рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Приборостроение
/
Тензорезистивные преобразователи

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Тензорезистивные преобразователи

Тензорезистивные преобразователи - раздел Приборостроение, АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ В Основе Работы Тензорезистивных Преобразователей Перемещений Лежит Тензоэффе...

В основе работы тензорезистивных преобразователей перемещений лежит тензоэффект (лат. tendere – натягивать, напрягать), который заключается в изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников при их упругой механической деформации.

Количественно тензоэффект принято характеризовать коэффициентом относительной тензочувствительности, который определяется выражением

где ε_R = ∆R/R – относительное изменение электрического сопротивления; ε_l= ∆l/l– относительное изменение длины; R и l – сопротивление и длина; ∆R и ∆l– приращения сопротивления и длины.

Выражение для коэффициента тензочувствительности справедливо только в том случае, если при деформации не изменяется объем проводника. В действительности тензоэффект связан как с изменением объема проводника или полупроводника при деформации, так и с изменением их удельного сопротивления. Поэтому коэффициент тензочувствительности описывается выражением

где µ – коэффициент Пуассона; – постоянная, зависящая от изменения удельного сопротивления при деформации; ρ и ∆ρ – удельное сопротивление и его приращение.

Установлено, что для металлов << (1 + 2µ), а само значение (1 + 2µ) для металлов составляет 1,48–1,80 (µ для металлов равно 0,24–0,40). Для полупроводников, напротив, >>(1 + 2µ), поэтому с достаточной точностью для полупроводников можно считать, что S ≈ m, а само значение S составляет 100–120.

Изменение удельного сопротивления особенно значительно при деформации полупроводников, что связано с изменением энергии электронов, находящихся в поле кристаллической решетки, с изменением ширины запрещенной зоны полупроводника, подвижностью носителей зарядов, а также рядом других явлений. Изменение удельного сопротивления проводников и полупроводников при деформации называется пьезорезистивным эффектом.

Конструктивно тензорезистивные преобразователи изготовляют ненаклеиваемыми («свободными»), наклеиваемыми и интегральными.

«Свободные» тензорезистивные преобразователи выполняют из одной или ряда проволок (рис. 7.2, а, б), закрепленных на изоляторах между неподвижной основой и движущимся элементом контроля. Входной величиной таких преобразователей является весьма малое перемещение (деформация) проволок, возникающее под действием силы F.

Наиболее распространенными являются наклеиваемые тензорезистивные преобразователи. Здесь на подложку, представляющую собой полоску бумаги, слюды, стекла, паковую пленку и т. д., зигзагообразно укладывают тонкую проволоку (рис. 7.2, в) диаметром 0,02–0,05 мм или наносят фольгу или пленку (рис. 7.2, г). Проволока, фольга или пленка являются тензорезисторами и называются решетками. Сверху тензорезисторы покрывают защитными слоями лака. Такие преобразователи, будучи приклеенными к испытуемому объекту, воспринимают деформации его поверхности и изгибаются относительно оси Х–Х. При этом изменяется электрическое сопротивление.

Рис. 7.2. Схемы тензорезистивных ненаклеиваемых (а и б) и наклеиваемых проволочных (в) и фольговых (г) преобразователей: 1 – тензопроволока; 2 – изоляторы; 3 – выводы; 4 – скобы; 5 – подложка; 6 – защитный слой; 7–тензорезистор; 8 – разметка осей

Электрическое сопротивление тензорезистивных преобразователей измеряют соответствующими средствами измерений, описанными в гл. 3. Фольговые тензорезистивные преобразователи изготовляют с использованием фотохимического процесса, который широко применяется в полиграфической промышленности, толщина фольги составляет 4–12 мкм. При изготовлении пленочных тензорезистивных преобразователей применяют процесс вакуумной возгонки тензочувствительного материала с последующей конденсацией его паров на подложке. Они могут иметь толщину менее 1 мкм. Материалом для проволочных и фольговых тензорезисторов чаще всего служит специальный сплав, называемый тензометрическим константаном, а также другие сплавы: константан, копель, манганин, нихром и др.

Для изготовления пленочных тензорезисторов используют также полупроводниковые материалы, в том числе германий и кремний.

Технологии изготовления фольговых и пленочных тензорезисторов позволяют создавать решетки, имеющие любой рисунок, что является существенным преимуществом при решении ряда измерительных задач.

