Устройство и Тарировка тензодатчиков

Тензодатчик, с которого снимается электрический сигнал, величина которого зависит от силы, действующей на этот датчик, представляет собой раму (или тонкостенный металлический стакан), на которую наклеены тензорезисторы. Тензорезистор - это проволочное сопротивление - резистор, который изменяет свое омическое сопротивление под действием силы, рис. 5. Принцип работы тензорезистора прост - под действием силы (или напряжения) проволока, из которой выполнен тензорезистор, увеличивает свою длину пропорционально действующей силе. Если датчик наклеен на раму, то он изменяет длину вместе с рамой. Вместе с длиной резистора изменяется и его сопротивление.

Четыре тензодатчика с одинаковым сопротивлением собраны в мостовую схему, рис. 6, причем два рабочие датчика наклеены вдоль действия нагрузки, а два компенсационных - поперек. При действии силы на раму компенсационные датчики практически не изменяют длины и своего омического сопротивления.

На мост из тензорезисторов подается постоянное напряжение 10¸100 В от стабилизированного источника. Поскольку сопротивления резисторов одинаковы, в цепи измерительного прибора электрического тока нет. При действии на раму силы растяжения длина рабочих датчиков изменяется, изменяется и их сопротивление. При этом в цепи измерительного прибора возникает электрический ток, пропорциональный действующей на датчик силе. Эта пропорциональность сохраняется только при упругой деформации датчика.

Рис. 6. Мостовая схема тензодатчика	Рис. 7. Вид тарировочной зависимости тензодатчика

Если измерительный прибор имеет высокое входное сопротивление, то это позволяет регистрировать не ток, протекающий в цепи прибора, но и входное напряжение, измеряемое обычно для серийных датчиков в десятках милливольт. Жесткость конструкции рамы позволяет измерять нагрузки от единиц ньютонов до сотен и тысяч килоньютонов.

Для того, чтобы получить информацию о чувствительности датчиков проводят операцию калибровки (или тарировки) датчиков. Для этого на датчик подают известную нагрузку, например 500 Н, а на регистрирующем приборе (мультиметре, вольтметре, осциллографе) фиксируют показания в милливольтах. Зависимость А (Р), рис. 7, должна быть линейной.

Отклонение от линейности при больших нагрузках свидетельствует о необратимой деформации датчика (рамы или стакана). В этом случае тарировку датчика следует провести вновь, не допуская нагрузок, при которых происходит необратимая деформация датчика.

Коэффициент k = P / A [ньютон/милливольт] является характеристикой датчика. После проведения тарировки и проверки его электроизоляции от корпуса испытательной машины датчик готов к проведению измерений.