Файл: Эрлер, В. Электрические измерения неэлектрических величин полупроводниковыми тензорезисторами.pdf

Фиг. 4.19. Измерительный преобразователь с четвертьмостом, подключенный с помощью трехпроводного кабеля.

трехпроводная схема, изображенная на фиг. 4.19. Ее можно реа­ лизовать в уже названном приборе AG111. В отношении влияния кабеля схемы на фиг. 4.17 и 4.19 ведут себя одинаково. В ка­ ждом плече полумоста находится теперь дополнительно сопро­ тивление Rls/2.

4.5.5. Измерительные преобразователи, подключенные к измерительным приборам

сприменением проводов стабилизации

Вслучаях, рассмотренных в разд. 4.52 и 4.53, напряжение питания моста на выходных зажимах Usp измерительного устройства с ППТ является постоянным. Вследствие низкоомно-

сти цепи питания сопротивления проводов кабеля R l s / 2 вносят, в отличие от самой измерительной цепи, сравнительно высокую погрешность. При определенной заданной погрешности измере­ ния допустима сравнительно небольшая длина линии питания

(численные примеры см. в разд. 4.5.2). В этом главный недоста­ ток таких схем.

Измерительные приборы с ПИТ устроены, однако, так, что с помощью применения двух дополнительных проводов, так на­ зываемых проводов стабилизации с Rlf/2, напряжение питания

Фиг. 4.20. Измерительный преобразователь с полным мостом, подключенный к промежуточному преобразователю через шестипроводной кабель с приме­ нением так называемых проводов стабилизации.

на ИП можно удерживать постоянным за счет электронной под­ стройки. Этим практически устраняется указанный выше недо­ статок. Такая схема показана на фиг. 4.20 на примере ИП с полным мостом.

Сопротивления проводов питания Rls/2 уже не оказывают влияния на результат измерения. Строго говоря, напряжение UF на зажимах проводов стабилизации прибора с ПИТ поддержи­ вается постоянным с помощью электроники. Но поскольку они через провода стабилизации, по которым течет малый ток, со­ единены с зажимами питания ИП, высокой стабильностью от­ личается также Usp. Через ИП поддерживается такой ток пита­ ния, что USp, поступающее через провода стабилизации на узел регулирования в измерительном приборе с ППТ, сохраняется постоянным. (При измерениях с помощью приборов с ППТ без использования проводов стабилизации зажимы « + s » и «+ [», а также «—s» и «—/» соединены друг с другом перемычками,

см. фиг. 4.20.)

82 4. Мост Уитстона

Несложным расчетом определим теперь, каковы пределы при работе с проводами стабилизации и как соответственно велики

ния. Для предельных значений USp, равных 3,5 или 7 В, расчет

Рассчитаем общую погрешность измерения на примере изо­

Отсюда при малых погрешностях получаем приближенную фор­ мулу

Погрешность FM за счет сопротивления проводов измерительной цепи появляется в этом случае в том же виде, как и в разд. 4.5.2. Однако здесь добавляется погрешность за счет сопротивлений R l f ! 2 проводов стабилизации. Имеем

Поэтому максимально допустимая длина кабеля определяется теоретически почти исключительно проводами измерительной цепи, а соответственно и их сопротивлением. Практически, од­ нако, следует учитывать, что сумма падений напряжения на про­

довольно точно значения сопротивления в три раза больше по­ лученных в разд. 4.5.2 значений для измерительной цепи. По­ этому и для провода стабилизации (сечение 0,75 или 2,5 мм2) допустимы в три раза большие длины.

Следует еще заметить, что провода стабилизации с равным успехом могут применяться и в случае полумостовых схем.

5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЙ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ

5.1. Области применения

Изменение электрического сопротивления тензорезистора, за­ крепленного на механически напряженном элементе конструк­ ции, пропорционально продольной деформации поверхности этого элемента. Точность такого преобразования зависит от свойств самого тензорезистора, его закрепления на объекте из­ мерения [9] и воздействия влияющих величин, таких, как, на­ пример, температура окружающей среды. Кроме того, на точ­ ность преобразования влияют характеристики электрических цепей и приборов, служащих для измерения, индикации или регистрации изменения сопротивления тензорезистора. Зави­ симость точности преобразования от различных влияющих ве­ личин подробнее будет рассмотрена в соответствующих разде­ лах. Здесь заметим лишь, что с помощью рационального разме­ щения тензорезисторов влияние различных факторов можно ограничить достаточно малыми пределами.

Тензорезисторы применяются преимущественно для решения двух больших групп измерительных задач:

1. Измерение деформаций поверхности элементов конструк­

димы, когда объект измерения представляет собой изделие сложной конструктивной формы. В этом случае определить ме­ ханические напряжения расчетным путем не представляется возможным (например, механические напряжения в пазах и на границах изменения сечения коленчатых валов, в патрубках к резервуарам, при разрывах в плоских несущих конструкциях

и т. д.).

Результаты измерения используются для сравнения с соот­ ветствующими характеристиками материала (например, с допу­ скаемым механическим напряжением), для разработки методов расчета или для определения технических условий эксплуа­ тации. Кроме того, этот вид измерений используется при иссле­ довании физико-механических свойств материалов или элемен­ тов конструкций при воздействии определенных влияющих фак­ торов или при изменении динамических и конструктивных пара­ метров.