Тензодатчики.

Деформация – изменение длины, отнесенное на единицу длины элемента.

Тензодатчики измеряют результат действия силы, то есть фактически механическое напряжение или смещение. При этом деформация, вызванная механическим воздействием, преобразуется в изменение электрического сопротивления. Тензодатчики выпускаются разных размеров (min 0,025 см в длину), при этом они могут измерять деформации до 10^-6 см. Они могут располагаться на поверхности или же могут быть вмонтированы в материал, деформация которого измеряется.

Имеются три типа тензодатчиков:

• Проволочные;

• Фольговые;

• Полупроводниковые;

Проволочные могут быть наклеиваемыми и не наклеиваемыми. Полупроводниковые разделяются на наклеиваемые и диффузионные.

Принцип действия фольговых и проволочных тензодатчиков заключается в том, что когда деталь подвергается напряжению, она изменяет свою длину и свое поперечное сечение. Это сопровождается изменением электрического сопротивления:

Где, l – длина, А – площадь сечения, ρ – удельное сопротивление

Чувствительность тензодатчика определяется, как отношение относительного изменения сопротивления к относительному изменению длины. Она обозначается коэффициентом тензочувствительности:

K = 2÷5;

В полупроводниковых тензодатчиках механическое воздействие вызывает деформацию кристаллической решетки, то есть возникает пьезоэлектрический эффект, при этом наблюдается значительно большее изменение сопротивления, чем в металлических датчиках (K = 50÷200).

Проволочный тензодатчик может быть наклеиваемым или ненаклеиваемым. Ненаклеиваемый тензодатчик обычно состоит из четырех проволочных секций намотанных на рамки. Рамки ориентированы так, что давление нормальное к их плоскости будет вызывать деформацию в двух секциях, не затрагивая при этом две другие. Проволочные секции могут быть соединены так, что образуют четыре плеча моста, обеспечивающие увеличение чувствительности и степени температурной компенсации. Давление в 1000 кг/см² будет вызывать деформацию около 0,1% от длины датчика, а мостовые конструкции обеспечивают ее обнаружение.

Ненаклеиваемые тензодатчики менее чувствительны, чем наклеиваемые и имеют большие габариты. Они обычно используются в приборах, в которых представляют собой часть другого устройства, например, силового элемента.

Наклеиваемые тензодатчики изготавливаются из проволоки диаметром 0,0025 см или меньше, которая расположена зигзагообразно. Проволока укрепляется на держателе, который обеспечивает механическую жесткость и постоянство размеров. Держатель может быть выполнен из пленки или смолы. Он может образовывать постоянную часть датчика или быть временным.

В первом случае датчик должен иметь толщину незначительно превышающую диаметр проволоки, чтобы обеспечивать механический контакт с поверхностью, на которую наклеивается. Если держатель является временным, то он удаляется перед использованием датчика. Преимуществом такого варианта, улучшение механического и теплового контакта, между датчиком и образцом к которому он приклеен.

Хотя датчики реагируют в основном на деформацию вдоль их длины, они имеют также поперечную чувствительность. Длинный и узкий датчик измеряет деформацию только в одном направлении. А петлеобразная конструкция увеличивает его длину при сохранении малых габаритов. Деформация может быть измерена в нескольких направлениях с помощью розеточной конструкции или конструкции в виде розетки. Розетка может быть многослойной, то есть состоять из отдельных элементов, наложенных друг на друга или планарной. В этом случае элементы не перекрываются.