Obraz5

76

Czujniki ciśnienia Zasady pomiarów

Tablica 1

Tensometria, materiały na przepony
■- /-, / n i		' .....	... .... ....
Tensometr foliowy" (naklejany)		r ...
Grubowar stwowy	•», ,» -
Metalowy cienkowar stwowy		, .. . .... X
Krzemowy cienkowar stwowy		X
Rezystory dyfuzyjne			X

¹⁾ Małe szanse na produkcję wielkoseryjną (x) Aktualne realizacje, Odmiany rozwojowe

(1)

K =

Korzystniejsze właściwości mają tu łatwe w wykonaniu, pojemnościowe puszki pomiarowe.

Czujniki przeponowe

Najbardziej rozpowszechnioną metodą (także w samochodzie) pomiaru ciśnień jest użycie do pozyskiwania sygnału cienkich przepon (jako mechanicznego stopnia pośredniczącego), które pod jednostronnie działającym ciśnieniem zostają odkształcone. Przepony mogą być w szerokich granicach dopasowane grubością i średnicą do mierzonego zakresu ciśnień.

Niskie zakresy ciśnień wymagają względnie dużych przepon o odkształceniach w zakresie 1...0,! mm.

Duże ciśnienia wymagają jednak grubszych przepon o mniejszych średnicach, które przeważnie podlegają przegięciom tylko

0    wartości rzędu kilku mikrometrów.

W pomiarach małych ciśnień spotyka się jeszcze metodę np. pojemnościowego przetwarzania odległości mierzonej, podczas gdy w obszarze średnich i dużych ciśnień dominują procesy przetwarzania napięciowego i tu praktycznie wyłącznie stosowaną techniką jest DMS (niem. Dehnmessstreifen , czyli rezystancji odkształceniowej albo tensometryczna).

Przetwarzanie pojemnościowe

Pojemnościowe czujniki ciśnienia w przeciwieństwie do ich odpowiedników bezwładnościowych (patrz czujniki przyspieszenia

1    kąta obrotu) są zadziwiająco mało upowszechnione, mimo że zapewniają podobne korzyści (zwłaszcza odnośnie dokładności). Tu trzeba przytoczyć istotną różnicę w porównaniu do wymienionych innych czujników. Czujniki ciśnienia wymagają bezpośredniego kontaktu z mierzonym medium. Dielektryczne właściwości mierzonego ośrodka wpływają w praktyce zawsze na kalibrację takich pojemnościowych przetworników ciśnienia, które pracują w różnych mediach a także bez medium („na sucho⁷’).

Zupełne uniezależnienie od właściwości mierzonego medium wymaga znacznych zabiegów technicznych i nakładów.

Czujniki tensometryczne

W tablicy 1 podano systematyczny przegląd wypróbowanych i w samochodach w znacznym stopniu wykorzystywanych technik pomiaru ciśnienia uporządkowanych względem rodzajów tensometrów i materiałów na przepony. Zaznaczono (x) kombinacje aktualnie stosowanych i dalej opisanych rodzajów czujników, lub (szarymi polami) których wykonanie i wprowadzenie będzie prawdopodobne już niedługo.

Przytoczone tu różne techniki tensometrii przedstawiają „rzut oka” na najrozmaitsze właściwości ze względu na wartość i rodzaj efektu pomiarowego. Współczynnik „K” charakteryzuje wartość efektu pomiarowego tensometrów. Wyraża on względną zmianę rezystancji odkształceniowej R odniesioną do względnej zmiany długości / tensometru (równanie (1))

AR IR    Ap/p

-= 1 + 2 v +

A Ul    E

przy czym symbol e (odkształcenie względne) jest podawane jako stosunek A///, ale także często jako wielokrotność 10^-6 (ppm), jako „mikron” lub „microstrain”. vjest „liczbą odkształcenia poprzecznego” (liczbą Poissona) materiału, a p elektryczną przewodnością. Liczba Poissona charakteryzuje zmniejszenie przekroju poprzecznego materiału przy jego wydłużeniu i wynosi w idealnym przypadku stabilnej objętości v = 0,5 (rzeczywisty zakres wartości v = 0,3...0,4).

Poziom energetyczny przewodności w równaniu (1) w przypadku rezystorów (tensometrów) metalowych nie odgrywa żadnej