Малобазный тензодатчик Советский патент 1988 года по МПК G01B7/16 

V

00

-si

ел

;о

4 ел

14)

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к срёд- :твам тензо- и термометрии, и является усовершенствованием малобазного тензодатчика по основному авт. св. № 1263996.

Целью изобретения является повыше ние точности и расширение функциональных возможностей путем обеспече- ния измерений градиентов деформации и температуры.

На чертеже показан тензодатчик, общий вид.

Тензодатчик состоит из тензоэле- мента 1 в виде стержня из монокристалла полупроводника р-типа, например нитевидного кристалла кремния с кристаллографической ориентацией длиной 1р, и тензоэлемента 2 в виде стержня из монокристалла полупроводника п-типа, йапример, нитевидного кристалла кремния с кристаллографической ориентацией длиной 1|. Тензоэлементы 1 и 2 разделе ны слоем изоляции 3, выполненной из окиси кремния, и симметрично расположены друг относительно друга так что их геометрические центры лежат на одной оси 00. Тензоэлементы снаб- жены краевыми омическими контактами 4-7 и центральными омическими кон- такт§ми 8 и 9, расположенными на .оси 00, причем контакты 8 и 9 электрически соединены (закорочены), чем обеспечено электрическое деление датчика на две половины.

Тензоэлементы 1 и 2 должны удовлетворять следующим условиям:

Кр 0;

(1)

К

РРР

(Kjpn

(2)

(К„)р,

Кррр

(3)

К,

К„

Sn где РР , р„ , .хр, 1ч„, ip, j-n, .р, соответственно удельные сопротивления, коэф(1)ициенты тензочувствитель- ности, длины и площади поперечного сечения основного (р-типа) и дополнительного (п-типа) тензозлементов.

Тензодатчик работает следующим образом.

Q

5 0 5 30 5

0

5

0

5

Датчик устанавливается на исследуемую деталь, например наклеивается и включается в измерительные схемы. Для измерения градиента деформации тензозлемент 1 токовыводами 6-8, а тензоэлемент 2 токовыводами 4,5 и 9 включаются в полумостовые схемы. О градиенте деформаций судят по разнице в изменениях сопротивлений электрических половин каждого тензоэлемента, при этом чувствительность датчика удваивается, если в измерительной схеме обеспечивается суммирование выходных сигналов с тен- зоэлементов 1 и 2.

Для измерения градиента температуры токовыводы 4 и 6 подключаются к одному измерителю сопротивления, а токовыводы 5 и 7 - к другому измерителю сопротивления. Поскольку соотношения (1)-(3) справедливы и для каждой из электрических половин датчика, суммарные сопротивления половин 4-9-8-6 и 5-9-8-6, представляющих собой последовательное соединение тензоэлемента р-типа с базой

1 „

т;- и тензоэлемента п-типа с базой

Р, .

, не зависят от деформации, а толь ко зависят от их температуры. Поэтому о величине градиента температуры вдоль оси датчика можно судить по разнице сопротивлений половин 4-9-8-6 и 5-9-8-6, каждая из которых измеряет среднюю температуру на своей базе.

Выход из строя любого из токовы- водов не приводит к полному нарушению работоспособности датчика, так как и тогда им можно будет измерять температуру, деформацию и градиент деформации. Ф о рмулаизобретения

Малобазный тензодатчик по авт.св. № 1263996, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерений градиентов деформации и температуры, он снабжен двумя выводами, каждый из которых размещен в точке пересечения оси симметрии соответствующего тензочувствительного элемента с его свободной поверхностью, оси симметрии тензочувствительных элементов совмещены, а упомянуть1е выводы объединены.