Изучение тензорезистора

 

Проволочный тензорезистор (рис 5.) изготавливается из тонкой константановой проволоки (1) диаметром 20-30 мкм, сложенной в виде плоской спирали и наклеенной на тонкую пленочную основу (2).

Рис. 5

Сверху спираль закрыта такой же пленкой. С помощью электродов (3) датчик включается в электрическую цепь, содержащую источник питания и измерительный прибор. Деформация основы датчика ведет к изменению длины и поперечного сечения проволоки, что вызывает соответствующие изменения сопротивления тензорезистора и силы тока в цепи.

Установка для изучения тензодатчика представлена на рис.6.

Металлическая балка Б, закрепленная с одного конца, нагружена грузом Р. Тензорезисторы R1, R2, R3 и R4 наклеены в месте наибольшего изгиба балки вблизи ее заделки в опору. Датчики R1 и R2 , расположенные на верхней плоскости балки, работают в режиме растяжения. Датчики R3 и R4, наклеенные снизу балки, испытывают деформацию растяжения.

 

 

 

Рис. 6 Рис. 7

 

Тензосопротивления соединены по схеме моста Уитстона (рис.7). Мост считают сбалансированным, если ток через микроамперметр не протекает, то есть потенциалы в точках В и Д равны. Это условие выполняется, если имеет место соотношение

R1 × R2 = R3 × R4 .

При нагружении балки это равенство переходит в неравенство

R1 × R2 > R3 × R4 ,

которое выражено тем сильнее, чем больше нагрузка на балку. Таким образом, чем сильнее нагружена балка, тем больше ток через микроамперметр.

Входной величиной такой системы ( преобразователя механической деформации в изменение электрического тока) является груз Р, изгибающий балку, выходной величиной является ток через микроамперметр. Схема преобразования входной величины в выходную может быть представлена следующим образом:

DP Þ Dl Þ DR Þ DI,

где DP- изменение нагрузки на балку, Dl - изменение длины датчиков вследствие деформации, DR - изменение сопротивления датчиков, DI - изменение тока через микроамперметр.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 7.

2. При ненагруженной балке с помощью потенциометра Д сбалансировать мостиковую схему ( добиться отсутствия тока в микроамперметре).

3. Постепенно нагружать балку гирями 1, 2, 3, 4, 5 кг и через каждый килограмм нагрузки снимать показания микроамперметра. Данные занести в таблицу.

№ п/п Р (кГ ) n- число делений микроамперметра
при нагружении при разгружении среднее
       
       
       
       
       

4. Последовательно снимать гири по килограмму, записывая показания микроамперметра при разгрузке балки.

5. Вычислить средние значения показаний микроамперметра при данной нагрузке. По полученным данным построить характеристику датчика n=f(P), где n - число делений микроамперметра при данной нагрузке P.

6. Определить чувствительность прибора k = Dn/DP (дел /кГ).