Лекция № 5 от 14.03.2005

Полупроводниковые тензодатчики.

Изготавливаются из кремниевых кристаллов нарезанными в виде волокна. Применяются, как наклеиваемая, так и дефузионная конструкция. Наклеиваемый полупроводниковый датчик подобен металлическому датчику и дает на выходе 15млВ на 1 В возбуждения. Дефузионный полупроводниковый датчик изготавливается путем дефузии материалов датчика в поверхность диафрагмы или любого другого силового элемента.

Подобный датчик имеет высокую линейность характеристики и меньший гистерезис, чем наклеиваемые типы. Но уровень его выходного сигнала несколько ниже и составляет около 10 млВ на 1 В возбуждения.

Полупроводниковый тензо датчик много чувствительнее металлических тензо датчиков, но менее линеен и имеет более высокую температурную чувствительность, поэтому схема их включения предусматривает использование компенсационных температурных цепей.

Емкостные преобразователи.

(конструкцию датчика разобрать самому)

с – емкость конденсатора образованного параллельными пластинами;

- диэлектрическая проницаемость вакуума;

- диэлектрическая проницаемость материала;

n – число пластин;

A – площадь одной стороны пластины;

d – диаметр толщины диэлектрика;

Емкостные преобразователи работают на трех основных принципах: раздвижение пластин, изменение их эффективной площади или диэлектрической проницаемости под действием измеряемой величины при этом емкость конденсатора изменяется, что и фиксируется.

в)

б)

а)

Случай а) переменные пластины с переменным расстоянием.

Случай б) параллельные пластины с изменяемым перекрытием;

Случай в) параллельные пластины с перемещаемым диэлектриком.

Для случая а максимальная чувствительность имеет место, когда пластины близки друг к другу, поэтому предпочтительно использовать большие пластины с малым расстоянием между ними, однако расстояние обычно выбирают не менее 100 мкм. Это связано с тем, что пластины могут быть не плоскими и не параллельными, следовательно существует опасность соприкосновения. Также преобразователи используются для точных измерений малых величин.

Для случая б эффективная площадь пластин изменяется путем изменения их частичного перекрытия. Емкостная зависимость при этом линейна на всем рабочем диапазоне. Эти датчики рекомендуется использовать для измерения больших смещений.

Для случая в варьируя диэлектрическую проницаемость мы изменяем количество диэлектрика между пластинами. В этом случаи мы также получаем линейную зависимость и можем использовать подобные датчики для измерения больших смещений. Этот тип датчиков относится к самым мало чувствительным.

Для получения выходного сигнала, переменный емкостной преобразователь подключают в цепь постоянного тока со смещением или в мост переменного тока. Изменение емкости достаточны малы и составляют порядка несколько пФ. Но современные измерительные мосты обладают чувствительностью ≈ 10^-5 пФ. Емкостные преобразователи имеют отличную частотную характеристику и могут применяться для статических и динамических измерений. Однако эти датчики очень чувствительны к температурным колебаниям. Кроме того выдают неправильный сигнал, если соединительные провода достаточно длины и имеют заметную емкость.

Дата добавления: 2014-01-07