5 maruza bоsim oʻlchаshdа ishlаtilаdigаn elеktr аsbоblаr. Tеnzоrеzistirli

19 –
 Mа`ruzа
.
Tеnzоrеzistirli bоsim o`lchаsh uzgаrtkichlаri. Induktiv vа iоnizаsiоn mаnоmеtrlаr
Yarimo'tkazgichli datchiklarning pyezokoeffitsiyenti manganinnikidan ming marta ortiq,
lekin datchiklar qarshiligining bosimga bo'lgan bog'lanishi nochiziqlidir. Bundan tashqari, katta
miqdordagi gisterezis mavjud bo'lib, harorat ham o'z ta'sirini ko'rsatadi. Yarimo'tkazgichli qarshilik
datchiklari mexanik jihatdan pishiq emas, ular 10 mPa dan ortiq bosimlarni o'lchashga yaroqsiz.
Elektr qarshilik usuli bo'yicha bosimni o'lchashda sezgir element sifatida tenzodatchiklar
qo'llaniladi. Tenzometrning ishlash prinsipi kuch yoki unga mutanosib bo'lgan deformatsiyani
deformatsiyalangan jismga yopishtirilgan sim qarshiligining o'zgarishiga aylantirishdan iborat.
Detaliga yopishtirilgan tenzodatchiklar o'lchanayotgan bosim R ni elektr qarshilik o'zgarishi
bilan sezadi. Bu tenzosezgirlik koeffitsiyent KT bilan baholanadi:
(3.27)
Bunda: Δr/r — tenzometr qarshiligining nisbiy o'zgarishi; Δl/l — simning nisbiy
deformatsiyasi; kt — koeffitsiyent qiymati metallar uchun 0,5 ... 4,0 chegarasida bo'ladi.
Yuqori metrologik va foydalanish xarakteristikalariga ega bo'lgan tenzorezistorli bosimni
o'lchash o'zgartkichlari bir qator afzalliklariga ko'ra: gabarit o'lchamlari va massasi kichik, vaqt
bo'yicha yuqori darajada barqaror, aniqligi yuqori, tebranishga chidamliligi, turli agressiv muhitlar
bilan kontaktda ishlashi mumkinligi, uchqunga xavfsiz qilib ishlaganiga ko'ra yanada kengroq
tarqalmoqda. Avtomatik nazoratning sanoat tizimlari uchun va o'zgarmas tokning (0...5; 0...20 yoki
4...20 mA) standart chiqish signallari bilan ishlovchi mikroprotsessor texnikasi asosidagi TJABT
tarkibidagi tizimlar uchun Sapfir turkumidagi elektr o'lchov tenzometrik o'zgartkichlari majmuasi
ishlab chiqarilmoqda: odatdagicha ishlangan Sapfir-22 va portlashdan himoyalangan turdagi Sapfir-
22 Ex. O'zgartkichlarning aniqlik sinfi 0,25 va 0,5.
Sapfir turkumidagi o'lchash o'zgartkichlari majmuasi mutlaq va ortiqcha bosimni,
siyraklanishni, shuningdek, suyuqlik va gazlarning sarflanishini, kimyoviy aktiv, qovushqoq va
kristallanuvchi suyuqliklarning sath balandligini, suyuq muhit zichligini va bosim bilan bog'liq
boshqa kattaliklarni keng doirada nazorat qilishga imkon beruvchi datchiklar qatoriga kiradi.
Sapfirning ishlash prinsipi kremniyning geteroepitaksial plyonkalaridagi tenzorezistiv effektdan
foydalanishga asoslangan. O'lchanayotgan parametrning ta'siri texnoplyonkali yarimo'tkazgichli
tenzorezistorli
elementni
deformatsiyalaydi.
Tenzorezistorlar
deformatsiyasi
natijasida
qarshilikning o'zgarishi elektron qurilmalar yordamida me'yorlashtirilgan tokli chiqish signaliga
aylanadi.
Sapfir-22 o'zgartkichi komplekti kuchaytiruvchi qurilmasi bo'lgan o'lchash blokidan va
manba blokidan iborat. Sezgir element deformatsiyasi, o'lchanayotgan parametrning mutanosib
kattaligi kremniyli tenzorezistorlarning qarshiligini o'zgartiradi. Elektron qurilma qarshilikning bu
o'zgarishini o'zgarmas tokning me'yorlashtirilgan chiqish signaliga almashtiradi.
3.9- rasmda Sapfir-22 DD-Ex bosimlar farqini o'lchovchi o'zgartkichning sxemasi
ko'rsatilgan. Tenzoo'zgartkich 4 metall membranadan iborat bo'lib, unga yuqori tomondan
nomuvozanat ko'prikning yelkalarini tashkil etuvchi to'rtta kremniyli tenzorezistorlar bilan
changlatilgan sapfirli membrana kavsharlangan.

