Traductoare rezistive şi circuite electrice de măsurare

Σχετικά έγγραφα
Metrologie, Standardizare si Masurari

Probleme. c) valoarea curentului de sarcină prin R L şi a celui de la ieşirea AO dacă U I. Rezolvare:

r d r. r r ( ) Curba închisă Γ din (3.1 ) limitează o suprafaţă de arie S

5.5 Metode de determinare a rezistivităţii electrice a materialelor

Laborator de Fizica STUDIUL EFECTULUI HALL

Verificarea legii lui Coulomb

4. CÂTEVA METODE DE CALCUL AL CÂMPULUI ELECTRIC Formule coulombiene

FIZICĂ. Câmpul magnetic. ş.l. dr. Marius COSTACHE 1

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

TRANZISTORUL BIPOLAR IN REGIM VARIABIL

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

FIZICĂ. Bazele fizice ale mecanicii cuantice. ş.l. dr. Marius COSTACHE


4 Măsurarea impedanţelor

Măsurarea intensităţii câmpului electric 1 şi a potenţialul electric 2 dintr-un condensator

C10. r r r = k u este vectorul de propagare. unde: k

OLIMPIADA NAłIONALĂ DE FIZICĂ Râmnicu Vâlcea, 1-6 februarie Pagina 1 din 5 Subiect 1 ParŃial Punctaj Total subiect 10 a) S 2.


a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

3.5. Forţe hidrostatice

V. CÂMPUL ELECTROMAGNETIC

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

EFECTUL SEEBECK. 1. Scopul lucrării Etalonarea unui termocuplu, determinarea coeficientului Seebeck.

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Măsurări în Electronică şi Telecomunicaţii 4. Măsurarea impedanţelor

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

Curs 1 Şiruri de numere reale

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

3.1. GeneralităŃi. Subiecte

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

2. Bazele experimentale ale opticii electromagnetice

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

DETERMINAREA VÂSCOZITĂȚII LICHIDELOR PRIN METODA CORPULUI ROTITOR

4. Măsurarea tensiunilor şi a curenţilor electrici. Voltmetre electronice analogice

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

STRUCTURA ELECTRONICĂ ŞI SPECTRELE ATOMILOR METALELOR ALCALINE

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

V O. = v I v stabilizator

RELAŢII DE CALCUL ALE NIVELULUI DE PRESIUNE SONORĂ ÎN FUNCŢIE DE NIVELUL DE PUTERE SONORĂ, TIPUL SURSEI SONORE ŞI AL CÎMPULUI SONOR

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Curs 4 Serii de numere reale


Integrala nedefinită (primitive)

CINEMATICA. Cursul nr.2

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

TEMA 4. VEHICULE ELECTRICE MOTOARE ALIMENTATE DE LA LINIE DE CONTACT DE CURENT ALTERNATIV (VEHICULE ELECTRICE PENTRU TRACTIUNEA FEROVIARA)

FENOMENE MAGNETICE. MĂRIMI ŞI LEGI SPECIFICE

DETERMINAREA PARAMETRIILOR LINIILOR ELECTRICE DE TRANSMISIE A SEMNALELOR

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

5.1. Noţiuni introductive

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

L6. PUNŢI DE CURENT ALTERNATIV

Curs 10 UNDE ELECTROMAGNETICE

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Ministerul EducaŃiei, Cercetării, Tineretului şi Sportului Centrul NaŃional de Evaluare şi Examinare

Modele de retele. Reteaua cu comutarea de circuit modelata ca o retea cu pierderi. Reteaua cu comutarea pachetelor modelata ca o retea cu asteptare

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Dinamica sistemelor de puncte materiale

MONITORIZARE SI DIAGNOZA IN SISTEME ELECTROMECANICE SEM - CURS 12 1

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

MARCAREA REZISTOARELOR

Prezentarea Generală a Disciplinei și Introducere în Utilizarea Utilitarului Mathcad

