Резистивные измерительные преобразователи

РИП) в настоящее время являются самыми распространенными. Принцип действия РИП основан на изменении их электрического сопротивления при изменении входной величины.

При построении РИП стремятся к тому, чтобы изменение сопротивления R происходило под действием одной входной величины (реже двух).Для этого влияние остальных входных величин, выступающих как паразитных, сводят к требуемому минимуму технологическим, конструктивным или схемотехническим путем. В этом случае РИП можно представить в виде, показанном на рис

РИП состоит из чувствительного элемента с электродами и выводами и различного рода конструктивных элементов.

Чувствительный элемент (ЧЭ) РИП выполняется из:

1) проводниковых материалов: r< 10-6 Ом× м;

2) полупроводниковых материалов: 10-6 Ом× м < r < 108 Ом× м;

3) диэлектрических материалов: r> 108 Ом× м.

Материалом ЧЭ может служить как электрически изотропное вещество, имеющее одинаковое электрическое сопротивление по всем направлениям, так и электрически анизотропное вещество, имеющее в разных направлениях различное сопротивление.

Чувствительные элементы могут быть выполнены:

1) твердыми - в виде различных брусков, трубок, проволок, пленок с определенными размерами и формой сечения;

2) жидкими;

3) газообразными - в виде объема, заключенного в камеру с определенными размерами и конструкцией.

44) Реостатный преобразователь — это прецизионный реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой величины. Входной величиной преобразователя является угловое линейное перемещение движка, выходной — изменение его сопротивления.

Устройство преобразователя показано на рис

Он состоит из каркаса 1 на который намотан провод 2, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, и токосъемного движка 3 укрепленного на оси 4. Движок касается провода 2. Для обеспечения электрического контакта в месте касания обмотка защищается от изоляции. В показанной конструкции контакт с подвижным движком осуществляется с помощью неподвижного токосъемного кольца 5. В измерительной технике требуются реостатные преобразователи как с линейной, так и с нелинейной функцией преобразования. Одним из способов построения преобразователей с нелинейной функцией преобразования R = f(x) является использование каркаса с переменной высотой.

Если требуется линейная функция преобразования, то высота каркаса должна быть постоянной. Изготовление каркаса с непрерывно изменяющейся высотой более сложно, чем изготовление каркаса с постоянной высотой. Для упрощения технологии прибегают к кусочно-линейной аппроксимации заданной нелинейной функции преобразования (рис. 3). Для каждого интервала перемещения движка x, на котором аппроксимирующая функция линейна, высота каркаса постоянна. Каркас преобразователя получается ступенчатым, как показано на рис. 3. Число ступеней равно числу интервалов кусочно-линейной аппроксимации.

Тензорезисторные преобразователи Принцип действия и конструкция. Тензорезисторный преобразователь (тензорезистор) представляет собой проводник, изменяющий свое сопротивление при деформации сжатия-растяжения. При деформации проводника изменяются его длина l и площадь поперечного сечения Q. Деформация кристаллической решетки приводит к изменению удельного сопротивления р. Эти изменения приводят к изменению сопротивления проводника R=pl/Q

Этим свойством обладают в большей или меньшей степени все проводники. В настоящее время находят применение проводниковые (фольговые, проволочные и пленочные) и полупроводниковые тензорезисторы. Наилучшим материалом для изготовления проводниковых тензорезисторов, используемых при температурах ниже 180 °С, является константант. Зависимость сопротивления R от относительной деформации е с достаточной точностью описывается линейным двучленом R = Rо (1+STE) где R0 - сопротивление тензорезистора без деформации; SТ — тензочувствительность материала. Тензочувствительностъ константана лежит в пределах 2, 0—2, 1. Нелинейность функции преобразования не превышает 1%.