Тензорезисторы

Тензорезисторы

В основе работы тензорезисторов заложен принцип изменения сопротивления проводника при изменении его длины и сечения в результате растяжения или сжатия. Это явление, известное под названием тензоэффекта, широко используется для измерения деформаций всевозможных конструкций, а также для определения механических усилий, давлений, крутящих моментов и других механических величин.

Тензорезисторы изготавливают из тонкой константановой проволоки или фольги (решетка), которую вклеивают между двумя слоями изоляционной пленки – основы тензорезистора (рис.2.8).Рис.2.8. Конструкция проволочного тензорезистора

Тензорезисторы приклеивают к  поверхностям деталей,  подвергаемым деформации (рис.2.9).

Рис.2.9. Установка тензорезисторов

При деформации детали, например консольной балки, под воздействием внешней силы ее верхняя поверхность растягивается, нижняя – сжимается (рис.2.9,а). Следовательно, сопротивление верхнего тензорезистора будет увеличиваться, а нижнего – уменьшаться пропорционально амплитуде деформации.

В датчиках давления сыпучих материалов или жидкостей (рис.2.9,б) применение верхнего тензорезистора невозможно в принципе. Что касается тензорезистора, наклеенного на нижнюю сторону мембраны, то его сопротивление будет увеличиваться при росте внешней силы.

Способность тензорезистора изменять собственное сопротивление при деформации характеризуется            значением коэффициента тензочувствительности.

ΔR

К =      ,           (2.2)

R ε

где R   – сопротивление тензорезистора, Ом;

ΔR – изменение сопротивления, Ом;

ε          относительная деформация тензорезистора.

L1 – L0

ε =       ,           (2.3)

L0

где L0  и  L1  соответственно длина тензорезистора до и после деформации, м.

19

Проволочные тензорезисторы, применяемые   в системах автоматизации, имеют значение коэффициента тензочувствительности Кпров. = 2,0.

В настоящее время широкое применение находят полупроводниковые тензорезисторы – гедисторы, имеющие коэффициент тензочувствительности  Кгед. = 200, что позволяет производить измерение незначительных усилий и деформаций. Однако ввиду своей хрупкости гедисторы не могут быть использованы при измерении значительных относительных деформаций.

Для обработки сигналов тензометрических датчиков применяют тензоусилители – биполярные усилители постоянного тока, имеющие высокостабильные параметры питания и усиления и обеспечивающие возможность подключения тензодатчиков по полумостовой (рис.2.10,а) или по мостовой схеме (рис.2.10,б).

Рис.2.10. Схемы подключения тензометрических датчиков