Capitolul 14. Asamblari prin pene

1. PROPRIETĂȚILE FLUIDELOR

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

Subiecte Clasa a VIII-a

REACŢII DE ADIŢIE NUCLEOFILĂ (AN-REACŢII) (ALDEHIDE ŞI CETONE)

Studiul câmpului magentic produs de o bobină. Verificarea legii lui Biot şi Savart

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

MONITORIZARE SI DIAGNOZA IN SISTEME ELECTROMECANICE CET - CURS 12 1

CIRCUITE LOGICE CU TB

IV. CUADRIPOLI SI FILTRE ELECTRICE CAP. 13. CUADRIPOLI ELECTRICI

ε = permitivitate electrică a mediului

riptografie şi Securitate

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

S.C. ELECTRICA S.A. 0.RE-ITI 228 / 2014

Cursul 14 ) 1 2 ( fg dµ <. Deci fg L 2 ([ π, π]). Prin urmare,

Stabilizator cu diodă Zener

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

Erori si incertitudini de măsurare. Modele matematice Instrument: proiectare, fabricaţie, Interacţiune măsurand instrument:

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

Capitolul ASAMBLAREA LAGĂRELOR LECŢIA 25

Transcript:

Capitolul Taductoae ezistive şi cicuite electice de măsuae.. Taductoae ezistive metalice Iniţial, taductoaele ezistive se obţineau din fie foate subţii din aliaje metalice cu ezistivitate mae (constantan, nichel-com etc), fixate sub foma uno eţele unidiecţionale pe supotui izolatoae din ăşină sau hâtie (fig..,a). Datoită aspectului lo au fost numite măci tensometice. Extemităţile fielo sunt lipite de segmente de conductoi mai goşi cae sevesc la conectaea TE în cicuitele de măsuae. După ce metoda tensometiei electice ezistive şi-a aătat utilitatea în analiza expeimentală a tensiunilo şi în tehnica măsuăii, a fost impusă o nouă tehnologie de fabicaţie. Se poneşte de la folii metalice foate subţii lipite pe filme din mateiale izolante (ăşini fenolice, epoxidice etc) cu gosimi foate mici (fig..,b). Foma eţelei ezultă în uma unui poces de fotocoodae a foliei. Se fabică o mae divesitate de TE, cu lungimi ale eţelelo înte 0, şi 00mm, având valoile standad ale ezistenţelo de 0 Ω şi 50 Ω. Filmul-supot asiguă izolaea electică a eţelei taductoului faţă de piesa (de egulă, metalică) pe cae se lipeşte. a Fig.. b ezistenţa electică a TE este dată de fomula ρ ρ, (.) S V unde ρ este ezistivitatea mateialului,, S, V, lungimea, aia secţiunii, espectiv, volumul fiului eţelei. 9

