Тензометрические датчики. 
Технические средства автоматизации и управления

Тензодатчики — эго устройства, предназначенные для измерения деформации объекта, исследования поведения объекта при воздействии на него механических возмущений. Если на механическую конструкцию действуют внешние силы, то она изменяет свою форму таким образом, чтобы противостоять воздействию этих сил. Эти изменения могут быть измерены.

Тензометрический датчик — это резистивный элемент, электрическое сопротивление которого изменяется при растяжении или сжатии.

Изменение сопротивления проводника тензодатчика можно объяснить двумя причинами:

• 1) изменением геометрических размеров проводника (длины или диаметра) в соответствии с формулой (2.1);
• 2) изменением удельного сопротивления материала тензодатчика.

Работа тензодатчика характеризуется коэффициентом гензочувстви;

тельности (по аналогии с чувствительностью емкостного датчика).

где R и L — соответственно сопротивление и длина датчика при отсутствии возмущений.

Из формулы (2.2) очевидно, что коэффициент тензочувствителыюсти — безразмерная величина. Она может быть как положительной (для материалов, у которых сопротивление увеличивается при растяжении), так и отрицательной (для материалов, у которых сопротивление уменьшается при растяжении).

Обычно сопротивление тензодатчика находится в пределах от 10 до 1000 Ом. Материалом для тензодатчиков служат нержавеющая или легированная сталь, а также алюминий.

Конструктивно тензодатчики выполняются наклеиваемыми и не наклеиваемыми.

Как указывалось выше, при действии силы растяжения или сжатия сопротивление тензодатчика изменяется, поэтому вводятся понятия «тензорезистивного» и «тензометрического» датчиков. Тензометрические датчики — эго более широкое понятие. Существуют различные способы измерения деформации: тензорезистивный, пьезорезистивный, оптико-поляризованный, волоконнооптический, механический, поэтому правильно называть все датчики для измерения деформации тензометрическими.

Тензорезистивный эффект, позволяющий фиксировать изменение сопротивления в твердых проводниках и полупроводниках при их сжатии или расширении, связан с деформационным воздействием на атомную структуру материала.

Современные тензодатчики обладают большим разнообразием конструкций: мостовой, шайбовый, сильфонный, одноточечный и колонный. По максимальной нагрузке различают тензодатчики массой от нескольких грамм до десятков и сотен тонн. Чувствительность тензодатчика определяется отношением изменения напряжения на датчике к единице нагрузки. Это изменение напряжения составляет обычно 1—3 мВ на каждый вольт питающего датчик напряжения.

Область применения тензодатчиков разнообразна — от промышленных конструкций до охранных и весовых систем. Широкое распространение тензодатчиков объясняется целым рядом причин, среди которых:

• • малые габариты и вес;
• • линейность характеристик;
• • малая инерционность, что позволяет применять их как в статических, так и в динамических режимах.

К недостаткам стоит отнести температурную чувствительность.

Статическая характеристика тензодатчиков имеет линейный вид, т. е. чувствительность тензодатчиков практически постоянна.