Сопротивление подводящих проводов

Рисунки и уравнения предыдущего параграфа игнорировали сопротивление в подводящих проводах (lead wires) тензодатчика. Это может быть полезным на этапе изучения основ измерений с использованием тензодатчиков, однако на практике это может быть очень опасным. Например, рассмотрим двухпроводное присоединение тензодатчика, показанное в верхней половине следующего рисунка. Предположим, что каждый проводник, соединяющий тензодатчик, имеет длину 15 метров и имеет сопротивление 1 Ом. Тогда оба проводника добавляют 2 Ома к сопротивлению каждого плеча моста. Кроме дополнительной ошибки смещения, сопротивление проводников приводит к уменьшению выходного напряжения. Из уравнений параграфа Тензометрические уравнения данного занятия нетрудно увидеть, что данное уменьшение количественно характеризуется множителем (1 + RL/RG). Можно компенсировать эту ошибку, измеряя сопротивление подводящих проводов RL и используя это значение в тензометрических уравнениях. Однако есть более серьезная проблема, состоящая в изменении сопротивлений проводов под действием температуры. Зная типичные температурные коэффициенты медной проволоки, можно подсчитать, что небольшое изменение температуры может привести к ошибке измерения порядка нескольких . Поэтому предпочтительной схемой включения тензодатчиков в четвертьмостовую схему является схема с использованием трех проводов, которая показана в нижней половине следующего рисунка. В этой конфигурации RL1 и RL3 расположены в соседних плечах моста. Любые изменения сопротивления из-за температуры компенсируют друг друга. Третий проводник с сопротивлением RL2 присоединен к входу измерительной системы. Ток, текущий по проводнику, очень мал, поэтому влиянием этого сопротивления можно пренебречь.

J. Согласование сигналов с тензодатчиков

Измерение с использование тензодатчиков включает в себя обнаружение чрезвычайно малых изменений сопротивления. Следовательно, для достоверных измерений необходимы правильный выбор и использование моста, согласования сигналов, схемы соединений и компонентов для сбора данных.

Выбор моста

Если вы не используете полномостовую схему с четырьмя активными тензодатчиками, то в части плеч моста необходимо использовать опорные резисторы. Поэтому обычно согласующие устройства сигналов с тензодатчиков предоставляют полумостовую схему, состоящую из двух высокоточных опорных резисторов. Следующая иллюстрация демонстрирует присоединение полумостовой схемы тензодатчиков к устройству согласования сигналов с добавочными резисторами R1 и R2. Само значение номинального сопротивления добавочных резисторов менее важно, чем то, насколько они совпадают по величине. В идеальном случае резисторы равны и создают стабильное опорное напряжение VEX/2 на отрицательном входе канала измерения.

Возбуждение моста

Устройства согласования сигналов тензодатчиков обычно обеспечивают источник постоянного напряжения для питания моста. Поскольку до сих пор не существует стандарта для уровня напряжения возбуждения, оно может меняться от 3 до 10 вольт. Хотя большее напряжение возбуждения приводит к пропорционально большему выходному напряжению, оно может создать большую ошибку из-за явления саморазогрева. Важно, чтобы напряжение возбуждения было точным и стабильным. Однако можно использовать и менее точное или стабильное напряжение и проводить, тем не менее, точные измерения, используя управление/слежение напряжением возбуждения.