Logaitmând, ezultă ln ln ρ ln lnv. (.) Deivând această elaţie şi intoducând notaţia dx x, se obţine ρ V. ρ V (.) Fiul eţelei se poate considea desfăşuat, examinându-se ca baă solicitată axial, având defomaţiile specifice: longitudinală ε x şi tansvesale ε y, ε z, legate pin elaţiile [B.5]: ε x ; ε y ε z ν ε x V ε ( ) x ε y ε z ν ε V x. (.) Substituind (.) în (.), se obţine ρ ( ν ) ε x. ρ (.5) Sensibilitatea mateialului eţelei, definită pin expesia / ρ / ρ k m ε ε ( ν ), (.6) depinde de vaiaţia ezistivităţii cu defomaţia ( ) x dimensiunilo eţelei expimată pin temenul ( ν ) x x ρ / ρ / ε şi de modificaea. Măimea k m mai este cunoscută şi sub numele de coeficient de tensosensibilitate al conductoului. Valoile sensibilităţii k m deteminate expeimental se situează înte şi, pentu aliajele utilizate cuent la fabicaea TE [D] (v. tabelul.). Deoaece ν 6, ezultă că ( ρ / ρ ) / ε x ae valoi înte 0, şi,. Cea mai lagă utilizae o ae aliajul Ni-Cu, cunoscut sub numele de constantan, deoaece ae caacteistică ( / funcţie de ε x ) liniaă înt-un domeniu lag de defomaţii, ezistivitate mae şi foate bună stabilitate temică. Pentu fiecae lot de fabicaţie se detemină expeimental o constantă k t, cae epezintă sensibilitatea taductoului. Din elaţia / kt, (.7) ε x ezultă legea de tansfomae specifică taductoului ezistiv k t ε, (.8) unde ε este defomaţia specifică longitudinală a eţelei acestuia. Factoul k t ae valoi apopiate de, fiind totdeauna mai mic decât k m, deoaece eţeaua în sepentină este mai puţin sensibilă la defomaţie decât conductoul dept cu aceeaşi secţiune şi lungime. Ieşiea / este tansfomată de obicei înt-un semnal în tensiune, pin intemediul unei punţi de tip Wheatstone. 0

Tabelul.: Sensibilităţile aliajelo utilizate cuent pentu fabicaea TE [D.] Mateial Compoziţie k m Constantan Ni (5%), Cu (55%), Nicom V Ni (80%), C (0%), Isoelastic Ni (6%), C (8%), Mo (0,5%), Fe (55,5%),6 Kama Ni (7%), C (0%), Al (%), Fe (%),0 Amou D Fe (70%), C (0%), Al (0%),0 Platinum-Tungsten Pt (9%), W (8%),0 În constucţia captoaelo se utilizează atât taductoae simple (fig..) cât şi duble sau cvaduple (fig..). a b c d e Fig.. Taductoaele multiple se ealizează pe acelaşi supot, în poziţii elative pecise, ofeind avantajul lipiii comode şi apide pe elementele elastice ale captoaelo. Sunt fabicate în seie taductoae duble cu eţele paalele (fig..,a), pependiculae, supapuse şi izolate electic înte ele (fig..,b) sau pependiculae alătuate (fig..,c). Cele patu taductoae ealizate pe supot patat (fig..,d) sau cicula (fig..,e) sunt conectate în punte completă. În această lucae nu se vo pezenta aspecte pivind lipiea, conectaea şi potejaea taductoaelo, deoaece aceste opeaţii sunt descise în pospectele de podus şi în alte monogafii [B6], [C], [D], [D],[M5]. De asemenea, nu se va insista pea mult asupa caacteisticilo şi pefomanţelo taductoaelo metalice, pentu că şi aceste pobleme au fost analizate în detaliu în liteatua de specialitate [A],[B], [B6], [D], []. Valoaea maximă a defomaţiei specifice cae se poate măsua cu un TE din folie depinde de mateialele eţelei şi supotului. Pentu defomaţii cupinse înte ± 0,5 % şi ±,5 % se pot utiliza folii din aliaje Constantan şi Kama pe supotui din poliamide [D]. Vaiaţiile tempeatuii mediului şi eţelei pot influenţa semnalele de ieşie ale taductoaelo. Puteea P disipată de taducto este tansfomată în călduă, ce se tansfeă în mediul ambiant. În expesia U P I, (.9)

