до тензодатчиків і до схеми кондиціонування сигналу необхідно враховувати і вимоги конфігурації резисторів схеми. Як показано, на малюнку 2, опору тензодатчиків спільно з елементами схеми кондиціонування сигналів утворюють ромбоподібну конфігурацію резисторів, відому як міст Уітстоуна. Якщо до мосту докласти напруга живлення, то при зміні опору резисторів змінюється диференціальне напруга (Vm). Зазвичай в плечі моста включаються тензодатчики, опір яких змінюється під впливом деформації.
Малюнок 2 - Датчик деформації на основі напівмоста Уітстоуна
Тензодатчики поставляються в конфігураціях полномостовой, полумостовой або четвертьмостовой схеми. У полномостовой схемі всі 4 резистора моста Уітстоуна є елементами, чутливими до деформації. У полумостовій схемі 2 резистора є тензодатчиками і включаються до 2 плеча моста Уітстоуна, а 2 резистора поставляються зі схемою кондиціонування (малюнок 2). У четвертьмостовой схемою власне тензодатчиком є ??тільки один з 4-х резисторів моста.
Модуль кондиціонування National Instruments SCXI - 1520 являє собою спеціальний модуль для вимірювання деформації, який містить джерело живлення моста, ключі комутації шунтуючих опорів, фільтр і підсилювач на кожен з 8 каналів, а, крім того, забезпечує можливість програмної конфігурації мостової схеми.
З тензодатчиками часто використовуються також модулі кондиціонування National Instruments SCXI - тисяча сто двадцять один і National Instruments SCXI - тисячі сто двадцять дві, до складу яких входять джерело струму або напруги живлення і повністю сконфигурированная внутрішня схема моста Уітстоуна. Як альтернативу модулям SCXI, можна використовувати простий модуль кондиціонування SC - 2043 SG, який розроблений спеціально для вимірювання деформації.
Модуль SCXI можна налаштувати на посилення сигналів з тензодатчиків і фільтрацію перешкод [1].
. 2 Вимірювання деформації за допомогою неврівноваженого моста на основі тензорезистора
Найбільшого поширення набули прилади, в яких тензорезистори включаються до неврівноважений міст, годований змінним струмом. Зважаючи на малість відносних змін опорів дротяних тензорезисторів нелінійність функції перетворення неврівноваженого моста можна практично не враховувати.
Для вимірювання деформацій широко застосовуються багатоканальні прилади (тензостанціі). Структурна схема одного каналу тензостанціі приведено малюнку 3 [2].
Малюнок 3 - Структурна схема вимірювального каналу тензостанціі
Тензорезистори R1 і R2 включені в бруківку вимірювальну ланцюг М, живиться змінною напругою від генератора Г. Вихідний сигнал моста посилюється підсилювачем У, а потім демодулируется за допомогою синхронного детектора Д і фільтра нижніх частот Ф. Сигнал з виходу фільтра надходить на покажчик Ук. Внаслідок того, що мостова вимірювальна ланцюг харчується змінним струмом, необхідно враховувати наявність відносно великих паразитних ємностей. Так, якщо тензорезистори наклеюються на металеву деталь, то ємність між провідними елементами тензорезистора і деталлю може становити 10-100 пФ. У зв'язку з цим в мосту передбачені елементи попереднього врівноваження його не тільки по активній, а й по реактивної складової. Використання частотно-виборчого підсилювача і синхронного детектора дозволяє підвищити завадостійкість вимірювального пристрою [3].
. 3 Основні параметри і технічні вимоги тензорезисторів
) Тензорезистори виготовляють згідно з вимогами цього стандарту і технічних умов (ТУ) на тензорезистори конкретного типу.
) Основні параметри тензорезисторів повинні відповідати нормам, встановленим у цьому стандарті і ТУ на тензорезистори конкретного типу, затвердженими в установленому порядку.
) У ТУ повинні бути вказані такі характеристики і параметри:
номінальна база, мм;
номінальне електричний опір (далі - опір), Ом;
основні габаритні розміри (довжина без висновків, ширина і товщина - з граничними відхиленнями), мм;
максимальний робочий струм харчування, мА;
діапазон вимірюваних деформацій, млн - 1;
робоча область значень температури, ° С;
інтервал термокомпенсации для частково Термокомпенсірованний тензорезисторів, ° С;
маса, г.
) Номінальну базу тензорезисторів вибирають з ряду:
, 3; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 50,0; 100,0; 200,0 мм.
Значення номінальних баз менше 0,3 мм і більше 200 мм встановлюють у ТУ...
