Особенности включения тензодатчиков

В тензометрительной технике используются две схемы включения датчиков: потенциометрическая и мостовая.

При использовании потенциометрической схемы регистрируется лишь переменная составляющая измеряемой деформации.

Наиболее распространенной схемой включения тензодатчиков является мостовая схема, причем в зависимости от назначения аппаратуры используются схемы балансного моста и небалансного моста.

В таблице 1 приведены различные схемы подключения тензодатчиков, исключающих влияние различных факторов на измерения, например, влияние температуры.

Таблица 1 – схемы подключения тензодатчиков

Наименование	Пример	Схема	Выход
Один активный тензорезистор, двухпроводная схема подключения. Применима при малых изменениях температуры. Без термокомпенсации.. Изгиб также влияет на измерения.
1 активный тензорезистор 2-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 1			e0 = (E /4)·Ks· ε0 Ks – K-фактор ε0 – деформация E – питание моста e0 – выходное напряжение Rg – сопротивление тензорезистора R – постоянное сопротивление
Один активный тензорезистор, трехпроводная схема подключения. Без термокомпенсации. Температурная погрешность кабеля исключена. Изгиб влияет на измерения.
1 активный тензорезистор 3-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 1			e0 = (E /4)·Ks· ε0
Два активных тензорезистора, трехпроводная схема включения. Без термокомпенсации. Деформация изгиба исключена. Температурная погрешность кабеля исключена.
Двойная. 1 активный тензорезистор 3-х проводная схема включения (для исключения деформации изгиба) Число тензорезисторов: 2			e0 = (E /4)·Ks· ε0 Rg1.. деформация – ε1 Rg2.. деформация – ε2 ε0 = (ε1+ε2)/2 R – постоянное сопротивление R = Rg1 + Rg2
Два тензорезистора: активный и компенсационный. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена.
2 активных тензорезистора (активный + компенсационный) Число тензорезисторов: 2			e0 = (E /4)·Ks· ε0 Ks – K-фактор ε0 – деформация E – питание моста e0 – выходное напряжение Rg1..деформация – ε1 R – постоянное сопротивление Rg2..деформация – 0
Два активных тензорезистора (ортогональное расположение). Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена.
Ортогональная 2 активных тензорезистора Число тензорезисторов: 2			e0 = ((1+ ν) E /4)·Ks· ε0 ν – коэффициент Пуассона Rg1 Rg2 – сопротивление транзисторов Rg1.. деформация – ε0 Rg2.. деформация – νε0 R – постоянное сопротивление
Два активных тензорезистора. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация сжатия/растяжение исключена.
2 активных тензорезистора (для деформации изгиба) Число тензорезисторов: 2			e0 = (E /2)·Ks· ε0 Rg1.. деформация – ε0 Rg2.. деформация – -ε0 R – постоянное сопротивление
Два активных тензорезистора. Оппозитная схема. Без термокомпенсации. Деформация изгаба исключена подключением в противоположных направлениях.
Оппозитная. 2 активных тензорезистора 2-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 2			e0 = (E /2)·Ks· ε0 Rg1.. деформация – ε0 Rg2.. деформация – ε0 R – постоянное сопротивление
Два активных тензорезистора. Оппозитная схема. Без термокомпенсации. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация изгиба исключена.
Оппозитная. 2 активных тензорезистора 3-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 2			e0 = (E /2)·Ks· ε0 Rg1.. деформация – ε0 Rg2.. деформация – ε0 R – постоянное сопротивление
Четыре активных тензорезистора. Применима для измерений деформации изгиба. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация сжатия/растяжения исключена.
4 активных тензорезистора (для измерений деформации изгиба) Число тензорезисторов: 4			e0 = E ·Ks· ε0 Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0 Rg2, Rg4 – деформация изгиба – - ε0
Четыре активных тензорезистора. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена.
Ортогональная 4 активных тензорезистора Число тензорезисторов: 4			e0 = ((1+ ν) E /2)·Ks· ε0 ν - коэффициент Пуассона Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0 Rg2, Rg4 – деформация изгиба – - ε0
Четыре активных тензорезистора. Термокомпенсация. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация изгиба исключена.
Активные + компенсационные Схема 4/4 Число тензорезисторов: 4			e0 = (E /2)·Ks· ε0 Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0 Rg2, Rg4 – деформация изгиба – 0
Два активных тензорезистора. Применима для измерения деформации изгиба. Термокомпенсация. Температурная погрешность кабеля исключена.
2 активных тензорезистора (для измерений изгибающих деформаций) Число тензорезисторов: 2			e0 = (E /2)·Ks· ε0 Rg1.. деформация – ε0 Rg2.. деформация – - ε0 R – постоянное сопротивление
Четыре активных тензорезистора. Применима для измерения деформации изгиба. Термокомпенсация. Температурная погрешность кабеля исключена.
4 активных тензорезистора (для измерений изгибающих деформаций) Схема 4/4 Число тензорезисторов: 4			e0 = E ·Ks· ε0 Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0 Rg2, Rg4 – деформация изгиба – - ε0
Четыре активных тензорезистора. Применима для измерения общей деформации. Без термокомпенсации.
4 активных тензорезистора (для измерения суммарной деформации) Число тензорезисторов: 4			e0 = (E /2)·Ks· ε0 ε0 = (ε1+ε2 + ε3+ε4)/2 R – постоянное сопротивление R = Rg1 = Rg2 = Rg3 = Rg4

ВОПРОСЫ:

1. Что представляет собой тензорезисторный измерительный преобразователь? Для измерения каких неэлектрических величин он используется?

2. Каков принцип действия тензорезисторного измерительного преобразователя?

3. Какие материалы используются для изготовления тензорезисторных измерительных преобразователей? Каковы технические требования к этим материалам?

4. Каковы особенности применения тензорезисторных измерительных преобразователей по сравнению с другими ИП?

5. Как осуществляется температурная компенсация в схемах с тензорезисторными измерительными преобразователями?

6. Нарисуйте простейшие схемы включения тензорезисторных измерительных преобразователей.