intevin ezistenţa taductoului, U, I tensiunea şi intensitatea cuentului cae tece pin eţeaua acestuia. Disipaea călduii este influenţată de umătoii factoi: - dimensiunile şi configuaţia eţelei; - mateialul şi gosimea supotului; - tipul de adeziv şi gosimea acestuia; - mateialul şi volumul elementului elastic al captoului; - tipul şi gosimea statului de potecţie conta umidităţii. Un paametu utilizat adesea pentu a caacteiza disipaea călduii este densitatea de putee P P D, (.0) A unde A este aia secţiunii eţelei taductoului. Tensiunea maximă de alimentae a unei punţi Wheatstone cu patu TE se calculează cu fomula U a APD. (.) La evaluaea sensibilităţii taductoului ezistiv tebuie să se ţină seamă de efectul de integae al acestuia, cae face ca defomaţia specifică ε, dedusă din elaţia (.8) ε, (.) k t să fie o valoae mediată pe lungimea o a eţelei. ăspunsul taductoului, cae peia defomaţii specifice ε ε x (x), vaiind pe lungimea o x x (fig..), se poate calcula cu elaţia [B] x ε x( x ) dx x x ε. (.) x Fig.. Fig..

Pentu ca valoaea mediată ε să fie mai mae se ecomandă utilizaea uno TE cu bază o cât mai mică (fig..), amplasate pe elementul elastic al captoului pe diecţiile şi în locuile cu defomaţii specifice exteme. Situaţia ideală, când defomaţia specifică sub eţeaua TE este constantă şi de modul maxim, apae la baele de egală ezistenţă [B5]. Identificaea celo mai convenabile locui pentu poziţionaea taductoaelo pe elementele elastice ale captoaelo este unul dinte pincipalele obiective ale poiectantului... Taductoae ezistive cu semiconductoae Mateiale semiconductoae, pecum gemaniul şi siliciul, posedă popietatea de piezoezistivitate, cae se manifestă pin schimbaea ezistivităţii atunci când sunt supuse solicităii mecanice. Aceste elemente sunt tetavalente, adică au patu electoni de valenţă pe ultima obită a atomului. Aceşti electoni fomează legătui covalente cu electonii atomilo vecini. Gemaniul şi siliciul în stae puă se compotă ca izolatoi, deoaece nu au electoni libei cae să pemită tansmiteea unui cuent electic. Pin adăugaea uno mici cantităţi de mateiale cu altă valenţă, numite impuităţi, elementele amintite devin conductoae. Astfel, dacă se intoduce un element pentavalent (fosfo, stibiu, asen), patu dinte electonii de valenţă se vo fixa în legătui inta-atomice cu electonii elementului tetavalent, ia al cincilea electon ămâne libe şi poate fi deplasat sub acţiunea unui câmp electic. Conductibilitatea electică este datoată sacinilo negative, de aceea, semiconductoul astfel tatat (dopat), este numit de tip n. Dacă se intoduc în mateialul tetavalent impuităţi de elemente tivalente (galiu, indiu, bo), el devine conducto datoită goluilo, adică număului de electoni cae lipsesc pentu a completa eţeaua elementului de bază (tetavalent). Sub acţiunea unui câmp electic goluile smulg electoni de la atomii vecini, ceând alte golui în eţea. Semiconductoaele la cae conductibilitatea se ealizează pin deplasaea goluilo (echivalente cu sacini pozitive), se numesc de tip p. De egulă, semiconductoaele conţin impuităţi de ambele tipui, da unele au concentaţie mai mae. Taductoul tensometic cu semiconducto (TES) constă dint-un filament subţie (de egulă, un monocistal de siliciu tatat cu impuităţi şi oientat) fixat pe un supot potecto din ăşină epoxidică. În figua.5 sunt pezentate patu tipui de taductoae. Pimele tei, cu monocistal, difeă pin poziţiile conductoilo de legătuă, ia ultimul este un taducto dublu, constând dint-un cistal p şi unul n, legate în semipunte. De egulă, pentu lipiea TES pe piese cae supotă solicităi mecanice ce tebuie evaluate, se utilizează aceiaşi adezivi ca şi în cazul taductoaelo metalice. Taductoaele cu semiconductoae au sensibilitate la defomaţie mult mai mae decât cele metalice. În funcţie de tipul şi cantitatea de impuităţi intoduse în cistalul de siliciu pu, constantele taductoaelo pot avea valoi foate mai, cupinse înte 50 şi 75.

