
2.11.5.1 После собеседования с преподавателем по теоретической части работы и окончательной корректировки методики проведения экспериментального исследования и списка необходимого оборудования и аппаратуры, получите это оборудование у преподавателя.
Составьте окончательный вариант функциональной схемы экспериментальной установки и напишите цепочку всех происходящих преобразований.
2.11.5.2 Ознакомьтесь с инструкциями и правилами работы с оборудованием и приборами. Занесите в таблицу2.11.1 основные параметры используемого оборудования.
2.11.5.3 Рассчитайте функцию преобразования упругого элемента, используемого в исследуемом преобразователе перемещения при воздействующем перемещении от 0 до 20 мм. Постройте график этой зависимости.
2.11.5.4 Рассчитайте функцию преобразований тензорезистивного преобразователя используемого в исследуемом преобразователе перемещения при воздействии на него деформации упругого элемента. Постройте график этой зависимости .
2.11.5.5 По полученным функциям преобразования тензорезистора рассчитайте функции преобразования недифференциального и дифференциального преобразователей перемещения. Постройте графики этих зависимостей.
2.11.5.6 Рассчитайте коэффициент преобразования, чувствительность и нелинейность недифференциального и дифференциального преобразователей перемещения по их функциям преобразования. Результаты расчётов занесите в таблицу 2.11.2 и 2.11.3.
2.11.5.7 Проведите экспериментальное исследование функций преобразования недифференциального и дифференциального преобразователей перемещения (при прямом и обратном ходе). Результаты измерений занесите в таблицу 2.11.4 .Нанесите на тот же рисунок, где были построены графики теоретических (расчётных) зависимостей, точки, соответствующие результатам эксперимента. Используя метод наименьших квадратов, постройте графики аппроксимированных экспериментальных функций преобразования .
2.11.5.8 Проверьте правильность результатов эксперимента у преподавателя, после чего размонтируйте экспериментальную установку и сдайте оборудование преподавателю.
2.11.5.9 По экспериментальным функциям преобразования рассчитайте коэффициенты преобразования, чувствительность и нелинейность преобразователей. Результаты расчётов занесите в таблицу 2.11.5
2.11.5.10 Сравните параметры преобразователей, найденные по теоретическим и экспериментальным функциям преобразования. Объясните причины расхождения значений этих параметров.