Устройство тензодатчиков разных типов

В некоторых областях промышленности (металлургии, строительстве и т.д.) иногда требуется замерить уровень деформации. Для этого применяется специальный прибор – тензодатчик. Тензометрический датчик (тензодатчик) – устройство, которое преобразовывает уровень деформации в электрический сигнал, доступный для считывания. По показателям прибора можно определить текущий уровень сжатия или растяжения предмета.

Тензометрический датчик представляет собой тензорезистор, реагирующий на малейшие изменения постоянного сопротивления, которые вызываются сжатием. Тензорезистор обычно изготавливается из проволоки, фольги и материалов-полупроводников, таких как кремний, германий и т.д.

Проволочные тензодатчики

Самый простой вариант проволочного тензометрического датчика – обыкновенный кусок проволоки, наклеенный на деталь, деформацию которой необходимо замерить. Проволока начнет менять форму при каких-либо изменениях детали.

Зачастую установить отрезок проволоки достаточной длины не удается из-за размеров контролируемой детали. В таком случае конструкция датчика меняется: проволоку сворачивают в несколько петель, создавая спираль, а затем наклеивают на тонкую бумагу или пленку. Сверху конструкция также закрывается пленкой или бумагой. Это необходимо, для того чтобы сохранялась форма спирали. Проволока дополнительно оснащается несколькими припаянными выходами.

Проволочные тензодатчики способны измерить практически любую нагрузку - от сотых грамма до нескольких тонн. При этом они измеряют уровень деформации не по всей площади сразу, а только в конкретной точке, к которой крепятся.

Достоинства проволочных тензодатчиков: 

  • небольшие габариты;
  • простота конструкции;
  • малая масса.

Среди недостатков датчиков этого типа необходимость применения усилителей вследствие невысокой чувствительности, возможность использовать только один раз, необходимость защиты от воздействия окружающей среды. 

Фольговые тензодатчики

Фольговые тензодатчики во многом похожи на проволочные. Основное различие состоит только в методе изготовления решетки и в её конструкции. Для изготовления используется тонкая ленточная фольга из нихрома, константана и других подходящих материалов. Метод фотолитографии, используемый при производстве решетки, позволяет добиться высокой повторяемости параметров в датчиках, а также оптимизировать процесс их изготовления. 

Достоинства фольговых тензодатчиков: 

  • высокая чувствительность;
  • точность измерений;
  • высокая прочность проводов;
  • возможность создания сложного рисунка решетки.

 

Полупроводниковые тензодатчики

Полупроводниковые тензодатчики получили наибольшее распространение. Тензодатчики этого типа реагируют не на изменение размеров детали, а на разницу в её удельном сопротивлении. Результат – большая точность и простота в использовании. Среди других достоинств полупроводниковых тензодатчиков выделяют высокую чувствительность и хороший выходной сигнал, доступный для считывания даже без специальных усилителей.