Fig..5 Totuşi TES au şi dezavantaje pecum: compotamentul nelinia, compensaea dificilă a eoilo intoduse de vaiaţiile de tempeatuă, necesitatea de a se lipi numai pe supafeţe plane (datoită fagilităţii filamentului). ezistivitatea ρ a unui monocistal de siliciu cu o concentaţie a impuităţilo de odinul 0 6-0 0 atomi/cm este dată de elaţia ρ, (.) e N µ unde e sacina electonului, deteminată de tipul de impuităţi, N număul putătoilo de sacină, dependent de concentaţia impuităţilo, µ - mobilitatea medie a putătoilo de sacină. Pin solicitae mecanică se modifică N şi µ. Mobilitatea putătoilo de sacină depinde de măimea defomaţiei şi de diecţia acesteia în apot cu axele cistalului. Efectul piezoezistiv se explică pin influenţa măimii şi diecţiei defomăii mecanice asupa enegiilo elative ale benzilo de conducţie şi de valenţă. Pe două diecţii otogonale din cistal mobilitatea putătoilo vaiază în sensui contae (ceşte pe o diecţie şi scade pe cealaltă). Mobilităţile pot avea valoi egale şi de semne contae pe difeite diecţii, ceea ce pemite fabicaea uno taductoae cu compensae intinsecă a efectelo vaiaţiilo de tempeatuă. Sensibilitatea la defomaţie a taductoului piezoezistiv (cu ezistenţa s) este dată de o elaţie de foma [D] Δs / s ks ν Eπ ε, (.5) x în cae E, ν, π sunt, espectiv, modulul de elasticitate longitudinală, coeficientul Poisson şi coeficientul piezoezistiv longitudinal al semiconductoului. Anteio s-a stabilit elaţia (.6), similaă cu (.5), valabilă pentu un conducto metalic. În cazul taductoaelo metalice ν,6 ia temenul Δ ρ / ρ / ε este cupins înte 0, şi,. ( ) x

Temenul ( ν ) din (.5) epezintă vaiaţiile dimensionale ale cistalului, ia E π eflectă vaiaţia ezistivităţii ca umae a solicităii mecanice. Pentu taductoaele cu semiconductoae, E π se poate situa înte 0 şi 00, în funcţie de tipul şi concentaţia impuităţilo, de diecţia cistalină pe cae acţionează solicitaea şi de ezistivitate, ia ν,6. Pactic k s E π. (.6) Siliciul cistalizează înt-un sistem cubic cu feţe centate, fiind izotop în această stae. Dacă este solicitat mecanic devine anizotop şi conductivitatea ceşte sau scade pe difeitele diecţii cistaline. Se măsoaă ezistenţa electică a cistalului pe diecţia de vaiaţie maximă a conductivităţii (diecţia [] pentu siliciul tip p şi [00] pentu siliciul tip n). Coeficientul k s este pozitiv pentu tipul p şi negativ pentu tipul n, ia valoaea sa depinde de mai mulţi factoi: tip de impuităţi şi nivelul de dopaj, tempeatuă, solicitae mecanică. Datoită faptului că sensibilitatea taductoului tensometic semiconducto este vaiabilă, elaţia dinte Δ s / s şi defomaţia specifică ε x ε este neliniaă. Pentu mateiale semiconductoae uşo dopate (sub 0 9 atomi/cm ), sensibilitatea la defomaţie se expimă în funcţie de tempeatuă (T ) şi de solicitaea mecanică ( ε ), pin elaţia T0 T0 T0 ks ks0 C ε C ε, (.7) T T T unde k s0 este sensibilitatea iniţială, la tempeatua ambiantă T 0 9 K, C, C sunt constante ce depind de tipul şi concentaţia impuităţilo şi de oientaea elementului sensibil al taductoului faţă de axele cistalului din cae este tăiat. În figua.6 se aată vaiaţia sensibilităţii k s în funcţie de concentaţia impuităţilo pentu siliciul de tip p. Când concentaţia de impuităţi ceşte de la 0 6 la 0 0 atomi/cm, sensibilitatea taductoului scade de la 55 la 50, da se educe şi influenţa tempeatuii asupa acesteia [D]. Efectul concentaţiei impuităţilo asupa vaiaţiei de ezistenţă, în funcţie de tempeatuă, pentu siliciul de tip p, este evidenţiat în figua.7. Se obsevă că efectele temice sunt minime la concentaţii de 0 9 atomi/cm, pentu cae se asiguă k s 00 (v. fig..6). Compensaea efectului temic nu este posibilă pentu taductoul cu un singu element semiconducto de tip p. Există două posibilităţi de compensae temică pin utilizaea mateialelo ezistive de tip n (cu sensibilitate negativă). În pima vaiantă se ealizează un taducto dublu (fig..5,d ), cae constă dint-un element de tip p şi altul de tip n, cu aceeaşi sensibilitate la tempeatuă, cae se conectează în două baţe adiacente ale punţii Wheatstone utilizată la măsuae. 5

