Тензодатчики используются для решения двух групп измерительных задач.
К первой группе относятся исследования физических свойств материалов, деформаций и напряжений в деталях и конструкциях. Для них характерны большое число точек тензометрирования, широкий диапазон изменения параметров окружающей среды, невозможность градуировки измерительных каналов. Погрешность измерений связана с разбросом параметров тензорезисторов (сопротивления и КТ) около средних для данной партии, она составляет от 2 до 10 %.
Вторая область – применение тензорезисторов для измерения механических величин, преобразуемых в деформацию упругого элемента. Датчики градуируются по измеряемой величине, погрешность измерений составляет от 0,05 до 0,5 %. Это измерения: сил и крутящих моментов; линейных и угловых ускорений; амплитуд колебаний и относительных перемещений; пневматических и гидравлических давлений.
Технология микроэлектроники позволяет наносить тензочувствительные слои непосредственно на упругие элементы (например, мембраны) методами тонко – и толстопленочной технологии. По планарной технологии создаются кремниевые датчики давления. Для этого часть кремниевой пластины вытравливается до образования тонкой мембраны. методами диффузии или ионной имплантации создаются тензочувствительные резисторы, образующие мостовую схему.
|
|
При измерении динамических деформаций верхняя граница частотного диапазона определяется соотношением между длиной волны λ и базой L тензорезистора L/λ 0,1; при этом максимальная деформация проволочных тензорезисторов не должна превышать 0,1 %, а для полупроводниковых – 0,02 %.
Контрольные вопросы
1. Что называется коэффициентом тензочувствительности? Чем определяется его величина?
2. Почему максимальный тензоэффект в n-Ge наблюдается в [111], а в n-Si – в [100]?
3. Чем объясняется большая величина КТ в Ge и Si p-типа проводимости?
4. В чем преимущества и недостатки полупроводниковых тензорезисторов?
5. Перечислите основные параметры тензорезисторов.
6. Какие физические явления лежат в основе работы тензодиодов и тензотранзисторов?