Тензодатчик (от лат. tensus - напряжённый и датчик)-механоэлектрич. прибор, преобразующий деформацию твёрдого тела, вызванную приложенным к нему меха-нич. напряжением, в электрич.
сигнал; представляет собой чувствительный элемент т е н з о м е т р а-прибора,
используемого для измерения величины и распределения деформации в твёрдых телах.
Принцип работы Т. основан на использовании зависимости физ. свойств твёрдого
тела от деформации,
напр. тензорезистивного эффекта, связанного с изменением электрич. сопротивления
металлов или полупроводников в поле внеш. деформации. Высоким значением тензочувствительности
где s-уд.
электропроводность, Ds-изменение уд. электропроводности первичного преобразователя
в поле деформации, e - относительная деформация), при высокой её анизотропии,
обладают полупроводники, что определяется преобразованием энергетич. спектра
носителей заряда при направленной деформации. В зависимости от уровня легирования
кристалла, рабочей температуры, типа проводимости, ориентации чувствит. элемента,
величины деформации тензочувствительность К полупроводниковых резисторов
может изменяться от неск. десятков до неск. сотен. В металлах (сплавах металлов)
К мало и достигает неск. единиц, однако существенным преимуществом металлич.
Т. является более высокая температурная стабильность их параметров. Полупроводниковые
Т. характеризуются более сильной температурной зависимостью как уд. сопротивления,
так и тензочувствительности резисторов, поэтому применяют высокую степень легирования
тензорези-сторов чувствительного элемента (вырожденный полупроводник), схемные
методы термокомпенсации или стабилизацию температуры. Тензорезисторы на основе металлич.
сплавов изготавливают из константана, никель-молибденовой фольги, сплавов Fe
- Сr- Al, Ni - Сr - Аl и др. Разработаны методы изготовления тензорезисторов
с помощью тонкоплёночной технологии. Тензорезисторы наносятся на изолирующую
подложку, напыляемую непосредственно на исследуемую поверхность. Малая толщина
таких тензорезисторов (15-30 мкм) - существенное преимущество при измерениях
деформации в динамич. режиме в области высоких температур, где измерения деформации
представляют собой спец. область исследований. Помимо Т. с тензорезистивными
чувствит. элементами в области более высоких температур (500-600 °С) используются
ёмкостные и индукционные Т., с помощью к-рых измеряют деформации (перемещения)
до неск. десятков мм. Как правило, проводят индивидуальную калибровку каждого
датчика деформации. Эл--оптич. тензометры регистрируют с помощью оптич. средств
относительные перемещения базовых точек или полос, нанесённых на исследуемый
образец. Такие тензометры (на базе лазерной оптики) используются для измерения
деформаций при очень высоких темп-pax (более 2500 °С). В случае применения
Т. в измерит. системах с использованием вычислит. средств температурная зависимость
параметров Т. может быть зачтена в процессе машинной обработки данных измерений,
что позволяет проводить измерения деформаций в соответствующем диапазоне температур
(при контроле температуры с необходимой точностью) без снижения точности эксперимента.
Таким же образом может быть учтена и кажущаяся деформация, к-рая определяется
различием значений коэффициентов теплового расширения чувствит. элемента Т.
и материала исследуемой конструкции. Принимая во внимание разл. временную стабильность
параметров разных типов Т., периодически проводят повторную калибровку чувствит.
элементов механоэлектрич. преобразователей.
где s-уд.
электропроводность, Ds-изменение уд. электропроводности первичного преобразователя
в поле деформации, e - относительная деформация), при высокой её анизотропии,
обладают полупроводники, что определяется преобразованием энергетич. спектра
носителей заряда при направленной деформации. В зависимости от уровня легирования
кристалла, рабочей температуры, типа проводимости, ориентации чувствит. элемента,
величины деформации тензочувствительность К полупроводниковых резисторов
может изменяться от неск. десятков до неск. сотен. В металлах (сплавах металлов)
К мало и достигает неск. единиц, однако существенным преимуществом металлич.
Т. является более высокая температурная стабильность их параметров. Полупроводниковые
Т. характеризуются более сильной температурной зависимостью как уд. сопротивления,
так и тензочувствительности резисторов, поэтому применяют высокую степень легирования
тензорези-сторов чувствительного элемента (вырожденный полупроводник), схемные
методы термокомпенсации или стабилизацию температуры. Тензорезисторы на основе металлич.
сплавов изготавливают из константана, никель-молибденовой фольги, сплавов Fe
- Сr- Al, Ni - Сr - Аl и др. Разработаны методы изготовления тензорезисторов
с помощью тонкоплёночной технологии. Тензорезисторы наносятся на изолирующую
подложку, напыляемую непосредственно на исследуемую поверхность. Малая толщина
таких тензорезисторов (15-30 мкм) - существенное преимущество при измерениях
деформации в динамич. режиме в области высоких температур, где измерения деформации
представляют собой спец. область исследований. Помимо Т. с тензорезистивными
чувствит. элементами в области более высоких температур (500-600 °С) используются
ёмкостные и индукционные Т., с помощью к-рых измеряют деформации (перемещения)
до неск. десятков мм. Как правило, проводят индивидуальную калибровку каждого
датчика деформации. Эл--оптич. тензометры регистрируют с помощью оптич. средств
относительные перемещения базовых точек или полос, нанесённых на исследуемый
образец. Такие тензометры (на базе лазерной оптики) используются для измерения
деформаций при очень высоких темп-pax (более 2500 °С). В случае применения
Т. в измерит. системах с использованием вычислит. средств температурная зависимость
параметров Т. может быть зачтена в процессе машинной обработки данных измерений,
что позволяет проводить измерения деформаций в соответствующем диапазоне температур
(при контроле температуры с необходимой точностью) без снижения точности эксперимента.
Таким же образом может быть учтена и кажущаяся деформация, к-рая определяется
различием значений коэффициентов теплового расширения чувствит. элемента Т.
и материала исследуемой конструкции. Принимая во внимание разл. временную стабильность
параметров разных типов Т., периодически проводят повторную калибровку чувствит.
элементов механоэлектрич. преобразователей.