Fig..6 Fig..7 Aşa cum se va aăta în paagaful umăto, acest montaj ae popietatea de a scădea efectele din baţele adiacente. Astfel se obţine un semnal de ieşie popoţional cu dublul defomaţiei specifice aplicată taductoului, neafectat de vaiaţiile de tempeatuă. Taductoaele duble au şi avantajul unei sensibilităţi măite, k s fiind cupins înte 0 şi 65. O a doua posibilitate de compensae temică la elementele simple este de a utiliza mateiale de tip n, ale căo ezistenţe cesc cu tempeatua astfel încât să compenseze efectele defomaţiilo paazite poduse de dilatăile pieselo pe cae sunt lipite taductoaele. Pin contolul concentaţiei de impuităţi se obţin taductoae cu semiconductoae cae asiguă compensaea în cazul lipiii acestoa pe piese din mateiale cu coeficienţi de dilatae având valoile 7, 0-6, 0,8 0-6, 6, 0-6,,6 0-6 [ o C] -. 6

Ecuaţia (.7) evidenţiază o dependenţă neliniaă înte ăspunsul taductoului şi defomaţia specifică pe cae o supotă. Totuşi, după cum ezultă din figua.8, neliniaitatea este semnificativă pentu mateiale piezoezistive cu concentaţie edusă de impuităţi. Pin ceşteea concentaţiei de impuităţi la 0 9-0 0 atomi/cm, neliniaitatea este diminuată consideabil. Se ecomandă ca taductoaele de tip p să fie solicitate la întindee, ia cele de tip n, la compesiune. Fig..8 Micile elemente sensibile ale TES, obţinute pin secţionaea monocistalelo de siliciu, sunt aduse la dimensiunile finale pin coodae. Siliciul este casant şi cedează pin upee fagilă la defomaţii specifice de apoximativ 000 µm/m. Pentu a se evita supasolicitaea taductoaelo, acestea vo fi lipite pe supafeţe plane sau de cubuă mică. ezistenţa la oboseală a taductoaelo cu semiconductoae este mult mai edusă decât a celo metalice. De aceea, TES se utilizează în studiul solicităilo vaiabile numai dacă tensiunile au oscilaţii mici. Captoaele cu TES asiguă semnale de ieşie de cica 00 oi mai mai decât cele cu taductoae metalice. Semnalele de ieşie se pot măi sensibil pin conectaea în punţi Wheatstone a uno TES cu constante negative şi pozitive. În poducţia cuentă de taductoae se utilizează monocistale de siliciu ultapu. Boul se foloseşte pentu obţineea taductoaelo de tip p, cu coeficient de tensosensibilitate pozitiv, ia asenul în poducţia celo cu coeficient negativ (de tip n). ezistivitatea taductoaelo de tip p cu siliciu este de cica 500 µω m, adică de 000 de oi mai mae decât cea a constantanului (0,9 µω m). De aceea, TES nu au fomă de gilă, ci de bastonaşe paalelipipedice subţii cu lăţimi de 0, 0,5 mm, gosimi de 0,0 0,05 mm şi lungimi de - 7 mm. Teminalele se ealizează din cupu, agint sau nichel. 7

