Общие вопросы построения РИП

Принцип действия РИП основан на изменении их электрического сопротивления при изменении входной величины.

Уравнение преобразования в обобщенном виде:

R = F(Х_Э, Х_МАГ, Х_МЕХ, Х_Т, Х_ОП, Х_ХИМ, Х_РАД, Х_ПР, Х_ВР). (8)

Откуда полный дифференциал dR резистивного ИП в общем случае

dR = (¶R/¶Х_Э )dX_Э + (¶R/¶Х_МАГ )dX_МАГ + ^… + (¶R/¶Х_ВР )dX_ВР, (9)

где ¶R/¶Х_i - чувствительности РИП к различным по физической природе входным величинам.

При построении РИП стремятся к тому, чтобы изменение сопротивления R происходило под действием одной входной величины (реже двух).

Для этого влияние остальных входных величин, выступающих как паразитных, сводят к требуемому минимуму технологическим, конструктивным или схемотехническим путем. В этом случае РИП можно представить в виде, показанном на рис. 2:

X₁

Х РИП R X₂ РИП R

Рис. 2

РИП состоит из чувствительного элемента с электродами и выводами и различного рода конструктивных элементов.

Чувствительный элемент (ЧЭ) РИП выполняется из:

1) проводниковых материалов: r<10^-6 Ом×м;

2) полупроводниковых материалов: 10^-6 Ом×м < r <10⁸ Ом×м;

3) диэлектрических материалов: r>10⁸ Ом×м.

Материалом ЧЭ может служить как электрически изотропное вещество, имеющее одинаковое электрическое сопротивление по всем направлениям, так и электрически анизотропное вещество, имеющее в разных направлениях различное сопротивление.

Чувствительные элементы могут быть выполнены:

1) твердыми - в виде различных брусков, трубок, проволок, пленок с определенными размерами и формой сечения;

2) жидкими;

3) газообразными - в виде объема, заключенного в камеру с определенными размерами и конструкцией.

Электроды ЧЭ выполняются в виде колпачков, выводов из высоко электропроводных материалов (серебро, медь, платина, золото и др. - это так называемые омические электроды) и полупроводниковых материалов (германий, кремний легированных примесями - инжекционные электроды). Для электрической изоляции токоведущих частей и ЧЭ используются изоляционные материалы: асбест, слюда, фарфор, кварц, стекло и др.

Обычно ЧЭ размещается на базовом элементе - каркасе. Для защиты от внешних влияющих факторов используются защитные элементы в виде чехлов и специальных покрытий, кожухов, оболочек.

Основные характеристики РИП:

1) уравнение преобразования R = f(x);

2) чувствительность к входной величине S = dR/dx;

3) начальное значение сопротивления R₀ (обычно при Т = 0 или 20 ⁰С);

4) диапазон преобразования;

5) погрешность.

Рассмотрим наиболее часто применяемые группы резистивных преобразователей.