Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



пряжения моста. Принципиальная схема тензорезисторного прибора типа КСТЗ, в котором реализован этот метод и который предназначен для использования в силоизмерительных и весоизмерительных системах, приведена на рис. 4.13, й

Мост Ml включает в себя два или четыре тензорезистора. Вследствие технологического разброса значений их сопротивлений мост не уравновешен и имеет некоторое выходное напряжение. При нулевом значении измеряемой величины это напряжение компенсируется с помощью моста Mi подстроечными резисторами Ri и i?2- Результирующее напряжение и пропорционально измеряемой величине. Мост М служит для компенсации этого напряжения. Его выходное напряжение <7к включено встречно напряжению U. Разность напряжений U - усиливается усилителем А и подается на реверсивный двигатель РД. При этом ротор двигателя, вращаясь, через редуктор Р перемещает движок реохорда R и указатель прибора относительно шкалы. Перемещение движка реохорда производится так, чтобы уменьшалась разность и - Uii. Ротор останавливается, когда U - Ск = О, при этом движок реохорда занимает положение, соответствующее значению напряжения U, а указатель прибора - положение, соответствующее значению измеряемой величины. *

Мосты Ml, М2, М3 питаются от одного источника переменного напряжения, от различных обмоток трансформатора. При нестабильности источника питания напряжения Ui, U2, U3 изменяются пропорционально и равенство U= Uj не нарушается. Не изменяется и показание прибора. Основная погрешность измерения составляет ±0,5% от нормирующего значения, равного 2ДЛдх. где Ы1щах - максимальное значение приращения сопротивления плеча моста.

Погрешность тензорезисторных преобразователей. Тензорезисторы могут использоваться либо для измерения механических напряжений и деформаций, либо для измерения других механических величин: сил, давлений, ускорений и проч., когда деформация является промежуточной величиной преобразования. В первом случае для градуировки тензорезисторов из партии отбирают несколько штук и они наклеиваются на образцовую балку. С помощью гирь в балке создают определенные деформации е. По значениям деформаций и соответствующим им сопротивлениям рассчитывается чувствительность наклеенных тензорезисторов

S = {(R - Ro)IRo]le. (4.72)

Это значение принимается в качестве номинального для всей партии. Чувствительность других тензорезисторов той же партии может отличаться от номинальной на 2-10%.

Во втором случае тензорезисторы являются постоянными преобразователями датчика. Отклонение их чувствительности от номинального значения учитывается при градуировке прибора, и результирующая 134



погрешность прибора значительно меньше, чем в первом случае, и нахо-

дится в пределах 0,2-0,5%.

Л1огрешность может возникнуть вследствие температурных изменении сопротивления преобразователя. При изменении температуры оно изменяется как вследствие изменения удельного сопротивления материала, так и вследствие изменения натяжения из-за различных температурных коэффициентов удлинения тензорезистора и детали )3д, на которую он наклеен. Полное изменение сопротивления

ARj = До [а + 5(3д - P)]At, (4.73)

где До - сопротивление тензорезистора при нормальной температуре; S - его чувствительность; а - температурный коэффициент сопротивления; At - изменение температуры.

Температурный коэффициент сопротивления константана можно изменять, изменяя его термообработкуБлагодаря этому тензорезисторы можно изготавливать так, чтобы при наклейке на определенный материал его сопротивление не зависело от температуры. Такие тензорезисторы называются термокомпенсированными.

Температурная погрешность проводниковых тензорезисторов в основном имеет аддитивный характер. Для ее компенсации используются дифференциальные схемы. При измерении механических напряжений применяют схему первого типа с двумя или четырьмя тензорезистора-ми. Рабочие тензорезисторы наклеивают на исследуемую деталь вдоль ожидаемой деформации, а компенсационные - поперек нее. При измерении других величин, например силы, используется дифференциальная схема второго типа. При этом на силоизмерительную пружину с разных сторон наклеивают два тензорезистора, так что при изгибе пружины под действием силы один из них растягивается, другой - сжимается. В обоих случаях температурные условия и температурные изменения сопротивлений тензорезисторов одинаковы. Тензорезисторы включаются в смежные плечи моста, и это компенсирует температурную погрешность. Для увеличения чувствительности на силоизмерительную пружину можно наклеить четыре тензорезистора, причем преобразователи, воспринимающие деформации одного знака, должны включаться в противополЬжные плечи моста.

В тензорезисторных приборах высокой точности и для получения датчиков с унифицированными характеристиками, чтобы обеспечить их взаимозаменяемость, применяются мостовые схемы с нормирующими резисторами (рис. 4.14, а). На приведенной схеме R1 - R4 - тензорезисторы; Дg и Дg - резисторы, служащие для балансировки моста;

Д.,2 и Д2 - термозависимые резисторы для компенсации аддитивной температурной погрешности; Д и Д - резисторы, изменяя сопротивления которых, можно регулировать чувствительность датчика;





R2 ~ термозависимые резисторы, с помощью которых компенсируется температурное изменение чувствительности; и -Квых -резисторы, служащие для регулирования входного и выходного сопротивлений моста.

Фольговые нормирующие резисторы показаны на рис. 4.14, 6. Они сделаны так, что, обрывая ту или иную перемычку на фольговой рещет-ке, можно изменять значение сопротивления и тем самым регулировать параметры и характеристики тензорезисторного моста и прибора в целом. Резисторы Rq и изготовлены из константановой фольги, - из медной, i?j2 - из никелевой. При использовании мостовых схем с нормирующими резисторами погрешность датчиков с фольговыми тензорезисторами снижается до 0,03-0,05%, а у датчиков с полупроводниковыми тензорезисторами - до 0,1%.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [43] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.017