Тензочувствительные преобразователи

В основу работы тензочувствительных преобразователей (тензорезисторов) положен тензоэффект, заключающийся в изменении активного сопротивления проводника (полупроводника) под действием вызываемого в нем механического напряжения и деформации. Если проволоку подвергнуть механическому воздействию, например растяжению, то сопротивление ее изменится. Относительное изменение сопротивления проволоки DR / R = S D l / l, где S – коэффициент тензочувствительности; D l / l – относительная деформация проволоки. Изменение сопротивления проволоки при механическом воздействии на нее объясняется изменением геометрических размеров (длины, диаметра) и удельного сопротивления материала.

Тензочувствительные преобразователи, широко применяемые в настоящее время (рис. 4.1.5), представляют собой тонкую зигзагообразно уложенную и приклеенную к полоске бумаги (подложке 1) проволоку 2 (проволочную решетку). Преобразователь включается в схему с помощью привариваемых или припаиваемых выводов 3. Преобразователь наклеивается на поверхность исследуемой детали так, чтобы направление ожидаемой деформации совпадало с продольной осью проволочной решетки.

Для изготовления преобразователей применяются главным образом проволока диаметром 0,02 – 0,05 мм из константана, имеющего коэффициент S = 1,9 – 2,1. Константан обладает малым температурным коэффициентом электрического сопротивления, что очень важно, так как изменение сопротивления преобразователей при деформациях, например, стальных деталей соизмеримо с изменением сопротивления преобразователя при изменении температурных условий. В качестве подложки используется тонкая (0,03 – 0,05 мм) бумага, а также пленка лака или клея, а при высоких температурах – слой цемента.

Рис. 4.1.6 Преобразователь газоанализатора, основанный на принципе измерения теплопроводности

Применяются также фольговые преобразователи, у которых вместо проволоки используется фольга. Чувствительный элемент преобразователя создается путем травления фольги. При травлении из фольги выбирается часть металла таким образом, что оставшийся металл образует чувствительный элемент необходимой формы и сопротивления.

Погрешности наклеиваемых тензорезисторов могут быть ± 1 %. Достоинства этих преобразователей: линейность функции преобразования, малые габариты и масса, простота конструкции. Недостатком их является малая чувствительность.

Используются тензорезисторы для измерения деформаций и других неэлектрических величин: усилий, давлений, моментов и др.