ОСНОВЫ МЕТОДА. ТЕНЗОЭФФЕКТ И ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ.

Метод основан на измерении приращения электрического сопротивления проводника (полупроводника), деформируемого совместно с деталью, к которой он механически прикреплен (приклеен). Сопротивление проводника R пропорционально его длине /и обратно пропорционально площади поперечного сечения F:

R = pl / F,(9.1)

где: р — удельное сопротивление.

При малой деформации проводника Δl / l = ε,его сопротивление изменяется на величину ΔR / R. Это явление называют тензоэффектом, а коэффициент, связывающий относительное изменение сопротивления и деформацию, — коэффициентом тензочувствительности материала К_м:

, (9.2)

где: m — коэффициент, зависящий от свойств материала и деформации;

μ - коэффициент изменения геометрии проводника.

;

v — продольный коэффициент пьезосопротивления;

Е— модуль упругости про­волоки, фольги или полупроводника.

Для металлических тензочувствительных материалов величина К_м опреде­ляется в основном изменением геометрии проводника, т. е. членом (1 + 2 μ) в формуле (9.2); для полупроводников, наоборот, тензоэффект зависит практи­чески от изменения физических свойств материала: К_м ≈ т,и его величина в

20—50 раз больше, чем для металлов.

Для сплава константана линейная передаточная функция тензорезистора ТР сохраняется и для некоторой пластической области, что является одним из замечательных свойств константана как материала для ТР, в упругой и некоторой пластической области К_м = 2.

В полупроводниках тензоэффект зависит от кристаллографического направления, в котором вырезана пластина тензорезистора; например, для кремния п - типа максимальный К_м ≈ 100 определяется тензорезистивной чувствительностью. Тензоэффект для полупроводников существенно зависит от температуры, тогда как для константана влияние температуры невелико. Свойства материалов тензорешеток приведены в работах.

Для крепления чувствительного элемента ТР к поверхности детали, а также для защиты и изоляции проводника и выводных проводников разработано несколько технологий и конструкций ТР. Термины и определения по видам тензо-резисторов и конструктивным элементам даны в ГОСТ 20420—75*.

Проводниковые ТР выполняют на основе тонкой проволоки диаметром 2—30 мкм (проволочные тензорезисторы) и на основе тонколистовой фольги толщиной 5—10 мкм (фольговые тензорезисторы). В зависимости от назначе­ния и выбранной технологии проводниковые ТР выполняют на бумажной, пле­ночной, тканевой (стеклотканевой) или металлической фольговой подложке. В качестве связующего для закрепления чувствительного элемента и выводных проводников на подложке и ТР на объекте применяют универсальные и специ­альные клеи, лаки, цементы, а также точечную сварку и пайку.

Рис. 9.2. Переходники из пластмасс, бука, стекло-