Резистивные преобразователи
Резистивный преобразователь представляет реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой величины. Он состоит из обмотки, нанесенной на каркас, и скользящей щетки. Форма каркаса может быть различна: круглая (для кругового углового перемещения), линейная или специальная (для нелинейного преобразователя). Провод из материала с высоким удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом - манганина или константана. В особо ответственных случаях используется сплав платины с иридием, а для работы при высоких температурах - фехраль. В качестве низкоомных датчиков используются реохорды - отрезок проволоки со скользящим контактом. Щетки изготавливают из пружинящей бронзы или специальных сплавов на базе серебра или платины.
Преимуществами реостатных датчиков являются простота конструкции, большой сигнал, возможность нелинейного преобразования, а недостатками - наличие скользящего контакта и дискретность функции преобразования из-за скачкообразного изменения сопротивления от витка к витку. Максимальная погрешность преобразования
Δr
γ ═ ─── ,
r
где Δr - сопротивление одного витка; r - полное сопротивление преобразователя.
Измерение сопротивления преобразователя чаше всего осуществляется мостовой схемой. На рис. 11.1 показана схема измерения уровня жидкости с помощью резистивного реостатного преобразователя, движок которого механически связан с поплавком. Разбаланс мостовой схемы инициируется логометром.
Rg1 Rg2
![]() |
U R1
R2
Рис. 11.1. Измерение уровня жидкости с помощью реостатного
преобразователя.
Тензорезисторы и пьезорезисторы (тензо - растягивать, пьезо - сжимать) могут быть металлические и полупроводниковые.
Металлические тензорезисторы изготавливаются проволочные и фольговые. Проволочные выполняются в виде зигзагообразно уложенной проволоки (называемой решеткой) на гибкой основе из бумаги пли пленки. В рабочем состоянии наклеиваются на деталь, деформацию которой необходимо измерить. Фольговые тензорезисторы получают травлением фольги и могут быть изготовлены любой сложной формы. Обозначение тензорезисторов: первая буква обозначения указывает на тип резистора ( П - проволочный, Ф - фольговый); вторая - на материал (обычно К - константан); третья - на тип основы (Б - бумага, П - пленка).
Полупроводниковые тензорезисторы изготавливаются из германия, кремния и арсенида галлия. По сравнению с проволочными они обладают более высокой чувствительностью, но обладают большим
разбросом характеристик. В качестве измерительной схемы с тензодатчиками чаще всего используется неуравновешенный мост.
В качестве примера на рис. 11.2 показана схема измерения деформации строительной балки с помощью двух тензорезисторов RT׳ , RT׳׳
При этом один резистор работает на растяжение, а другой - на сжатие.
U
RT׳
RT׳׳ RT׳ RT׳׳
а) б)
Рис. 11.2. Измерение деформации балки тензопреобразователем:
а) – размещение датчиков; б) – измерительная схема.