Datoită sensibilităţii mai, se ecomandă utilizaea taductoaelo cu semiconductoae în umătoaele situaţii: pentu măsuaea defomaţiilo foate mici (ε < 0 8 ); în sistemele de contol şi eglae automată, dacă se cee un semnal de ieşie mae la bonele senzoului; pentu măsuaea defomaţiilo cu apaatuă simplă, făă amplificae. Taductoaele cu semiconductoae pot fi utilizate la fabicaea uno captoae miniatuizate cu semnal mae la ieşie şi cu fecvenţă natuală înaltă. De egulă, acestea sunt destinate măsuăii pesiunilo, aceleaţiilo, foţelo şi deplasăilo foate mici... Cicuite electice de măsuae Adaptoaele de semnal sunt concepute astfel încât să pemită umăiea cât mai fidelă a micilo vaiaţii de ezistenţă ale TE, poduse de defomaţiile peluate de la elementele elastice pe cae sunt lipite. În componenţa adaptoaelo se pot identifica două păţi distincte: un cicuit de măsuae de tip punte Wheatstone (numită punte tensometică) în baţele căeia se conectează taductoaele şi un bloc de amplificae şi convesie în semnal util.... Puntea Wheatstone alimentată la tensiune constantă În cele patu baţe ale punţii se pot conecta taductoae ezistive şi/sau ezistenţe calibate. Configuaţiile uzuale sunt cele pezentate în figua.9: a) sfet de punte (fig..9, a), cu un taducto şi tei ezistenţe calibate; b) semipunte (fig..9, b), cu două taductoae şi două ezistenţe calibate; c) punte completă (fig..9, c), cu patu taductoae. După cum este cunoscut [B6], [D] schema de montaj se alege în funcţie de tipul măsuăii şi de pecizia ceută, pofitând de popietatea punţii Wheatstone de a însuma efectele din baţele opuse şi de a le scădea pe cele din baţele adiacente. Se consideă montajul cu patu ezistenţe eglabile (fig.0), alimentat în cuent continuu, la tensiunea constantă U a. Aplicând cicuitului legile lui Kichhoff, când ezistenţele au valoile,,,, se detemină tensiunea de ieşie U e [D]: - Ue U ( )( ) a. (.8) Puntea este echilibată, adică semnalul de ieşie este nul ( U e 0 ), dacă. (.9) Dacă ezistenţele i sufeă vaiaţiile i va ezulta o vaiaţie de semnal U cae, confom (.8) ae expesia e 8

a e U U ) )( ( ) )( ( ) )( (. (.0) Efectuând podusele, neglijând infiniţii mici de odin supeio şi ţinând seamă de (.9) se obţine e U a U ) (, (.) unde /. Fig..9 Dependenţa liniaă (.) dinte semnalul de ieşie şi vaiaţiile ezistenţelo este apaentă, deoaece făă negljaea uno cantităţi mici, din (.0) ezultă elaţia ( ) a e U U η ) (, (.) în cae intevine η. (.) În majoitatea cazuilo pactice, ezultând şi / i i i i i i η. (.) 9

