Тензорезистивные преобразователи

Рис. 10.9 Тензорезистр

Тензорезистивный преобразователь представляет собой проводник, изменяющий своё сопротивление при деформации сжатия-растяжения. При деформации проводника изменяется его длина l, площадь поперечного сечения S, деформация кристаллической решетки приводит к изменению удельного сопротивления ρ: .

В качестве тензорезистивных преобразователей используется проводниковые и полупроводниковые материалы.

К первым относятся: фольговые, пленочные и проволочные тензорезисторы. Полупроводниковые тензорезисторы изготавливаются из кремния или германия. Свойства полупроводниковых и металлических преобразователей сильно различаются. Чувствительность полупроводниковых преобразователей может быть как положительной, так и отрицательной.

Тензорезисторы могут использоваться:

– либо для измерения механических напряжений и деформаций, тогда они включаются, как и резистивные преобразователи, в мостовую цепь по дифференциальной схеме 1-го типа;

– либо для измерения других механических величин: сил, давлений, ускорений и т.д., когда деформация является промежуточной величиной преобразования. В этом случае используется мостовая цепь по дифференциальной схеме 2-го типа.

Рис. 10.10 Мостовая схема включения тензорезисторов

В тензорезисторных приборах высокой точности используют схемы с нормирующими (компенсационными) резисторами (рис. 10.10).

R ₁, R ₄ – тензорезисторы воспринимают информацию.

R _B – резисторы для балансировки моста.

R _T – термозависимые резисторы, для компенсации аддитивной температурной погрешности.

R₄, R’ ₄ – резисторы, изменяя сопротивление которых можно регулировать чувствительность датчика.

R _Т2, R’ _T2 – термозависимые резисторы, с помощью которых компенсируются температурные изменение чувствительности.

R _ш, R _вых – служит для регулировки входных или выходных сопротивлений моста.

Выходное напряжение терморезистивного моста не превышает 10-20 мВ, поэтому для дальнейшего преобразования выходной величины U _вых используются усилители.

Достоинство:

+ высокая чувствительность S=50–130;

+ в мостовой схеме включения компенсируется аддитивная погрешность.

Недостатки:

– зависимость сопротивления и чувствительности от температуры;

– большой разброс параметров с характеристик.