Полупроводниковый тензометр
Cтраница 2
Разрабатываются принципиально новые датчики с чувствительными элементами, реагирующими на давление, например с полупроводниковым тензометром или кристаллом из кварца или титаната бария, у которых с изменением давления меняется собственная частота колебаний. [16]
Благодаря высокой чувствительности ( на два порядка выше, чем у проволочных) и большим выходным сигналам полупроводниковые тензометры получают широкое применение. [17]
Полупроводниковые тензометры изготавливают из кристаллических полупроводниковых материалов - кремния, германия, арсенида галлия и др. В полупроводниковых тензометрах также изменяется сопротивление, но главным образом за счет изменения удельного сопротивления кристалла в зависимости от механического напряжения. [18]
 |
Конструктивная ( а и электрическая ( б схемы датчика давления с тензопреобра-зователем. [19] |
Конструкция и электрическая схема датчика давления с тензопреобра-зователем представлены на рис. 3.4. На поверхности упругого элемента ( мембраны) размещают пленочные полупроводниковые тензометры. Если мембрана деформируется перпендикулярно плоскости рисунка, то сопротивление одной пары тензометров уменьшается, а другой - увеличивается. Выходной сигнал датчика, пропорциональный деформации мембраны, формируется с помощью мостовой измерительной схемы. [20]
Для получения электрического сигнала о величине деформации все шире применяют тензометрические преобразователи - тензометры, основанные на изменении электрического сопротивления некоторых полупроводниковых материалов под действием возникающих в них механических напряжений. Полупроводниковые тензометры имеют высокую чувствительность и весьма малые геометрические размеры. [21]
Тензометрами называют приборы, чувствительные к механическим деформациям. Полупроводниковые тензометры могут представлять собой сопротивления, меняющиеся при деформации, - тензорезисторы, и приборы с электронно-дырочными переходами - тензодиоды. [22]
Электропроводность некоторых полупроводников сильно зависит от внешнего давления. Это используется в полупроводниковых тензометрах - приборах для измерений давлений. Полупроводниковые тензометры портативны, удобны в работе и недорого стоят. [23]
 |
Зависимость тензочувст-вителыюсти от удельного электрического сопротивления тензорезисто-ра из кремния при ориентации образцов в различных кристаллографических направлениях и температуре 300 К. [24] |
Серьезные трудности при использовании полупроводниковых тензометров создает зависимость сопротивления от температуры окружающей среды. Начало собственной электропроводности, когда изменение концентрации носителей с температурой в полупроводнике особенно резкое, обусловливает верхнюю границу рабочих температур полупроводниковых тензометров. [25]
Электропроводность некоторых полупроводников сильно зависит от внешнего давления. Это используется в полупроводниковых тензометрах - приборах для измерений давлений. Полупроводниковые тензометры портативны, удобны в работе и недорого стоят. [26]
Для устранения недостатков, свойственных потенциометричес-ким датчикам давления, были разработаны бесконтактные тензометры - приборы, обеспечивающие существенное увеличение погрешности и стабильности и имеющие типовую погрешность 0 5 % полной измерительной шкалы. Их уровень выходного напряжения находится в милливольтовом диапазоне, поэтому после прибора обычно ставят предусилитель. В отличие от других бесконтактных приборов полупроводниковые тензометры располагают непосредственно на диафрагме, воспринимающей давление, что устраняет механические соединительные детали. [27]
 |
Сверлильный динамометр с полупроводниковыми тензометрами. [28] |
Полупроводниковые тензорезисторы имеют чувствительность примерно в 50 раз более высокую, чем проволочные тензодатчики, однако обладают меньшим диапазоном измерения деформаций. Перспективным является использование полупроводниковых датчиков в виде балочки или мембраны из монокристаллического сапфира или другого полупроводника с встроенной мостовой схемой. На рис. 274 дан пример использования полупроводниковых тензометров для измерения крутящего момента при сверлении. [29]
Для устранения недостатков, свойственных потенциометричес-ким датчикам давления, были разработаны бесконтактные тензометры - приборы, обеспечивающие существенное увеличение погрешности и стабильности и имеющие типовую погрешность 0 5 % полной измерительной шкалы. Их уровень выходного напряжения находится в милливольтовом диапазоне, поэтому после прибора обычно ставят предусилитель. В отличие от других бесконтактных приборов полупроводниковые тензометры располагают непосредственно на диафрагме, воспринимающей давление, что устраняет механические соединительные детали. Однако поскольку уровень выходного напряжения в полупроводниковых тензометрах низок, то в этом случае также необходимы предусилители, а низкая чувствительность делает их удобными только для измерений высоких давлений. Дальнейшее улучшение характеристик достигается использованием кристаллических диафрагм с напыленными пьезо-резисторами. [30]
Страницы: 1 2