-------------------
-------------------
-------------------
_______________ Резистивные деформационные манометры
Резистивные манометры основаны на изменении активного электросопротивления проводников при их механической деформации. Впервые этот эффект (тензоэффект) был рассмотрен английским физиком В. Томпсоном (лорд Кельвин) в 1856 г. Экспериментальные исследования тензоэффекта для различных металлов и сплавов были впервые проведены при давлениях до 300 МПа Лизелом (1903 г.), а затем при давлениях до 1300 МПа Бриджменом (1911 г.). Однако широкое внедрение тензоресторной техники в промышленность началось со времен второй мировой войны.
Основная характеристика тензоэффекта — коэффициент относительной тензочувствительности, определяемый как отношение изменения сопротивления проводника к изменению его длины. Для твердых тел относительное изменение сопротивления зависит как от изменения геометрических размеров, так и от изменения удельного сопротивления. Принципиальное отличие тензометрического метода измерения давления состоит в том, что мерой давления является не перемещение заданной точки УЧЭ в осевом направлении, а деформации поверхности УЧЭ или поверхности связанного с ним тела. Измерительный преобразователь, который преобразует деформации поверхности твердого тела в изменение его электросопротивления, называется тензорезистором.
Обычно выделяют следующие основные группы тензорезисторов:
- проволочные,
- фольговые,
- тонкопленочные
- полупроводниковые.
При этом находят применение два основных вида преобразования давле ния:
- давление, воспринимаемое УЧЭ, вызывает деформацию его поверх ности (растягивающую или сжимающую), которая преобразуется в из менение электросопротивления тензорезистора;
- давление, воспринимаемое УЧЭ, преобразуется в сосредоточенную силу, которая деформирует упругое твердое тело с жестко связанным с ним тензорезистором; иногда производится промежуточное преобразо вание силы в момент сил.
Аппаратура, содержащая промежуточные преобразователи различ ного назначения, а также источники питания, усилитель выходного сиг нала и вторичные приборы для индикации и регистрации давления, тре бует существенно больших затрат на изготовление, чем УЧЭ с вмонтиро ванными в него тензорезйсторами, которые, как правило, включаются в мостовую схему и составляют вместе с УЧЭ единый блок (датчик).
Тензорезисторы обычно включаются во все четыре плеча мостовой схемы, причем для повышения чувствительности одна пара тензорезис-торов работает на растяжение, а другая на сжатие. Иногда два тензорезис-тора располагаются на участках УЧЭ, подверженных деформации, а два других „холостых” (не подвергаются растяжению или сжатию) предна значены для температурной компенсации мостовой схемы. Для датчиков высокой точности требуются также уравновешивающие и компенсацион ные элементы для корректировки нуля и диапазона измерений и пр.
Первыми были разработаны проволочные тензопреобразователи (проволочные тензорезистивные манометры), предназначенные для из мерения высоких давлений, которые в отличие от указанных выше ме тодов преобразования основаны на всестороннем сжатии проводника непосредственно давлением окружающей среды без применения УЧЭ, т. е. функции УЧЭ и тензорезистора совмещены в одном элементе.
В качестве материала проволочного сопротивления до настоящего времени применяется манганин (сплав меди, марганца и никеля), эф фективность которого при создании тензоэффекта была выявлена ис следованиями Лизела и Бриджмена еще в начале нашего века.