Терминология: Датчики тензорезисторные — двухпроводная групповая схема измерения

Датчики тензорезисторные — 2-проводная схема измерения с общей термокомпенсацией

Здесь рассматривается специальная схема измерения с группой 2-проводных тензорезисторных датчиков RREF, R1,..., RN, находящихся в идентичных температурных условиях. Опорный датчик RREF, не испытывающий деформацию, выполняет функцию термокомпенсации для группы из N рабочих тензодатчиков, подвергающихся деформации.

2-проводная схема измерения актуальна, прежде всего, для тензометрии с очень большим количеством каналов измерения, когда минимизация количества проводов от датчиков до ССД становится первостепенной задачей.

Система сбора данных (ССД) для измерения напряжения разбаланса V1,..., VN содержит согласованные источники тока IREF, I1,..., IN, генерирующие равные токи известной величины I:  

I = IREF = I1 =,...,= IN.
(1)

 

В данной схеме измерения должны быть использованы идентичные провода одинаковой длины и сечения, находящиеся в одних и тех же температурных условиях, имеющие  равные сопротивления проводов r. В этом случае термозависимое сопротивление r не будет влиять на смещение нуля при измерении разностных напряжений VN, поскольку падение напряжения на сопротивлении будет одинаково для условий равных протекающих токов. Разностное напряжение VN для N-го датчика линейно зависит от изменения сопротивления самого датчика RN:

VN= I* (RN – RREF)
(2)

 

Равенство сопротивлений проводов r должно быть обеспечено не только идентичностью этих проводов по электрическим свойствам, но и нахождением одних и тех же участков проводов в идентичных температурных условиях. Практически это можно обеспечить, если все провода данной схемы измерения принадлежат одному и тому же кабелю в виде витых пар в общем экране. 

Измеренное разностное напряжение  Vпо формуле (2) хоть и линейно зависимо от сопротивления RN датчика 1-го канала, но также зависит и от протекающего тока I. Последнее обстоятельство требует введения понятия разбаланса V/ VREFIN, по аналогии с разбалансом полного моста, как чистую тензометрическую величину, зависящую только от сопротивлений тензометрической системы и не зависящую от тока питания датчика, где напряжение, измеренное на опорном датчике

VREFIN = I* RREF
(3)

 

Итого, подставляя в отношение разбаланса  ΔV/ VREFIN соотношения (2) и (3)

VN / VREFIN = I* (RN – RREF) / (I* RREF) = (RN – RREF)/ RREF
(4)

 

получаем, что введённая  величина разбаланса VN / VREFIN  N-го канала не зависит от тока питания моста и сопротивления проводов в предположении, что источники тока генерируют равный ток I и сопротивления проводов равны. 

На рисунке ниже показана схема, реализующая явное измерение разбаланса, которая требует 4-проводного подключения опорного датчика RREF. 

Если использовать упрощённую схему (в начале статьи) с 2-проводным подключением опорного датчика RREF, то напряжение VREFIN может быть определено расчётным путём: 

VREFIN = VREF –  2 * I * r 
(5),

 

где r – сопротивление провода, от которого зависит измеренное VREFIN

Поскольку в схеме с 4-проводным подключением опорного датчика RREF напряжение VREFIN измеряется явно  (VREFIN = VREF), что обеспечивает лучшую точность измерения шкалы (масштаба) разбаланса, то эту схему правильней всего считать основной, а схему с 2-проводным подключением RREF – упрощённой, поскольку в ней имеется зависимость VREFIN  от сопротивления проводов – согласно с формулой (5).

Теоретический расчёт влияния фактора не идеального равенства токов IREF, I1 ,...,IN показывает, что это влияние состоит из аддитивной и мультипликативной составляющей. Аддитивная  учитывается при тарировке нуля в ССД. Мультипликативный коэффициент, влияющий на масштаб измерения, выражается как (1 + (ΔI / IREF))-1, где ΔI - это разность тока рабочего канала по отношению к опорному.

Фактор неравенства сопротивлений проводов (как и неравенство сопротивлений датчиков) может быть аналогично разложен на аддитивную составляющую внесённого разбаланса (компенсируется тарировкой нуля) и мультипликативную, влияющую на масштаб измерения. 

 


В поиске датчиков Вам поможет раздел нашего сайта Производители датчиков 

 

Перейти к другим терминам       Cтатья создана:27.11.2016
О разделе "Терминология"      Последняя редакция:26.07.2019

Пример использования термина

Двухпроводную групповую схему измерения поддерживает модуль АЦП LTR216 измерительной системы LTR производства ООО "Л Кард".

Измерительная система LTR

Контакты

Адрес: 117105, Москва, Варшавское шоссе, д. 5, корп. 4, стр. 2

Многоканальный телефон:
+7 (495) 785-95-25
Факс: +7 (495) 785-95-14

Отдел продаж: sale@lcard.ru
Техническая поддержка: support@lcard.ru

Время работы: с 9-00 до 19-00 мск

L-CARD в проектах