Принцип работы тензорезисторов

Конспект Тензорезисторы

Существует много видов тензорезисторов. Среди них универсальный тензорезистор, имеющий следующую структуру: решетчатый чувствительный элементиз тонкой металлической резистивной фольги (толщиной 3 – 6 μм) кладется на основуиз тонкой пластмассовой пленки (толщиной 15-16μм) и ламинируется тонкой пленкой.

Принцип работы тензорезисторов

Тензорезистор плотно крепится к объекту измерения таким образом, что чувствительный элемент (металлическая резистивная фольга) мог удлиняться или сокращаться в соответствии с деформацией, вызванной измерительным объектом. При механическом удлинении или сжатии, электрическое сопротивление многих металлов изменяется. Тензорезистор использует данный принцип для измерения деформации посредством изменения сопротивления. Обычно, чувствительный элемент тензорезистора выполнен из фольги медно-никелевого сплава. Коэффициент изменения сопротивлениясплава фольги пропорционален деформациис определенной постоянной.

Выразим данный принцип следующим образом:

где, R: исходное сопротивление тензорезистора, Ω(Ом)

ΔR: изменение сопротивления, вызванное удлинением или сокращением, Ω(Ом) K – коэф. пропорциональности (коэффициент тензочувствительности) ε – деформация (Δ L / L)

Коэффициент тензочувствительности K зависит от применяемых материалов. Для медно-никелевого сплава коэффициент тензочувствительности составляет примерно 2. Следовательно, тензорезистор, использующий данный сплав в качестве чувствительного элемента, позволяет преобразовывать механическую деформацию в соответствующее изменение электрического сопротивления. Однако т.к. деформации в пределах упругости достаточно малы, то и изменение сопротивления, вызванное деформацией чрезвычайно мало.

Например, высчитаем изменение сопротивления на тензорезисторе при 1000 x10–6 деформации. При сопротивления тензорезистора равном 120Ω получаем:

Относительное изменение сопротивления равно:

Очень сложно выполнить точное измерение такого малого приращения сопротивления.

Поэтому тензорезисторы обычно включают в мостовые схемы (мост Уитстона)