Отношение между деформацией и выходным напряжением
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
Формирование тензометрических мостовых схем |
Тензорезисторы предназначены для измерения напряжений возникающих на поверхности различных деталей. С помощью тензорезисторов можно измерять степень сжатия и растяжения, скручивания, изгиба. При известном модуле Юнга и профиле изделия можно расчитать прикладываемые к изделию силы.
В таблице приведены различные схемы подключения тензорезисторов. Имеется возможность исключения различных влияющих факторов на измерения, например, влияние температуры.
Наименование | Пример | Схема | Выход |
Один активный тензорезистор, двухпроводная схема подключения. Применима при малых изменениях температуры. Без термокомпенсации. x1 выход. Изгиб также влияет на измерения. | |||
1 активный тензорезистор 2-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 1 | e0 = (E/4)·Ks·ε0 Ks – K-фактор ε0 – деформация E – питание моста e0 – выходное напряжение Rg – сопротивление тензорезистора R – постоянное сопротивление | ||
Один активный тензорезистор, трехпроводная схема подключения. Без термокомпенсации. Температурная погрешность кабеля исключена. x1 выход. Изгиб влияет на измерения. | |||
1 активный тензорезистор 3-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 1 | e0 = (E/4)·Ks·ε0 | ||
Два активных тензорезистора, двухпроводная схема включения. Без термокомпенсации. Деформация изгиба исключена. х1 выход. | |||
Двойная 1 активный тензорезистор 2-х проводная схема включения (для исключения деформации изгиба) Число тензорезисторов: 2 | e0 = (E/4)·Ks·ε0Rg1..деформация – ε1Rg2..деформация – ε2ε0 = (ε1+ε2)/2 R – постоянное сопротивление R = Rg1+Rg2 | ||
Два активных тензорезистора, трехпроводная схема включения. Без термокомпенсации. Деформация изгиба исключена. Температурная погрешность кабеля исключена. х1 выход. | |||
Двойная. 1 активный тензорезистор 3-х проводная схема включения (для исключения деформации изгиба) Число тензорезисторов: 2 | e0 = (E/4)·Ks·ε0Rg1..деформация – ε1Rg2..деформация – ε2ε0 = (ε1+ε2)/2 R – постоянное сопротивление R = Rg1+Rg2 | ||
Два тензорезистора: активный и компенсационный. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена. х1 выход | |||
2 активных тензорезистора (активный + компенсационный) Число тензорезисторов: 2 | e0 = (E/4)·Ks·ε0 Ks – K-фактор ε0 – деформация E – питание моста e0 – выходное напряжение Rg1..деформация – ε1R – постоянное сопротивление Rg2..деформация – 0 | ||
Два активных тензорезистора (ортогональное расположение). Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена. х(1+ν) выход | |||
Ортогональная 2 активных тензорезистора Число тензорезисторов: 2 | e0 = ((1+ν)E/4)·Ks·ε0ν – коэффициент Пуассона Rg1 Rg2 – сопротивление транзисторов Rg1..деформация – ε0Rg2..деформация – νε0R – постоянное сопротивление | ||
Два активных тензорезистора. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация сжатия/растяжение исключена. х2 выход | |||
2 активных тензорезистора (для деформации изгиба) Число тензорезисторов: 2 | e0 = (E/2)·Ks·ε0Rg1..деформация – ε0Rg2..деформация – -ε0R – постоянное сопротивление | ||
Два активных тензорезистора. Оппозитная схема. Без термокомпенсации. Деформация изгаба исключена подключением в противоположных направлениях. х2 выход. | |||
Оппозитная. 2 активных тензорезистора 2-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 2 | e0 = (E/2)·Ks·ε0Rg1..деформация – ε0Rg2..деформация – ε0R – постоянное сопротивление | ||
Два активных тензорезистора. Оппозитная схема. Без термокомпенсации. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация изгиба исключена. х2 выход. | |||
Оппозитная. 2 активных тензорезистора 3-х проводная схема включения Число тензорезисторов: 2 | e0 = (E/2)·Ks·ε0Rg1..деформация – ε0Rg2..деформация – ε0R – постоянное сопротивление | ||
Четыре активных тензорезистора. Применима для измерений деформации изгиба. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация сжатия/растяжения исключена. х4 выход. | |||
4 активных тензорезистора (для измерений деформации изгиба) Число тензорезисторов: 4 | e0 = E·Ks·ε0Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0Rg2, Rg4 – деформация изгиба – -ε0 | ||
Четыре активных тензорезистора. Термокомпенсирована. Температурная погрешность кабеля исключена. х2(1+v) выход. | |||
Ортогональная 4 активных тензорезистора Число тензорезисторов: 4 | e0 = ((1+ν)E/2)·Ks·ε0ν - коэффициент Пуассона Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0Rg2, Rg4 – деформация изгиба – -ε0 | ||
Четыре активных тензорезистора. Термокомпенсация. Температурная погрешность кабеля исключена. Деформация изгиба исключена. х2 выход. | |||
Активные + компенсационные Схема 4/4 Число тензорезисторов: 4 | e0 = (E/2)·Ks·ε0Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0Rg2, Rg4 – деформация изгиба – 0 | ||
Два активных тензорезистора. Применима для измерения деформации изгиба. Термокомпенсация. Температурная погрешность кабеля исключена. х2 выход. | |||
2 активных тензорезистора (для измерений изгибающих деформаций) Число тензорезисторов: 2 | e0 = (E/2)·Ks·ε0Rg1..деформация – ε0Rg2..деформация – -ε0R – постоянное сопротивление | ||
Четыре активных тензорезистора. Применима для измерения деформации изгиба. Термокомпенсация. Температурная погрешность кабеля исключена. х4 выход. | |||
4 активных тензорезистора (для измерений изгибающих деформаций) Схема 4/4 Число тензорезисторов: 4 | e0 = E·Ks·ε0Rg1, Rg3 – деформация изгиба – ε0Rg2, Rg4 – деформация изгиба – -ε0 | ||
Четыре активных тензорезистора. Применима для измерения общей деформации. Без термокомпенсации. х1 выход. | |||
4 активных тензорезистора (для измерения суммарной деформации) Число тензорезисторов: 4 | e0 = (E/2)·Ks·ε0ε0 = (ε1+ε2+ε3+ε4)/2 R – постоянное сопротивление R=Rg1=Rg2=Rg3=Rg4 |
Выход тензометрических мостовых схем представлен в единицах деформации (με) или в выходном напряжении (мВ/В или μВ/В) относительно напряжения питания моста. Эти величины соотносятся согласно следующей формуле:
e0 = (E/4)·Ks·ε0
Если питание моста Е=1В и К-фактор Ks = 2, то 2e0 = ε0 Так, выход по деформации будет в 2 раза больше, чем выходное напряжение моста.
Для малых деформаций используют фольговые тензорезисторы.
Для больших деформаций используют проволочные тензорезисторы.