Тензометричні перетворювачі

Принцип дії цього датчика – використання тензоефекту. При розтягуванні провідника змінюється довжина , переріз(тобто активний опір), струм і напруга у схемі. Застосовується для вимірювання невеликих переміщень деформації а також інших явищ які пов’язані з деформацією.

Тензорезистор характеризується коефіцієнтом тензочутливості .

Коефіцієнт К залежить від властивостей матеріалу тензорезистору ,якості основи, на яку наклеюється тензорезистор і типу клею.

На практиці широко застосовуються дротяні, фольгові і напівпровідникові тензорезистору. Дротяні тензорезистори найбільш прості і являють собою спіраль (решітку),яка складається з декількох витків проволоки діаметром 0.02 – 0.05мм, яка наклеєна на спеціальну паперову або лакову (плівкову ) основу. Зверху спіраль закривають таким же папером або плівкою. Матеріал проволоки - константан, манганін ,ніхром, та інші матеріали , які мають високий коефіцієнт тензочутливості К ,і низький температурний коефіцієнт опору.

Позначення на схемі

Рисунок 3.3

Фольгові тензорезистори мають решітку з тонких полосок фольги прямокутного перерізу, які наносяться на лакову основу .

Напівпровідникові тензорезистори виготовляють з германія, кремнію, арсеніду галію, та інших матеріалів ,які мають сильний тензоефект. Вони мають велику перевагу перед дротяними та фольговими тензорезисторами: Коефіцієнт тензочутливості К досягає 100-120 ( у 50 – 60 разів вище). Ї х недоліком є низька механічна міцність і нелінійність характеристик .

Найчастіше тензометричні датчики вмикають по мостовій схемі .

Тип пружного елемента тензорезисторного датчика (балка ,скоба ,мембрана, пружина..) визначають його призначення а властивості деформуватися і частотні властивості – чутливість датчика і його застосування для вимірювання статичних або динамічних процесів.

Переваги : невеликі габарити ,маса ,простота. Відсутність впливу на вимірювальний параметр.

Недоліки : низька чутливість, вплив температури ,низька механічна міцність.

Терморезистори

Терморезистори – це перетворювачі в яких зміна температури приводить до зміни електричного опору (бувають провідникові і напівпровідникові). Термометр опору виконується у вигляді тонкої металевої проволоки, біфілярно намотаної на непровідний і термостійкий каркас, який розташований у корпусі. Звичайно застосовують мідні і платинові термометри. Мідні термометри мають лінійну характеристику і працюють у діапазоні -50⁰ ÷ + 180⁰( похибка 1% ); платинові мають деяку нелінійність і працюють у діапазоні -200⁰ ÷ + 605⁰ ( похибка 0.1 %)

R=R_о+[1+α(t-t_о)]

Термометри опору звичайно вмикають по мостовій схемі.

Похибки термометрів опору викликані відхиленням його опору при 0°С і температурної характеристики від градуіровочної таблиці; нестабільністю опору сполучних дротів; нагрівом термометра вимірювальним струмом. Гранична довжина лінії зв'язку з термометрами опору визначається опором дроту (не більш 2,5 Ом).

Для перетворення зміни опору термометра в зміну напруги Ux термометр t° включається в неврівноважену мостову схему ,живлення якої відбувається від стабільного джерела напруги постійного струму. Включення в мостову схему термометра здійснюється по трьохпровідній схемі з метою зменшення похибки R₁—R₃ — резистори моста, а Rп— підстроїчні резистори, опори яких в сумі з опором лінії зв'язку підганяються до певної величини (звично 2,5 Ом)

Переваги стабільність, лінійність характеристик, простота виготовлення.

Недоліки теплова інерційність.