Фактор шкалы

Коэффициент тензочувствительности (GF) или фактор деформации тензодатчика — это отношение относительного изменения электрического сопротивления R к механической деформации ε. Коэффициент тензочувствительности определяется как: [ ^1]

${\displaystyle GF={\frac {\Delta R/R}{\Delta L/L}}={\frac {\Delta R/R}{\varepsilon }}=1+2\nu +{\frac {\Delta \rho /\rho }{\varepsilon }}}$

где

• ε = деформация = ${\displaystyle \Delta L/L_{0}}$
  • ${\displaystyle \Delta L}$= абсолютное изменение длины
  • ${\displaystyle L_{0}}$= исходная длина
• ν = коэффициент Пуассона
• ρ = удельное сопротивление
• ΔR = изменение сопротивления тензодатчика из-за осевой и поперечной деформации
• R = ненапряженное сопротивление тензодатчика

Пьезорезистивный эффект

Распространенное заблуждение, что изменение сопротивления тензодатчика основано исключительно или в основном на геометрических терминах. Это верно для некоторых материалов ( ), и коэффициент тензодатчика просто: ${\displaystyle \Delta \rho =0}$

${\displaystyle GF=1+2\nu }$

Однако большинство коммерческих тензодатчиков используют резисторы, изготовленные из материалов, которые демонстрируют сильный пьезорезистивный эффект . Удельное сопротивление этих материалов изменяется с деформацией, что объясняет член определяющего уравнения выше. В константановых тензодатчиках (наиболее популярных в продаже) эффект составляет 20% от коэффициента тензодатчика, но в кремниевых датчиках вклад пьезорезистивного члена намного больше, чем геометрических членов. Это можно увидеть в общих примерах тензодатчиков ниже: ${\displaystyle {\frac {\Delta \rho /\rho }{\varepsilon }}}$

Влияние температуры

Определение коэффициента тензочувствительности не зависит от температуры, однако коэффициент тензочувствительности связывает сопротивление с деформацией только в случае отсутствия температурных эффектов. На практике, когда существуют изменения температуры или температурные градиенты, уравнение для вывода сопротивления будет иметь температурный член. Общий эффект равен:

${\displaystyle {\frac {\Delta R}{R}}=GF\varepsilon +\alpha \theta }$

где

• α = температурный коэффициент
• θ = изменение температуры

Ссылки

1. Беквит, Томас Г., Н. Льюис Бак, Рой Д. Марангони (1982). Механические измерения (третье изд.). Рединг, Массачусетс: Addison-Wesley Publishing Co. стр. 360. ISBN 0-201-00036-9.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )