рості, надійні і недорогі датчики зусиль, тисків, мікропереміщень створюють на основі реалізації функціональної залежності контактного електричного, теплового або акустичного опору між провідниками від величини прикладеної до контакту механічного зусилля.
Малюнок 3.3 Залежність контактного електричного опору між провідниками від величини прикладеної до контакту механічного зусилля (h - мікропереміщеннях).
Фізичною основою створення пьезорезісторов даного типу є властивість дотичних поверхонь змінювати величину перехідного контактного опору в залежності від зусилля стиснення. У реальних умовах контакт не суцільний, а багатоточковий і обумовлений шорсткістю контактуючих поверхонь. При збільшенні тиску виникають пружні і пластичні деформації нерівностей, а також руйнування поверхневого шару. При багаторазових повтореннях навантажувальних циклів відбувається «наклеп» в місці контакту, в результаті чого функціональна залежність перетворювача стабілізується.
Якість контакту залежить, також від впливу низки зовнішніх чинників. Наприклад, під впливом ультразвуку змінюються пластичні властивості контактуючих матеріалів, наявність мастила в місці контакту стабілізує його характеристики.
Недоліки таких перетворювачів обумовлені тим, що при дії великих зусиль відбувається руйнування контактного шару, виникають пластичні деформації, з часом відбувається знос поверхні. резистивний перетворювач реостатний датчик
До достоїнств вимірювальних пристроїв даного типу можна віднести простоту конструкції, високу надійність, не потрібно додаткового посилення електричного сигналу.
Перетворювачі контактного опору використовують в тактильних датчиках, в пристроях, призначених для вимірювання великих статичних зусиль і т.п.
1.1.1 Тензорезистори
В основі роботи тензорезисторів лежить тензоеффект, що полягає у зміні активного опору провідникових і напівпровідникових матеріалів при їх механічної деформації. .
Характеристикою тензоеффекта матеріалу служить коефіцієнт тензочувствітельності Кт, який визначається як відношення зміни опору до зміни довжини провідника:
Кт=R / L=E (R / s),
де: R=DR / R, L=Dl / l, DR - зміна опору при зміні довжини l на Dl; E - модуль пружності матеріалу; s - механічне напруження.
У провідниках під дією механічних навантажень зміна питомого опору матеріалу практично не відбувається, тому відносна чутливість таких вимірювальних перетворювачів невисока:
Відносна зміна опору провідникового тензорезистора приблизно в 1,5 рази перевищує відносна зміна його лінійних розмірів. З урахуванням того, що деформація металів становить тисячні частки, то відносна зміна опору провідника не перевищує десятих часток відсотка. Тому, для підвищення чутливості тензорезистивних вимірювальних пристроїв використовують мостові електричні вимірювальні схеми.
Для підвищення точності вимірів застосовують диференціальні методи вимірювання з використанням двох і більше датчиків. Це дозволяє здійснити компенсацію зміни робочої температури, знизит...
