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

Фольговые, пленочные, угольные и полупроводниковые тензодатчики



Фольговые тензодатчики изготовляют методом фотохимического травления. Решетка такого датчика выполняется из разных сплавов (медь с никелем, серебро с золотом и др.), которые обеспечивают достаточную чувствительность и в то же время имеют надежное сцепление (адгезию) с изоляционной основой, на которой выполняется датчик.

Пленочные тензодатчикиизготовляют путем напыления слоя германия, теллура, висмута или сульфида свинца на эластичное изоляционное основание из слюды или кварца.

В отличие от проволочных, фольговые и пленочные тензодатчики имеют решетку не круглого, а прямоугольного сечения с очень большим отношением ширины к высоте. По сравнению с проволочными они имеют ряд преимуществ. Благодаря большой площади соприкосновения токопроводящих полосок датчика с деталью обеспечиваются хорошие условия теплоотдачи. Это позволяет в несколько раз повысить плотность тока фольговых датчиков и в десятки раз — плотность тока пленочных датчиков (до 103 А/мм2). Благодаря большому отношению периметра сечения плоской полосы к площади ее сечения улучшается восприимчивость к деформации и точность ее измерения. Чувствительность пленочных датчиков достигает 50. Благодаря увеличенному сечению концов фольговой и пленочной решетки увеличивается надежность пайки (или приваривания) выводов датчика.

Фольговые датчики имеют толщину проводящего покрытия 3—15 мкм. Сопротивление фольговых датчиков находится в пределах от 30 до 300 Ом. Фотохимический способ позволяет выполнить любой рисунок решетки, что также является достоинством фольговых датчиков. На рис. 4 показаны различные типы фольговых тензодатчиков: а — предназначен для измерения линейных перемещений; б — розетка из двух датчиков, позволяющая измерять деформации в двух взаимно перпендикулярных направлениях; в — датчик, предназначенный для наклеивания на мембрану и измерения давления.

Рис. 4. Фольговые тензодатчики

Для измерения механических усилий и напряжений используются и угольные датчики. Их работа основана на зависимости активного сопротивления угольных (или графитовых) контактов от силы контактного сжатия. Устройство угольного датчика показано на рис. 5, а. Угольные диски 3 зажимаются между прижимным винтом 6 и упором 5, воспринимающим измеряемое усилие F. Давление на угольные диски 3 передается через металлические диски 7, изоляционные прокладки 4 и медные прокладки 2, имеющие выводы для включения датчика в измерительную схему.

Активное сопротивление Rд угольного столбика складывается из внутреннего сопротивления шайбы Ri и переходного контактного сопротивления между шайбами Rк:

Рис. 5. Угольный датчик для измерения усилия

(12)

Внутреннее сопротивление диска определяется электрическими свойствами материала дисков и не зависит от усилия F. Удельное сопротивление электродных углей составляет, например, 30—150 Ом мм2/м. Переходное контактное сопротивление зависит от усилия F следующим образом:

(13)

где к — коэффициент, зависящий от свойств материала шайб. Подставляя (12) в (13), получим

(14)

Зависимость сопротивления угольного датчика от усилия показана на рис. 5, б. Характеристика имеет небольшую петлю гистерезиса при прямом и обратном ходе из-за некоторого залипания угольных дисков. При небольших усилиях (F < F0) из-за слабого контакта между дисками статическая характеристика угольного датчика имеет зону неопределенности. Для устранения этой зоны неопределенности и служит прижимный винт 6, обеспечивающий начальное усилие сжатия F0.

Для измерения упругих деформаций используются угольные датчики тензолитового типа. Изготовляются они из угольного (графитового) порошка или сажи, смешанной с изолирующим лаком (бакелит или шеллак). Такая масса называется тензолитом.

Рис. 6. Тензолитовый угольный датчик

Выполняются угольные тензометрические датчики (рис. 6) в виде стержней 1 диаметром около 1 мм с медными выводами. На контролируемую деталь наклеивают полоску изоляционной бумаги 2, а к бумаге приклеивают стержень. При деформации детали стержень также деформируется. Происходит изменение плотности контакта, между частицами угля, и, следовательно, сопротивление датчика изменяется: при сжатии — уменьшается, при растяжении— увеличивается. Относительная чувствительность тензолитового датчика определяется, как и для проволочных тензодатчиков, по формуле . Она не является постоянной величиной из-за нелинейной зависимости (см. рис. 5, б) и может достигать больших величин (до 20).

В полупроводниковых тензодатчиках используются кристаллические полупроводниковые материалы. Принцип действия их такой же, как и у проволочных тензодатчиков: изменение активного сопротивления из-за механической деформации самого проводника и изменения удельного сопротивления. Но если в металлических проводниках главным является изменение размеров [коэффициент μ в уравнении (11)], то в металлических полупроводниках главным является изменение удельного сопротивления [коэффициент т в уравнении (11)].

Наиболее заметен тензоэффект в таких полупроводниках, как германий Ge, кремний Si, соединения индия In, галлия Ga. Для них можно на практике считать, что . Чувствительность полупроводникового тензодатчика зависит от ориентировки действия сил (кристаллографического направления). Влияют на чувствительность также наличие примесей и температура.

Наибольшее распространение получили германиевые и кремниевые тензодатчики, причем последние способны работать при высоких температурах (до 540 °С) и больших механических нагрузках.




Поиск по сайту:

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