Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Принцип действия проволочных тензодатчиков



Принцип работы проволочного тензодатчика основан на изменении активного сопротивления проволоки при ее деформации. Изменение активного сопротивления проволоки происходит по двум причинам: во-первых, изменяются геометрические размеры проволоки (длина l, сечение s); во-вторых, при деформации изменяется удельное сопротивление ρ материала проволоки. А эти величины и определяют активное сопротивление проволоки:

(1)

Рассмотрим (рис. 1) провод длиной l, радиусом r, сечением и объемом , который при деформации (растяжении) под влиянием силы F получает удлинение dl и уменьшение радиуса dr. Следовательно, новый объем проволоки

(2)

Пренебрегая бесконечно малыми высших порядков [вида , ], получим

откуда приращение объема

(3)

1. Деформация провода

Преобразуем уравнение (3), помножив и поделив вычитаемое на и заменив на s:

(4)

где — коэффициент Пуассона, характеризующий изменение размеров проволоки при растяжении; для металлов . Если бы материал не изменял объем при растяжении, то и . Таким образом, реальные металлы изменяют свой объем, а следовательно, они претерпевают и внутриструктурные изменения: очевидно меняется плотность материала и его удельное сопротивление.

Для определения изменения сопротивления проволоки при растяжении продифференцируем уравнение (1), полагая, что все входящие в него члены зависят от усилия F.

Напомним формулу для дифференцирования произведения функций

и для дифференцирования частного функций

Используя эти правила дифференцирования, записываем

(5) Продифференцируем также выражение для объема проволоки

:

(6)

Сравнивая (6) и (4), получаем

(7)

Подставляя (7) в (5), имеем

(8)

Выражение для относительного изменения сопротивления получим, разделив (8) на (1):

(9)

Чувствительность проволочного тензодатчика определяем как отношение величины относительного изменения сопротивления по (9) к относительному изменению линейного размера:

(10)

Обозначим третье слагаемое в (10) через коэффициент т, учитывающий изменение удельного сопротивления, связанное с изменением размеров

Тогда чувствительность

(11)

Слагаемое для металлов может иметь максимальное значение 1,8 (при ). Но чувствительность для некоторых сплавов превышает 2. Это как раз и означает, что т > 0, т. е. при деформации изменяется удельное сопротивление.

В табл. 1 приведены характеристики некоторых сплавов, используемых для проволочных тензодатчиков. Следует иметь в виду, что деформация не является единственной причиной изменения сопротивления тензодатчика. Сопротивление меняется и в зависимости от температуры. Это явление используется в термосопротивлениях. Очевидно, для уменьшения температурной погрешности тензодатчика его материал должен иметь высокую чувствительность Sд при малом температурном коэффициенте расширения и малом значении термоЭДС при контакте с медными соединительными проводами. В табл. 1 приведены пределы изменения характеристик материалов проволочных тензодатчиков, поскольку эти характеристики зависят не только от состава сплава, но и от технологии изготовления.

Тензочувствительность полупроводников во много раз больше тензочувствительности металлов.




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.