Калибровочный фактор - Gauge factor

Калибровочный фактор (GF) или коэффициент деформации из тензодатчик отношение относительного изменения электрическое сопротивление R, в механическое напряжение ε. Калибровочный коэффициент определяется как:^[1]

${displaystyle GF = {frac {Delta R / R} {Delta L / L}} = {frac {Delta R / R} {varepsilon}} = 1 + 2u + {frac {Delta ho / ho} {varepsilon}}}$

куда

• ε = напряжение = ${displaystyle Delta L / L_ {0}}$
  • ${displaystyle Delta L}$ = 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 = сопротивление без деформации тензодатчика

Пьезорезистивный эффект

Распространено заблуждение, что изменение сопротивления тензодатчика основано исключительно или в большей степени на геометрических показателях. Это верно для некоторых материалов (${displaystyle Delta ho = 0}$), а калибровочный коэффициент просто:

${displaystyle GF = 1 + 2u}$

Однако в большинстве коммерческих тензодатчиков используются резисторы, изготовленные из материалов, демонстрирующих прочную пьезорезистивный эффект. Удельное сопротивление этих материалов изменяется с деформацией, учитывая ${displaystyle {frac {Delta ho / ho} {varepsilon}}}$ член определяющего уравнения выше. В константан тензодатчики (наиболее коммерчески популярные), эффект составляет 20% от измерительного фактора, но в кремниевых датчиках вклад пьезорезистивного члена намного больше, чем геометрических членов. Это можно увидеть на общих примерах тензодатчиков ниже:

Материал	Калибровочный коэффициент
Тензодатчик из металлической фольги	2-5
Тонкопленочный металл (например, константан)	2
Монокристаллический кремний	От -125 до + 200
Поликремний	±30
Толстопленочные резисторы	100
р-тип Ge	102

Влияние температуры

Определение калибровочного коэффициента не зависит от температуры, однако калибровочный коэффициент связывает сопротивление деформации только при отсутствии температурных эффектов. На практике, когда существуют изменения температуры или температурных градиентов, уравнение для получения сопротивления будет иметь температура срок. Суммарный эффект:

${displaystyle {frac {Delta R} {R}} = GFvarepsilon + alpha heta}$

куда

• α = температурный коэффициент
• θ = изменение температуры

Рекомендации