Термокомпенсированные датчики

В некоторых случаях уменьшить и даже компенсировать влияние температуры на сопротивление тензодатчика удается при его подклейке к подложке. Если коэффициент линейного расширения подложки λ_П отличен от коэффициента линей­ного расширения датчика λ_Т , то изменение температуры на ΔТ приведет к деформации датчика на величину (λ_П – λ_Т)ΔТ, что вызовет относительное изменении сопротивления

ΔR_d/R = K_T (λ_П – λ_Т)ΔТ. (2.1)

Температурное изменение собственного сопротивления при изменении температуры

ΔR_Т/R = α· ΔТ, (2.2)

где α – температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

Общее температурное изменение сопротивления

= = [α + K_T(λ_П – λ_Т)] ΔT (2.3)

или

= , (2.4)

где - ТКС приклеенного датчика

= α + K_T (λ_П – λ_Т). (2.5)

Для металлов α Значения λ_П и λ_Т, а также ТКС датчиков из различных металлов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Температурные характеристики сплавов тензодатчиков и материалов подложек

Материал датчика	КТ	α, 10^-5К^-1	λТ, 10^-5 К^-1		Материал подложки	λП, 10^-5 К^-1
Константан	2,1		1,7		Алюминий	2,5
Карма	2,1		1,0		Сталь	1,1
Изоэластик	3,5	17,5	0,4		Медь	1,7
Нихром	2,5		1,3		Титан	0,9

Соответствующим подбором сплава для датчика можно для материала данной подложки минимизировать в некото­ром температурном интервале. Такие датчики называются температурно-компенсированными, и для них 1,5·10^-6 К^-1 в широком температурном интервале (например, от - 20 до 200 ºС). Датчики, предназначенные для измерения только ди­намических деформаций, не нуждаются в температурной ком­пенсации, так как температурные изменения будут много меньше в сравнении со скоростью изменения деформаций.

Для полупроводников α , так как датчики работают на участке истощения примесной проводимости; λ_{Т П} для большинства материалов (для Si λ_Т = 3,2·10^-6 К^-1 ), поэтому

(λ_П – λ_Т) Если К_Т , то получить термокомпенсирован­ный датчик невозможно; если К_Т , то подбором концентра­ций примесей, определяющих α и К_Т, можно получить термо­компенсацию, т.е. это возможно для тензорезисторов n-типа проводимости.

Дата добавления: 2015-08-20