Изучение тензорезистора

Проволочный тензорезистор (рис 5.) изготавливается из тонкой константановой проволоки (1) диаметром 20-30 мкм, сложенной в виде плоской спирали и наклеенной на тонкую пленочную основу (2).

Рис. 5

Сверху спираль закрыта такой же пленкой. С помощью электродов (3) датчик включается в электрическую цепь, содержащую источник питания и измерительный прибор. Деформация основы датчика ведет к изменению длины и поперечного сечения проволоки, что вызывает соответствующие изменения сопротивления тензорезистора и силы тока в цепи.

Установка для изучения тензодатчика представлена на рис.6.

Металлическая балка Б, закрепленная с одного конца, нагружена грузом Р. Тензорезисторы R₁, R₂, R₃ и R₄ наклеены в месте наибольшего изгиба балки вблизи ее заделки в опору. Датчики R₁ и R₂ , расположенные на верхней плоскости балки, работают в режиме растяжения. Датчики R₃ и R₄, наклеенные снизу балки, испытывают деформацию растяжения.

Рис. 6 Рис. 7

Тензосопротивления соединены по схеме моста Уитстона (рис.7). Мост считают сбалансированным, если ток через микроамперметр не протекает, то есть потенциалы в точках В и Д равны. Это условие выполняется, если имеет место соотношение

R₁  R₂ = R₃  R₄ .

При нагружении балки это равенство переходит в неравенство

R₁  R₂  R₃  R₄ ,

которое выражено тем сильнее, чем больше нагрузка на балку. Таким образом, чем сильнее нагружена балка, тем больше ток через микроамперметр.

Входной величиной такой системы ( преобразователя механической деформации в изменение электрического тока) является груз Р, изгибающий балку, выходной величиной является ток через микроамперметр. Схема преобразования входной величины в выходную может быть представлена следующим образом:

P  l  R  ,

где P- изменение нагрузки на балку, l - изменение длины датчиков вследствие деформации, R - изменение сопротивления датчиков,  - изменение тока через микроамперметр.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 7.

2. При ненагруженной балке с помощью потенциометра Д сбалансировать мостиковую схему ( добиться отсутствия тока в микроамперметре).

3. Постепенно нагружать балку гирями 1, 2, 3, 4, 5 кг и через каждый килограмм нагрузки снимать показания микроамперметра. Данные занести в таблицу.

№ п/п	Р (кГ )	n- число делений микроамперметра
		при нагружении	при разгружении	среднее
1
2
3
4
5

4. Последовательно снимать гири по килограмму, записывая показания микроамперметра при разгружении балки.

5. Вычислить средние значения показаний микроамперметра при данной нагрузке. По полученным данным построить характеристику датчика n=f(P), где n - число делений микроамперметра при данной нагрузке P.

6. Определить цену деления прибора k = P/n (кГ/дел).