Принцип работы тензодатчика

Средний рейтинг
Еще нет оценок

Принцип работы тензодатчика

Тензодатчик — это устройство, которое преобразует механическую деформацию (напряжение, сдвиг или изгиб) в электрический сигнал. Принцип его работы основан на пьезорезистивном эффекте.

Пьезорезистивный эффект

Пьезорезистивный эффект описывает изменение электрического сопротивления материала при приложении механического напряжения. Когда на материал действует механическое напряжение, его кристаллическая структура деформируется, что приводит к изменению расстояния между атомами и изменению перекрытия их электронных орбиталей. Это изменение перекрытия влияет на проводимость материала, тем самым изменяя его электрическое сопротивление.

Конструкция тензодатчика

Тензодатчик представляет собой тонкую проволоку или фольгу с металлическим проводником, приклеенным к тонкой мембране или балке. Мембрана или балка деформируются при приложении нагрузки, что приводит к деформации металлического проводника.

Электрическая цепь

Тензодатчик обычно включается в электрическую цепь в виде мостового датчика Уитстона. Эта схема состоит из четырех резисторов, соединенных в виде моста. Тензодатчик составляет одно из плеч моста, а остальные резисторы имеют постоянное сопротивление.

Измерение

Когда нагрузка прикладывается к тензодатчику, его сопротивление изменяется из-за пьезорезистивного эффекта. Это изменение сопротивления нарушает баланс мостовой схемы, приводя к разности потенциалов между точками A и B. Разность потенциалов пропорциональна приложенной нагрузке.

Типы тензодатчиков

* Струнные тензодатчики: Тонкая проволока прикреплена к мембране или балке. Это наиболее распространенный тип тензодатчиков.
* Фольговые тензодатчики: Металлическая фольга приклеена к мембране или балке. Они менее чувствительны, чем струнные тензодатчики, но более прочны.
* Полупроводниковые тензодатчики: Изготовлены из полупроводникового материала, который имеет более высокую чувствительность, чем металлические тензодатчики.

Применение

Тензодатчики имеют широкий спектр применения, включая:

* Измерение силы и веса
* Контроль деформации и напряжения в конструкциях
* Испытание материалов
* Биомедицинские измерения (например, измерение артериального давления)