Металлический проводник тензодатчика, его основа и материал конструкции, к которой прикреплен датчик, все должны иметь один и тот же коэффициент теплового расширения. Если соответствующие коэффициенты не равны, то вследствие изменения температуры будет наблюдаться кажущаяся деформация. Кроме того, дополнительно появится кажущаяся деформация, вызванная отличным от нуля температурным коэффициентом сопротивления используемого материала проводника. Поэтому часто применяют второй тензодатчик, компенсирующий эти эффекты. Второй датчик расположен так, чтобы подвергаться тем же самым (тепловым) возмущениям, но не испытывать никаких усилий (так называемый пассивный или фиктивный тензодатчик, см. рис. 3.5(а)). Датчики включены в мост Уитстона в местах расположения резисторов R1 и R4 на рис. 3.5(d). Таким образом, влияние большинства мешающих воздействий может быть значительно уменьшено.
Рис. 3.5(b) иллюстрирует метод измерения изгиба консольной балки. Рис. 3.5(с) показывает способ измерения скручивания вала с помощью четырех тензодатчиков, прикрепленных к валу под углом 45° к оси скручивания. Наконец, рис. 3.5(d) изображает схему моста Уитстона для компенсации мешающих воздействий. Если тензодатчики R1, R2,, R3 и R4 соединены так, как показано, то измерение линейной деформации (а) будет нечувствительно к температуре, измерение изгиба (b) — к растяжению и температуре, а измерение скручивания (с) — даже к растяжению, изгибу, температуре и температурному градиенту вдоль вала. NB: В случаях (а) и (b) резисторы моста R2
|
Измерительные приборы в электрических измерениях |
Рис 3 5 Измерение линейной деформации, изгиба и скручивания с компенсирующими тензодатчиками в мосте Уитстона. (а) Компенсация при измерении линейной деформации. (b) Компенсация при измерении изгиба (с) Измерение крутящего момента. (d) Измерительный мост и R3 являются постоянными резисторами, сопротивление которых выбирается из соображений максимальной чувствительности моста (см раздел 3 3 3).
Емкостные датчики смещения
Емкость С является функцией расстояния d
между электродами датчика, площади
электродов А и диэлектрической проницаемости 
диэлектрика
между электродами:
C = C(d,A,ε).
Очевидно, что имеются три метода реализации емкостного датчика смещения: можно изменять d, А или ε. Эти три метода проиллюстрированы на рис. 3.6. Если выбрать конденсатор с плоскими параллельными пластинами, разнесенными на расстояние x и пренебречь всеми краевыми эффектами, то емкость такого датчика с параллельными пластинами равна:
 |
3.2 Входные преобразователи
Однако, этот датчик нелинеен и имеет гиперболическую передаточную характеристику, как показано на рис. 3.6(а). Этот тип датчика часто применяют для измерения малых приращений смещения без контакта с измеряемым объектом. Характеристика датчика обычно линеаризируется путем применения балансной схемы. Пример уже был дан на рис. 3.1(b).
 |
Теперь датчик имеет линейную зависимость от x. Обычно этот тип датчика реализуется в виде поворотного конденсатора для измерения угловых смещений, а не в виде варианта со сдвигом, приведенного на рис. 3.6(b). Конструкция с поворотным конденсатором применяется также в качестве выходного преобразователя для измерения электрических напряжений (емкостной вольтметр).
Для плоского конденсатора изменение положения диэлектрика приводит к следующему результату:
 |
Сила, которую измеряемый объект должен приложить к емкостному датчику, чтобы переместить электроды, очень мала. Будем полагать эту силу F(x) положительной, когда она имеет направление, при котором х увеличивается. Если пренебречь всеми потерями (из-за трения, сопротивления и т. д.), то отдаваемая измеряемым объектом механическая энергия dEm , при
Рис. 3.6. Емкостной датчик смещения: (а) с изменяемым расстоянием между электродами; (b) с изменяемой площадью электродов; (с) с изменяемым диэлектриком.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.