К объекту измерений тензорезистивные преобразователи приклеивают различными клеящими составами – клеями, лаками и цементами.

Интегральные тензорезистивные преобразователи содержат упругий элемент, изготовленный из кремния или сапфира, на поверхности которого методом планарной технологии выращен тензорезистор. В данном случае тензорезистор «сцепляется» с материалом подложки (упругого элемента) за счет внутримолекулярных сил, что практически исключает все погрешности, связанные с передачей деформации от подложки к тензорезистору.

Основными характеристиками тензорезистивных преобразователей, наряду с коэффициентом тензочувствительности S являются: база А – длина петли решетки (ее значение составляет 0,4–150 мм); ширина петли В; номинальное сопротивление R, величина которого для проводников тензорезистивных преобразователей 10–1000, для полупроводниковых – 50–10 000 Ом; температурный коэффициент чувствительности; погрешность ± (0,2–15) %.

Для компенсации изменений сопротивления тензорезистором от температуры обычно используют электрические измерительные мосты (см. гл. 3), содержащие в смежных плечах два (четыре) одинаковых тензорезистора, один (два) из которых является измерительным, а другой (два других) – компенсационным, поставленный в одинаковые с рабочим тензорезистором тепловые условия, но не воспринимающий деформацию.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Тема... АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Принципы и средства электрических измерений...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тензорезистивные преобразователи

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Электромеханические измерительные приборы
Электромеханические измерительные приборы являются аналоговыми средствами измерений. В их работе используется метод прямого измерительного преобразования. Принцип действия электро-механических изме

Магнитоэлектрические измерительные приборы.
Принцип действия магнитоэлектрических измерительных приборов состоит во взаимодействии магнитного поля проводника, по которому протекает измеряемый электрический ток, с магнитным полем постоянного

Электромагнитные измерительные приборы
Принцип действия электромагнитных приборов состоит во взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой протекает измеряемый электрический ток, с ферромагнитным сердечни

Электростатические измерительные приборы.
Принцип действия электростатических измерительных приборов основан на взаимодействии двух электрически заряженных тел. На рис. 5 приведена конструкция электростатического измерительного прибора. Ос

Электродинамические измерительные приборы.
Принцип действия электродинамических измерительных приборов состоит во взаимодействии магнитных полей неподвижной и подвижной катушек, по которым протекают измеряемые токи (рисунок 6). &nb

Аналоговые электронные вольтметры
Принцип действия аналоговых электронных вольтметров состоит в усилении сигнала измеряемого напряжения и измерении сигнала, полученного в результате этого усиления. Они являются обычно приборами пря

Аналоговые электронные частотомеры.
Принцип действия одного из наиболее распространенных аналоговых электронных частотомеров состоит в накапливании на конденсаторе электрического заряда, пропорционального измеряемой частоте электриче

Аналоговые электронные омметры
В основе работы электронных омметров лежит преобразование измеряемого сопротивления в напряжение постоянного тока, усиление и измерение этого напряжения. Омметры предназначаются для измерений актив

Цифровые электронные измерительные приборы
Цифровые электронные измерительные приборы - это измерительные приборы, в которых входной измеряемый электрический сигнал преобразуется в дискретный электрический выходной сигнал и представляется в

Цифровые частотомеры
Принцип действия цифровых частотомеров основан на преобразовании переменного напряжения, частоту которого нужно измерять, в последовательность однополярных импульсов с частотой следования, равной,

Медицинские электроизмерительные приборы
Медицинские электроизмерительные приборы - это измерительные устройства, предназначенные для измерений и регистрации во времени электрических потенциалов (биопотенциалов), возникающих при протекани

Электрокардиографы
Электрокардиограф - это медицинский электроизмерительный прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность потенциалов между характерными точками поверхности тела человека. Появление этих

Электроннолучевой осциллограф
Прибор для наблюдения функциональной связи между двумя или несколькими величинами (параметрами и функциями; электрическими или преобразованными в электрические). Для этой цели сигналы параметра и ф

Устройство и принцип работы кинескопа.
В качестве измерительных систем помимо осциллографа, также может использоваться телевизионный кинескоп (рисунок 15), который работает по следующему принципу:

Угол отклонения луча
Углом отклонения луча ЭЛТ называется максимальный угол между двумя возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещё видно светящееся пятно. От величины угла зависит

Ионная ловушка
Так как внутри ЭЛТ невозможно создать идеальный вакуум, внутри остаётся часть молекул воздуха. При столкновении с электронами из них образуются ионы, которые, имея массу, многократно превышающую ма

Задержка подачи напряжения на анод либо модулятор
В телевизоре, строчная развёртка которого выполнена на лампах, напряжение на аноде кинескопа появляется только после прогрева выходной лампы строчной развёртки и демпферного диода. Накал кинескопа

Принцип работы телевизионного приемника
Прежде чем сигнал попадает на кинескоп, он проходят ряд блоков. Структурная схема телевизионного приемника показана на рисунке 16.

