Температурная Компенсация Проводов

Провода между тензорезистором и тензометрическим мостом также подвержены влиянию температуры окружающей среды. Эту проблему также следует решить.

В 2-х проводной системе ¼ моста, показанной на Рис. 16, сопротивление каждого провода последовательно добавляется к сопротивлению тензорезистора, и, таким образом, провода не являются причиной каких-либо проблем, связанных с тепловым воздействием, если они короткие, поскольку их сопротивление пренебрежимо мало.

Но если провода длинные, их сопротивление становится достаточно большим, и они оказывают отрицательное влияние на измерение.

Для компенсации влияния сопротивления соединительных проводов применяется так называемая трехпроводная схема (рис.).

Сопротивление провода r1 последовательно добавляется к Rg, а сопротивление провода r2 - к R2. То есть, сопротивление провода распределяется на соседние стороны моста. Провод с сопротивлением r3 подсоединяется вне моста (внешнее сторона) и, таким образом, фактически не оказывает никакого влияния на измерение.

Смотреть дополнительно: установка тензорезисторов (технология наклейки) в зависимости от условий применения; горячие и холодные клеи.

В современных условиях все большее распространение получают измерительные схемы с использованием микроконтроллеров, которые имеют встроенные аналого-цифровые преобразователи. Погрешности измерений при использовании тензорезисторных датчиков связаны обычно с нелинейностью преобразования, влиянием сопротивления соединительных проводов, изменениями температуры, различием коэффициентов расширения элементов датчика. Большинство из этих факторов могут быть учтены и скомпенсированы при включении в состав датчика микропроцессора. При этом отпадает необходимость использования сложных схем соединения моста с усилителем

Тензометрическая измерительная система может быть реализована по следующей схеме.

Вместо АЦП может быть применен микроконтроллер с многоканальным входом (имеющий встроенный АЦП), а при необходимости расширить число каналов – мультиплексор. Микроконтроллер через интерфейс соединяется с сервером (персональным компьютером).

Функция преобразования измерительного устройства в реальных условиях зависит от некоторого числа конструктивных (определяемых конструкцией функциональных узлов), технологических (погрешности изготовления, разброс характеристик материалов и т.д.) и эксплуатационных (внешние условия, воздействия, не связанные с измеряемой физической величиной, и др.) факторов. Схематически это может быть показано следующим образом:

Схема преобразования измерительного сигнала

Чувствительность отдельного звена измерительной системы при этом можно представить в виде функциональной зависимости: Si = f (К, Т, Э), где К, Т, Э – конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы. Соответственно Yi = f (Xi, К, Т, Э). Влияние указанных факторов для каждого звена будет проявляться индивидуально.

Таким образом, реальная функция преобразования может быть представлена в виде Yr = f (X, К, Т, Э). Аналитическое описание подобной функциональной зависимости, по-видимому, весьма затруднительно, вследствие многообразия действующих факторов и стохастического характера большинства из них. Индивидуальная калибровка каждого измерительного канала помогает решить большую часть вопросов, связанную с влиянием конструкции, материалов, погрешностей изготовления и т.д. Кроме того, эмпирическим путем можно определить поправки к текущим значениям выходного сигнала, которые в значительной степени могут ослабить влияние ряда эксплуатационных факторов. Так, например, можно в широком диапазоне установить значения температурных поправок DYt = f (T), которые можно впоследствии учитывать, при условии контроля реальной температуры Tj в заданных точках.

Указанная процедура может быть реализована, как отмечалось выше, с помощью программируемых микроконтроллерных устройств осуществляющих коррекцию текущих значений измерительного сигнала по заданному алгоритму, с использованием загруженной в память микроконтроллера таблицы поправок. При этом микроконтроллерное устройство должно включать в себя канал измерения температуры.