34. Тензочувствительные преобразователи

- основаны на зависимости электрического сопротивления проводника или полупроводника от вызываемого в нем механического напряжения.

Если проволоку подвергнуть растяжению(сжатию), то её сопротивление увеличится (уменьшится); R меняется не только за счет изменения S поперечного сечения и общей длинны(в проводниках), но и за счет изменения кристаллической структуры(в полупроводниках).

Относительное изменение сопротивления:

, S – коэффицент тензочувствительности

Основные требования к материалу тензочувствительных преобразователей

• S побольше по возможности

• Большее удельное сопротивление, т.к. при заданном сопротивлении R надо стремиться к возможно меньшей площади занимаемой преобразователем

• Возможно меньший температурный коэффициент сопротивления материала(температурный коэф. Си=4% на 10 С). Это объясняется малым относительным изменением сопротивл. , т.к. в пределах упругих деформаций меньше, либо равно 2,5/1000%; S=2…3

Упругая деформация – после которой тело возвращвется в исходное состояние=>0,75% max изменения сопротивления

Применяется проволока из константана d=0.02-0.03

S=2…3(удовлетворяет этим требованиям)

1 – подложка(тонкая бумага)

2 – проволока преобразователя

l=0.5-150мм(база)

h=0.8-60м

3 – выводы

Этот преобразователь наклеивается на поверхность объекта так, чтобы направление ожидаемой деформации совпадало с осью длинной стороны петель проволоки(петли не должны расходиться).

Н аклеенный преобразователь нельзя снять с объекта и наклеить на другой(приклеивается намертво)

Характеристика преобразователя определяется на заводе(для каждого преобразователя она своя)

Для определения коэффициента тензочувствительности S прибегают к выборочной градуировке.

1 Проволока =>100 проволочек =>100 преобразователей =>10 штук выбирают и делают их характеристику => характеристику усредняют

Для измерения выходного параметра используется мостовые схемы. С помощью неё можно скомпенсировать остаточное влияние температуры.

R р – рабочий тензочувствит. преобразователь(он наклеивается на место изм-ой дефформац)

Rк – компенсационный тензочувствит. преобразователь(наклеивается на туже деталь отдельно на то место, где нет деформации)

Условие равновесия: RpR2=R1Rk

Существуют также полупроводниковые тензочувствительные преобразователи в виде пластин с высокой S=100 – 1000. Однако практически они не применяются из-за их плохой воспроизводимости.

Достоинства: малая масса, габариты, простота, надежность

Недостатки: малая чувствительность, погрешность из-за выборочной градуировки(до 10%-15%), старение

35. Термочувствительные преобразователи

- основаны на зависимости электрического сопротивления проводника или полупроводника от температуры.

Через терморезистор пропускается ток, необходимый для измерения сопротивлений, ток выделяет тепло, происходит теплообмен терморезистора с окружающей средой. Сопротивление терморезистора определяется тепловым равновесием между ним и средой.

Интенсивность теплообмена терморезистора определяется:

• Геометрическими размерами и состоянием поверхности

• Физическими свойствами газовой или жидкой среды(площадь, теплопроводность, вязкость…)

• Скоростью газовой или жидкой среды

• Температурой среды

С помощью этих преобразований можно определять не только температуру, но и различные не электрические величины, характеризующие газовую или жидкую среду.

Терморезистором является тонкая проволока d=0.02 – 0.06 мм l=0.5 – 50 мм, которая прикрывается защитным кожухом.

Термочувствительные преобразователи делятся на:

• Преобразователи преднамеренного перегрева

• Перегревные преобразователи

В 1-ых ток, проходящий через терморезистор практически не вызывает нагрева, и его температура определяется температурой среды.

Перегревные используются для измерения U, S, состава….

Основные требования к материалам:

Возможно больший и постоянный температурный коэффициент электрического сопротивления при одновременно возможно большем удельном сопротивлении.

Основными материалами являются чистые металлы из Pt(платина), Cu(Ni)

Платиновые используются: -200 – 650 С

Медные: -50 – 250 С

Cu Rt=Ro(1+αt) линейная зависимость R от t

α=4.25/1000 1/К – температурный коэффициент

Ro – сопротивление при 0С

Для платины – полином 4ой степени(большой диапазон для температурной зависимости)