Đầu đo điện trở kim loại Đầu đo điện trở kim loại Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Cấu tạo nguyên lý hoạt động Đầu đo điện trở kim loại có cấu tạo dạng lưới Đối với đầu đo dạng lưới dây, làm dây điện trở có tiết diện tròn (đường kính d ≈ 20 μm) tiết diện chữ nhật axb (hình 14.1a) Đầu đo dạng lưới màng chế tạo phương pháp mạch in (hình 14.1b) Số nhánh n cảm biến thường từ 10 - 20 nhánh Hình 14.1: Sơ đồ cấu tạo đầu đo kim loại a) Đầu đo dùng dây quấn b) Đầu đo dùng lưới màng Cảm biến cố định đế cách điện mỏng bề dày ~ 0,1 mm làm giấy ~ 0,03 mm làm chất dẻo (polyimide, epoxy) Vật liệu làm điện trở thường thuộc họ hợp kim Ni (bảng 14.1) Bảng 14.1 Hợp kim Thành phần Hệ số đầu đo K Constantan 45%Ni, 55%Cu 2,1 Isoelastic 52%Fe, 36%Ni, 8%Cr, 4%(Mn+Mo) 3,5 Karma 74%Ni, 20%Cr, 3%Cu, 3%Fe 2,1 Nicrome V 80%Ni, 20%Cr 2,5 Bạch kim- vonfram 92%Pt, 8%W 4,1 1/4 Đầu đo điện trở kim loại Khi đo cảm biến gắn vào bề mặt cấu trúc cần khảo sát (hình 14.2), kết cảm biến chịu biến dạng biến dạng cấu trúc Hình 14.2: Cách cố định đầu đo bề mặt khảo sát 1) Bề mặt khảo sát 2) Cảm biến 3)Lớp bảo vệ 4) Mối hàn 5) Dây dẫn 6) Cáp điện 7) Keo dán Điện trở cảm biến xác định biểu thức : (14.4) Phương trình sai phân: Biến dạng dọc Δl dây kéo theo biến dạng ngang tiết diện, quan hệ biến dạng ngang biến dạng dọc có dạng: Tiết diện ngang dây S = ab , ta có: Mặt khác, đầu đo kim loại: 2/4 Đầu đo điện trở kim loại C - số Bridman V - thể tích dây Vì V = S.l, ta có: Và: Vậy ta có: (14.5) Hệ số K gọi hệ số đầu đo, giá trị xác định theo biểu thức: (14.6) Vì ν≈0,3, C ≈1, nên đầu đo kim loại có K ≈2 Các đặc trưng chủ yếu - Điện trở suất : điện trở vật liệu làm dây phải đủ lớn để dây không dài làm tăng kích thước cảm biến tiết diện dây không bé làm giảm dòng đo dẫn đến làm giảm độ nhạy - Hệ số đầu đo: thông thường K = - 3, ngoại trừ isoelastic có K = 3,5 platin-vonfram K = 4,1 - Ảnh hưởng lực đến độ tuyến tính: giới hạn đàn hồi, hệ số đầu đo không đổi quan hệ tuyến tính điện trở biến dạng Ngoài giới hạn đàn hồi, Δl/l > 0,5% - 20% tuỳ theo vật liệu, hệ số đầu đo K ≈ 3/4 Đầu đo điện trở kim loại - Ảnh hưởng nhiệt độ: nói chung K chịu ảnh hưởng nhiệt độ, ngoại trừ isoelastic Trong khoảng nhiệt độ từ - 100oC ÷ 300oC thay đổi hệ số đầu đo K theo nhiệt độ biểu diễn biểu thức: (14.7) K0 - hệ số đầu đo nhiệt độ chuẩn T0 (thường T0 = 25oC) αK - hệ số, phụ thuộc vật liệu Với Nichrome V αK = -0,04%/oC, constantan αK = +0,01%/oC - Độ nhạy ngang: nhánh dọc có điện trở RL cảm biến có đoạn nhánh ngang có tổng độ dài lt, điện trở Rt, điện trở tổng cộng cảm biến R = RL + Rt Trong trình biến dạng đoạn ngang bị biến dạng, Rt thay đổi làm cho R thay đổi Tuy nhiên Rt ... S = ab , ta có: Mặt khác, đầu đo kim loại: 2/4 Đầu đo điện trở kim loại C - số Bridman V - thể tích dây Vì V = S.l, ta có: Và: Vậy ta có: (14.5) Hệ số K gọi hệ số đầu đo, giá trị xác định theo... hệ số đầu đo K ≈ 3/4 Đầu đo điện trở kim loại - Ảnh hưởng nhiệt độ: nói chung K chịu ảnh hưởng nhiệt độ, ngoại trừ isoelastic Trong khoảng nhiệt độ từ - 100oC ÷ 300oC thay đổi hệ số đầu đo K theo... nên đầu đo kim loại có K ≈2 Các đặc trưng chủ yếu - Điện trở suất : điện trở vật liệu làm dây phải đủ lớn để dây không dài làm tăng kích thước cảm biến tiết diện dây không bé làm giảm dòng đo