---

Tenzoo'zgartkich 2 asosga mahkamlangan va o'lchanayotgan muhitdan ikkita ajratuvchi
metall membranalar 1 va 3 bilan bo'lingan. Termoo'zgartkich va membranalar orasidagi berk
bo'shliqlar polimetilsiloksanli suyuqlik bilan to'ldirilgan. Bosimlarning o'lchanuvchi farqi P—P2 —
tenzoo'zgartkichlarga membrana va suyuqliklar orqali ta'sir qiladi. Tenzoo'zgartkich germetik
chiqishlar 5 orqali elektron qurilma 6 ga ulanadi. Shu qurilma yordamida tenzorezistorlar
qarshiligining o'zgarishi me'yorlashtirilgan tokli chiqish signaliga almashadi, u masofadan turib
uzatish uchun xavfsiz uch o'tkazgichli sim bo'yicha ta'minot bloki 7 ga uzatiladi. Ta'minot bloki
portlashga xavfsiz xonaga o'rnatiladi va birlamchi o'zgartkichning ikki o'tkazgichli sim bo'yicha
ta'minotini ta'minlaydi. Shu liniyaning o'zidan chiquvchi tokli signal uzatiladi. Ko'rsatilgan vazifa
bilan bir qatorda, ta'minot bloki chiqish signalining quwatini tashqi RH yuklanishni ulash uchun
zarur qiymatgacha oshiradi va chiqish signalining berilgan qiymatini shakllantiradi (0...5, 0...20
yoki 4...20 mA). Ortiqcha bosim, mutlaq bosim va siyraklanishlarni nazorat qilishda tenzorezistorli
o'lchash o'zgartkichlaridan foydalaniladi. Farqi shundaki, o'lchovchi o'zgartkich obyektga „plusli
kamera" bilan, „minusli kamera" orqali esa atmosfera bilan ulanadi. Mutlaq bosimni o'lchovchi
o'zgartkichlarda minusli kamera vakuumlanadi. Ortiqcha bosimni, siyraklashish va bosimlar farqini
o'lchaydigan tenzorezistorli o'lchovchi o'zgartkichlarning aniqlik sinflari 0,6; 1,0; 1,5. O'lchash
chegaralari: ortiqcha bosim — 0... 10—3 dan 0...60 mPa gacha; siyraklanish — 1...0 dan — 10...0
kPa gacha; mutlaq bosim — 0...2,5 kPa dan 0...2,5 mPa gacha; bosimlar farqi — 0...1 kPa dan
0...2,5 mPa gacha.
Induktiv asboblarning ishlash prinsipi g'altak induktivligining tashqi bosim ta'siridan
o'zgarishiga asoslangan.
3.7-rasmda induktiv o'zgartiruvchi element bilan jihozlangan bosimni o'lchash
o'zgartkichining sxemasi ko'rsatilgan. Bosimni qabul qiluvchi membrana 1 o'ramli elektromagnit 2
ning harakatlanuvchi yakori hisoblanadi. O'lchanayotgan bosim ta'sirida membrana siljiydi, bu
induktiv o'zgartkichli elementning elektr qarashiligini o'zgartiradi. Agar g'altakning aktiv qarshiligi,
magnit oqimlari hisobga olinmasa va o'zakda yo'qotilsa, o'zgartkich elementning L induktivligini
quyidagi tenglama bo'yicha aniqlash mumkin:
(3.21)
bu yerda: W — g'altak o'ramlari soni, ц0 — havoning magnit singdiruvchanligi, S —
magnit o'tkazgich ko'ndalang kesimining yuzi, 8 — havo oralig'ining uzunligi.

---

Membrananing deformatsiya kattaligi o'lchanayotgan bosimga muta- nosibligini e'tiborga
olib,
(3.22)
(3.21) tenglamani quyidagi ko'rinishga keltiramiz:
(3.23)
(3.23) tenglama bosimni o'lchash induktiv o'zgartkichning statik xarakteristikasini
ifodalaydi.
L ni o'lchash, odatda, o'zgaruvchan tok ko'priklari yoki rezonansli LC — konturlar
tomonidan amalga oshiriladj. 0,5 ... 1,0 MPa bosimda membrananing qalinligi 0,1 ...0,3 mm, bosim
20...30 mPa bo'lganda esa 1,3 mm. Membrananing siljishi millimetrning yuzdan bir ulushini tashkil
etadi. Induktiv bosim o'zgartkichlarning asosiy xatosi ± (0,2—5) %.