Рнс. 10.7. Схема моста Уитстона на тензометрах.

Ri=Ri и в состоянии покоя ЛдЛд.

ношении различные типы тензометров существенно отличаются друг от друга. Выпускаются тензометры проволочного и непроволочного типа.

Проволочный тензометр представляет собой туго натянутый провод небольшой длины. Держатели, на которых укреплен проводник, растягивают его под влиянием растягивающей силы и позволяют ему уменьшать свою длину при сжатии.

Существуют тензометры, состоящие из одного элемента, но более широкое применение находят тензометры, состоящие из четырех элементов, соединенных по схеме моста Уитстона. Схема построена так, что под действием любой деформирующей силы два тензометра находятся в сжатом состоянии, а два других- в растянутом. С точки зрения электрических параметров такая схема моста обладает более высокой чувствительностью.

Непроволочный тензометр состоит из кусочка тонкой металлической фольги или полупроводникового резистивного элемента, приклеенного к изолятору, который в свою очередь связан с металлической диафрагмой. К диафрагме прикладываются деформирующие силы, а она деформирует тензометр. Здесь опять используют четыре тензометра, соединенных по схеме моста Уитстона.

Рассмотрим для примера жидкостный датчик давления, которым обычно пользуются врачи и физиологи в клинической практике и научной работе. Воздействию подвергается тонкая, легко деформируемая металлическая диафрагма. К ней приклеены четыре тензометра.

Запорные краны

Трубка дли жидкости

Камера

Пластиковый купол

Крышка -

Гонкие, легкие рровода

Диафрагма

Металлический или пластиковый корпус

Тензометры Сигнальный кабель Рие. 10.8. Типичный тензометрический датчик давления.

На рис. 10.8 показано, каким образом установлена в датчике эта тонкая диафрагма. Она приклеена к камере, заполняемой жидкостью. Противоположная сторона диафрагмы находится внутри пластикового купола (на рисунке не показан) с парой запорных кранов для подачи жидкости в камеру.

Нулевое показание прибора соответствует давлению под куполом при одном открытом в атмосферу кране. Кран открывают и регулируют усилители так, чтобы на выходе был нуль. Затем кран закрывают. После этого тензометр будет воспринимать давление, равное давлению жидкости в трубке.

Емкостные датчики

Емкость может изменяться под воздействием некоторых параметров, к которым чувствителен и тензометр. Более того, емкость может изменяться при изменении положения. Во многих практических случаях емкостные датчики играют первостепенную роль.

На рис. 10.9 показаны два простейших емкостных датчика. На рис. 10.9, а представлен аксиальный емкостный датчик, или датчик мембранного типа, напоминающий элемент старого микрофона, а на рис. 10,9,6 изображен поворотный емкостной датчик, или датчик типа «бабочка».

В датчике на рис. 10.9, а используется тонкая, гибкая, легко деформируемая металлическая диафрагма, установленная параллельно жесткой металлической пластине. Они разделены изолирующим держателем и сухим воздухом и представляют таким образом конденсатор.

Изолятор ,-I р

МШалли честя диафрагма

Задняя метал-лачесная пластина

Рнс. 10.9. Два емкостных датчика.

Пластина, ротора

Сила, действующая на диафрагму, деформирует ее, а при этом изменяется емкость. В микрофоне, который на самом деле представляет собой не что иное, как звукоэлектрический датчик, диафрагма работает сама по себе. В других же случаях усилие на диафрагму может передавать тонкий стержень или механизм другого типа.

Другой тип емкостного датчика (поворотный датчик) показан на рис. 10.9,6. В этой конструкции используется два набора пластин, разделенных воздухом. Один набор пластин закреплен неподвижно, а другой вращается на оси. При вращении изменяется размер области на неподвижной пластине, перекрываемой вращающейся пластиной. А это, конечно, вызывает изменение емкости между пластинами.

Для работы емкостных датчиков требуется, как правило, сигнал переменного тока, при условии что они не включены в схему генератора с частотной модуляцией (ЧМ). В системе ЧМ используется LC-генератор, а емкость датчика представляет собой составную часть полной емкости частотно-задающей схемы. Когда датчик оказывается под воздействием деформирующей силы, он вызывает соответствующее изменение частоты генератора.

Схема, в которую включается датчик, работает с сигналом переменного тока постоянной амплитуды. Такой схемой может быть схема моста, но независимо от вида схемы амплитуда сигнала в ней должна изменяться только в результате измеряемого воздействия.

Индуктивные датчики

Существует два основных типа индуктивных датчиков. Датчик одного типа состоит из двух переменных индуктивностей и двух постоянных резисторов, соединенных по схеме моста Уитстона 7?1-типа. Когда к датчику не приложено воздействие, общий сердечник будет распределен равномерно между двумя обмотками. Измеряемое воздействие заставляет сердечник переместиться, и тогда на одну обмотку будет приходиться большая