Измерительный преобразователь деформации твёрдого тела, вызываемой механическими напряжениями, в сигнал (обычно электрический), предназначенный для последующей передачи, преобразования и регистрации. Наибольшее распространение получили Т. сопротивления, выполненные на базе тензорезисторов (ТР), действие которых основано на их свойстве изменять под влиянием деформации (растяжения или сжатия) своё электрическое сопротивление (см.
Тензорезистивный эффект)
. Конструктивно ТР представляет собой либо решётку (
рис. 1), изготовленную из проволоки или фольги (из константана, нихрома, различных сплавов на основе Ni, Mo, Pt), либо пластинку из полупроводника, например, Si. ТР механически жестко соединяют (например, приклеивают, приваривают) с упругим элементом Т. (
рис. 2) либо крепят непосредственно на исследуемой детали. Упругий элемент воспринимает изменения исследуемого параметра
х (давления, деформации узла машины, ускорения и т. п.) и преобразует их в деформацию решётки (пластинки) ε(
x), что приводит к изменению сопротивления ТР на величину Δ
R (ε)
= ±
k․R0․ε
, где
R0 - начальное сопротивление ТР,
k - коэффициент тензочувствительности (для проволочных Т.
k ≤
2-2,5, для полупроводниковых
k Тензодатчик 200). Т. сопротивления обычно работают в области упругих деформаций - при ε ≤ 10
-3.
Величина Δ
R зависит не только от ε, но и от температуры упругого элемента: Δ
R (θ) = α
․ Δθ
․ R0, где Δθ - изменение температуры упругого элемента, α - температурный коэффициент относительного изменения сопротивления ТР: для проволочных и фольговых ТР α = (2-7)․10
-3 K
-1. Для уменьшения погрешности требуется автоматическое введение поправок на температуру либо термокомпенсация. Наиболее распространён метод "схемной" термокомпенсации с использованием мостовых цепей (См.
Мостовая цепь)
. На
рис. 3 показан пример включения в мостовую цепь двух идентичных ТР, воспринимающих деформацию упругого элемента; при этом Δ
R1(ε) и Δ
R2(ε) имеют разные знаки, тогда как Δ
R1(θ) и Δ
R2(θ) - один и тот же знак. Ток в диагонали моста (выходной сигнал Т.) при условии
определяется выражением
iаб = М (
R1 ․ R4 - R2 ․ R4)
, где
М - коэффициент пропорциональности,
R'1 и
R'2 - сопротивления тензорезисторов, равные соответственно
R1 + Δ
R1(ε) + Δ
R1(θ) и
R2 - Δ
R2(ε) + Δ
R2(θ). Мостовая цепь с двумя ТР позволяет повысить чувствительность Т. в 2 раза, а с четырьмя - в 4 раза по сравнению с мостовой цепью с одним ТР и обеспечивает полную термокомпенсацию.
Лит.: Туричин А. М., Электрические измерения неэлектрических величин, 4 изд., М.-Л., 1966; Глаговский Б. А., Пивен И. Д., Электротензометры сопротивления, 2 изд., Л., 1972.
А. В. Кочеров.
Рис. 1. Рещетки тензодатчиков: проволочные - петлевая (а), витковая (б) и с перемычками (в); фольговые - для изменения одной компоненты деформации (г), трех компонент (д) и кольцевых деформаций (е); 1 - проволока; 2 - выводы решетки; 3 - перемычки; S - база датчика.
Рис. 2. Схема тензорезисторного датчика: 1 - решётки; 2 - упругий элемент; R1,..., R4 - тензорезисторы; х - измеряемый параметр.
Рис. 3. Схема включения двух тензорезисторов в мостовую цепь: R1 + ΔR1(ε) + ΔR1(θ) и R2 - ΔR2(ε) + ΔR2(θ) - сопротивления тензорезисторов [ΔR(ε) и ΔR(θ) - изменения сопротивлений тензорезисторов в зависимости от изменения деформации ε и от температуры θ]; R3, R4 - сопротивления обычных резисторов; iaб - ток в диагонали моста; U - источник питания (постоянного тока); У - усилитель; Р - устройство, регистрирующее результат измерения.