Общие вопросы построения пьезорезисторов КС

Датчики

У ПР КС разных типов много общего: структурная схема, измерительная цепь, методики исследования, критерии оценки, параметры отдельных элементов, области применения и частично технология изготовления. Поэтому методами, используемыми при рассмотрении пластинчатых ПР из ЭП бумаги, представляется возможным анализировать работу других типов ПР, специфические особенности которых подробно рассмотрены в гл. 4.

Пластинчатые ПР состоят (рис. 1.2,а) из пакета ЭП пластин 1, двух металлических обкладок 2, оболочки 3 и выводных проводов 4. Площадь и форму ПР, а также количество пластин и толщину обкладок выбирают, исходя из конкретных условий их применения.

Условное обозначение IIP на схемах показано на рис. 1.2,6.

Функция преобразования. Сопротивление ПР в общем виде представляет собой сумму объемного сопротивления контактных элементов Rv и контактного сопротивления между элементами Rк. Однако, как следует из работ по угольным ПР и ПР из ЭП бумаги, объемным сопротивлением контактных элементов, составляющим менее 0,8% минимального значения сопротивления датчика, можно практически пренебречь.

Выражение (1.3) устанавливает зависимость сопротивления ПР от механических и электрических свойств, а также конструктивных параметров контактных элементов ПР. Как следует из рассмотренной физической модели, эта зависимость довольно сложна и применение ее в качестве расчетной вызывает определенные затруднения, так как требует экспериментального определения для каждого ПР коэффициента К. Поэтому определение зависимости Р(Р) у ПР проще производить экспериментально методом градуировки каждого датчика. Эта зависимость характеризуется нестабильностью в начальной области и относительно большой нелинейностью (до 60%— у угольных ПР). Для ухода из начальной нестабильной области характеристики в угольных ПР применяют начальное сжатие столбика с шайбами. Однако этот метод значительно увеличивает габариты и усложняет конструкцию ПР, не решая полностью вопроса снижения нелинейности характеристики. Эту задачу представляется возможным решить не конструктивными методами, а схемными, например применяя потенциометрическую измерительную цепь с последовательным по отношению к ПР включением указателя (см. § 3.2). В такой цепи зависимость тока /(Р) имеет значительно меньшую нелинейность, нежели зависимость вида жю.

См. также:  Брикетные пьезорезисторы

Одним из условий стабильной работы ПР является постоянство удельного объемного сопротивления материала контактных элементов р. Изменение р возможно в случае уплотнения контактных элементов, которое наиболее вероятно при Р><тпр. Для исключения данной погрешности важно ограничивать допустимое давление на материал контактных элементов Рд. Определение Рд осуществляют путем обжатия образца материала контактных элементов в специальном приспособлении и фиксации момента начала изменения сопротивления образца или путем снятия нагрузочной характеристики ПР и фиксации значения давления, при котором начинается изменение характеристики. Выходной сигнал при этом возрастает (сопротивление контактных элементов уменьшается).