Принцип действия универсальных осциллографов
Упрощенная функциональная схема универсального осциллографа представлена на рис. 5. Рис. 5. На ЭЛТ обозна

Основные характеристики осциллографов. Основные параметры канала Y.
1. Коэффициент отклонения – отношение амплитуды входного сигнала к видимому отклонению луча. . 2. Полоса пропускания

Основные параметры канала Х.
Коэффициент развертки – отношение времени сигнала к отклонению луча, вызванному направлением развертки за это время. Например: для

Измерение частоты по фигурам Лиссажу.
Чтобы измерить частоту периодического переменного напряжения при помощи осциллографа С1-5 необходимо: 1. Подать напряжение на вход Y. Установить переключатель режима развё

Светолучевой осциллограф
Шлейфовый осциллограф, светолучевой, вибраторный осциллограф, прибор для визуального наблюдения и автоматической регистрации фотографическим методом физических процессов (например,

Устройство и принцип работы кинескопа
В качестве измерительных систем помимо осциллографа, также может использоваться телевизионный кинескоп, который работает по следующему принципу :

Принцип работы телевизионного приемника
Но прежде чем сигнал попадает на кинескоп, он проходят ряд блоков, Рис.2.4 Структурная схема телевизионного приемника

Медицинские электроизмерительные приборы
Медицинские электроизмерительные приборы — это измерительные устройства, предназначенные для измерений и регистрации во времени электрических потенциалов (биопотенциалов), возникающих при протека

Электрокардиографы
Электрокардиограф — это медицинский электроизмерительный прибор, с помощью которого измеряют и регистрируют разность потенциалов между характерными точками поверхности тела человек

Устройство и принцип работы
Принцип действия прибора основан на прямом усилении и регистрации в виде кривой (электрокардиограммы) напряжения сигналов, снимаемых с электродов, наложенных на тело пациента. Электрокарди

Резистивные преобразователи
В работе резистивных преобразователей используют различные эффекты, вызывающие изменение активного электрического сопротивления под действием перемещения. Простейшим резистивным преобразов

Емкостные преобразователи
В работе емкостных измерительных преобразователей используется изменение емкости конденсатора при воздействии линейных или угловых перемещений на один из его электродов. На рис. 7.3 приведены схемы

Индуктивные преобразователи
В работе индуктивных преобразователей используется изменение индуктивности некоторой магнитной системы при воздействии на ее элементы перемещений или возникновении деформации этих элементов.

Трансформаторные преобразователи
В работе трансформаторных (взаимоиндуктивных) измерительных преобразователей используется изменение под действием перемещения индуктивной связи между двумя системами обмоток, одна из которых (перви

Основные положения хроматографии
Хроматография – это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами –подвижной и неподвижной. Неподвижной (

Газовая хроматография
Газовая хроматография – метод разделения летучих, термостабильных соединений. Этим требованиям отвечает около 5% известных органических соединений, но именно эти соединения

Структура хроматограммы.
Рис.12.4 Типичная хроматограмма. Прохождение в детекторе газа-носителя без пробы на хроматограмме отражается фо

Развития хроматографии в Йошкар-Оле
В октябре 1978 года в ОКБ приборов контроля и автоматики Главного управления микробиологической промышленности, расположенном в городе Йошкар-Ола, по приказу НПО «Биопрепарат» был создан конструкто

Кран-дозатор для газовых проб
Кран-дозатор для ввода газовых проб предназначен для ввода в хроматограф газа, находящегося под избыточным давлением. Краны отличаются количеством ходов (4, 6, 8, 10, 12) и имеют два положения «Отб

Модуль ДТП (детектор по теплопроводности)
Модуль предназначен для анализа методом газовой хроматографии с насадочными колонками большинства органических соединений, в т.ч. постоянных газов, легких углеводородов, спиртов и спиртсодержащих с