metalowe czujniki tensometryczne (DMS)

Rezystancyjna metoda pomiaru ciśnienia

Tensometry metalowe są rezystorami elektrycznymi umieszczonymi na materiale nośnym. Wartość rezystancji jest określona przez długość i przekrój ścieżki przewodzącej. Materiał nośny składa się przede wszystkim z korpusu o osłabionej strukturze - membrany, która ulega deformacji pod wpływem ciśnienia.


Zasada działania czujników tensometrycznych

Czujniki tensometryczne są trwale połączone z membraną i wyrażają stopień deformacji mechanicznej jako zmianę wartości rezystancji. W przypadku rozszerzania, ścieżka przewodząca wydłuża się, a jej przekrój zmniejsza - rezystancja wzrasta. Podczas sprężania, przekrój poprzeczny ścieżki przewodzącej zwiększa się, natomiast jej długość maleje - rezystancja maleje.


Mostek tensometryczny

Na membranie znajdują się zazwyczaj cztery czujniki tensometryczne, które są połączone w mostek Wheatstone'a. Oddziałują one na siebie nawzajem, tzn. podczas deformacji membrany, zewnętrzne czujniki tensometryczne są ściskane, a wewnętrzne rozszerzane. Dzięki układowi mostkowemu sygnał wyjściowy jest czterokrotnie silniejszy niż w przypadku pojedynczego tensometru.


Rys. 2 Mostek pomiarowy Wheatstone'a


Kompensacja temperatury w mostku tensometrycznym

Zmiany rezystancji związane z temperaturą również są kompensowane. Napięcie mostka w pozycji spoczynkowej membrany wynosi Ud = 0 V. W przypadku wzrostu temperatury membrany, wszystkie rezystory są podgrzewane równomiernie. Stosunek mostka jest nadal zrównoważony - napięcie mostka pozostaje na poziomie 0 V.


Przetwornik ciśnienia
z mostkiem tensometrycznym – zasada działania

Na sąsiedniej ilustracji przedstawiono zasadę działania typowego przetwornika ciśnienia z mostkiem tensometrycznym. Pokazano także rozmieszczenie poszczególnych tensometrów na membranie pomiarowej.

Oznaczenia:

  • R1 .. R4 – tensometry
  • p - ciśnienie

Rys. 3 Zasada działania membrany z tensometrem