Тензодатчик
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Тензодатчик

Тензодатчик, вимірювальний перетворювач деформації твердого тіла, що викликається механічною напругою, в сигнал (зазвичай електричний), призначений для подальшої передачі, перетворення і реєстрації. Найбільшого поширення набули Т. опори, виконані на базі тензорезісторов (ТР), дія яких заснована на їх властивості змінювати під впливом деформації (розтягування або стискування) свій електричний опір (див. Тензорезістівний ефект ) . Конструктівно ТР є або гратами ( мал. 1 ), виготовленими з дроту або фольги (з константана, ніхрому, різних сплавів на основі Ni, Мо, Pt), або пластинкою з напівпровідника, наприклад, Si. ТР механічно жорстко сполучають (наприклад приклеюють, приварюють) з пружним елементом Т. ( мал. 2 ) або кріплять безпосередньо на досліджуваній деталі. Пружний елемент сприймає зміни досліджуваного параметра х (тиск, деформації вузла машини, прискорення і т. п.) і перетворить їх в деформацію грат (пластинки) e( x ), що приводить до зміни опору ТР на величину D R (e) = ± k×R 0 × e, де R 0 початковий опір ТР, до — коефіцієнт тензочувствітельності (для дротяних Т. до   £ 2—2,5, для напівпровідникових до ~ 200). Т. опору зазвичай працюють в області пружних деформацій — при e £  10 -3 .

  Величина D R залежить не лише від e, але і від температури пружного елементу: D R (q) = а × Dq × R 0 , де Dq — зміна температури пружного елементу, а — температурний коефіцієнт відносної зміни опору ТР: для дротяних і фольгових ТР а = (2—7)×10 -3 K -1 . Для зменшення погрішності потрібне автоматичне введення поправок на температуру або термокомпенсация. Найбільш поширений метод «схемної» термокомпенсациі з використанням мостових ланцюгів . На мал. 3 показаний приклад включення в мостовий ланцюг два ідентичних ТР, що сприймають деформацію пружного елементу; при цьому D R 1 (e) і D R 2 (e) мають різні знаки, тоді як D R 1 (q) і D R 2 (q) — один і той же знак. Струм в діагоналі моста (вихідний сигнал Т.) за умови  визначається вираженням i аб = М-код ( R 1 × R 4 – R 2 × R 4 ) , де М-код — коефіцієнт пропорційності, R’ 1 і R'' 2 — опори тензорезісторов, рівні відповідно R 1 + D R 1 (e) + D R 1 (q) і R 2 – D R 2 (e) + D R 2 (q). Мостовий ланцюг з двома ТР дозволяє підвищити чутливість Т. в 2 рази, а з чотирма — в 4 рази в порівнянні з мостовим ланцюгом з одним ТР і забезпечує повну термокомпенсацию.

  Літ.: Турічин А. М., Електричні виміри неелектричних величин, 4 видавництва, М-коди.—Л., 1966; Глаговський Би. А., Півен І. Д., Електротензометри опору, 2 видавництва, Л., 1972.

  А. Ст Кочеров.

Мал. 3. Схема включення два тензорезісторов в мостовий ланцюг: R 1 + Dr 1 (e) + Dr 1 (q) і R 2 - Dr 2 (e) + Dr 2 (q) — опори тензорезісторов [DR(e) і DR(q) — зміни опорів тензорезісторов залежно від зміни деформації e і від температури q]; R 3 , R 4 — опори звичайних резисторів; i — струм в діагоналі моста; U — джерело живлення (постійного струму); В — підсилювач; Р — пристрій, реєструючий результат виміру.

Мал. 2. Схема тензорезісторного датчика: 1 — грати; 2 — пружний елемент; R1..., R4 — тензорезістори; х — вимірюваний параметр.

Мал. 1. Рещетки тензодатчиків: дротяні — петлева (а), вітковая (б) і з перемичками (в); фольгові — для зміни однієї компоненти деформації (г), трьох компонент (д) і кільцевих деформацій (е); 1 — дріт; 2 — виводи грат; 3 — перемички; S — база датчика.