Din (.), se deduce că 00 η se poate considea dept eoae pocentuală ce se înegistează la evaluaea semnalului cu fomula (.). În montaj sfet de punte (fig..9,a), ezistenţa taductoului vaiază cu, ia celelalte sunt fixe ( 0), astfel că din (.) se obţine η. (.5) / În figua. este pezentată gafic vaiaţia eoii pocentuale 00 η în funcţie de /. Dacă / < 0,0, eoaea de neliniaitate este sub %. Din (.), ţinând seamă de (.8), ezultă sensibilitatea punţii cu un singu taducto activ (cu ezistenţa şi constanta k t ): U e U a S p kt U a, (.6) ε ε ( ) ( ) în cae ε este defomaţia specifică de măsuat. Fig..0 Fig.. Din ultima elaţie ezultă că există umătoaele posibilităţi de măie a sensibilităţii cicuitului de măsuae: ) utilizaea uno TE cu constante k t de valoi mai, de exemplu, taductoae cu semiconductoae; ) măiea tensiunii de alimentae U a până la limita admisă, indicată de căte poducătoi, pentu fiecae tip de TE. ) constituiea punţilo din ezistenţe egale ( ), deoaece, pentu /, după cum ezultă din figua., eficienţa cicuitului de măsuae expimată pin apotul devine maximă. ( ) Pentu, din elaţia (.6), se obţine U e S p kt U a. (.7) ε 0

De asemenea, sensibilitatea ceşte popoţional cu număul de taductoae active. Din elaţia (.) ezultă: - pentu montaj în semipunte cu două TE identice (, ) U e U a kt ( ε ε ) U a ( ) ; (.8) - pentu punte completă cu patu TE identice (, ) ( ε ε ε ε ) U a U e U a k t ( ). (.9) Fig.. Fig.. Dacă taductoaele, conectate în punte completă, sunt lipite în aceeaşi secţiune, pe o lamelă elastică paalelipipedică solicitată la încovoiee (fig..), atunci ε ε ε ε şi din ultima elaţie ezultă U e kt ε U a ; (.0) U e S p kt U a. (.) ε Totuşi, mai fecvent sensibilitatea unui capto S p se defineşte ca apot înte semnalul de ieşie şi tensiunea de alimentae, măsuându-se în mv/v. Pentu montaj în punte completă cu patu TE identice U e S p kt ( ε ε ε ε ), (.) U a ia dacă ε ε ε ε, ezultă U e S p kt ε. (.) U a Montajul în sfet de punte (fig..9,a) se utilizează în măsuăi dinamice. ezistenţa este cea a taductoului, ia celelalte tei sunt alese astfel încât

să se maximizeze sensibilitatea cicuitului. La captoae se constituie punţi complete cu, 8 sau 6 taductoae active. Montajele în semipunte se utilizează mai a şi pot conţine, în baţe adiacente (fig..9,b), două taductoae active sau unul activ şi altul inactiv (nesolicitat), intodus în cicuit pentu compensaea efectului vaiaţiei de tempeatuă. Aflându-se în aceleaşi condiţii ambiante taductoaele sufeă aceleaşi defomaţii temice. Puntea Wheatstone (completă sau semipunte) scade efectele din baţele adiacente, eliminând efectele paazite ale dilatăii elementelo elastice ale captoaelo [D]. Poblema aduceii semnalului de ieşie la o valoae standadizată sau doită se ezolvă pactic pin intoduceea uno ezistenţe adiţionale în tepte, ajustabile pin tăiee (fig..). ezistenţa ajustabilă din cupu, intodusă înte baţele şi ale punţii, ae olul de a compensa acele abatei de la zeo datoate vaiaţiilo de tempeatuă, cae nu au fost eliminate pin montajul în punte completă sau semipunte, abatei cae există deoaece TE nu sunt pefect identice. Echilibaea punţii la sacină nulă se poate ealiza pin intoduceea unui ezisto de compensaţie, constând dint-o ezistenţă dublu ajustabilă, înte baţele şi ale punţii. Domeniul semnalului de ieşie se poate coecta educând tensiunea U a pin intoduceea uno ezistenţe ajustabile în seie cu bateia de alimentae. Fig..