Области применения и типы датчиков

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 К_Т) 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 К_Т 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?