Điện Tử Cảm Biến - Cảm Biến Công Nghiệp part 16

Tham khảo tài liệu điện tử cảm biến - cảm biến công nghiệp part 16, kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điện Tử Cảm Biến - Cảm Biến Công Nghiệp part 16 2 4 2 1 p1 p2 3 4 1 5 p b) a) Hình 8.12 B chuy n i ki u i n dung 1) B n c c ng 2&3) B n c c t nh 4) Cách di n 4) D u silicon Hình 8.12a trình bày cấu tạo một bộ biến đổi kiểu điện dung gồm bản cực độnglà màng kim loại (1), và bản cực tĩnh (2) gắn với đế bằng cách điện thạch anh (4). Sự phụ thuộc của điện dung C vào độ dịch chuyển của màng có dạng: s C=ε (8.26) δ + δ0Trong đó: ε - hằng số điện môi của cách điện giữa hai bản cực. δ0 - khoảng cách giữa các điện cực khi áp suất bằng 0. δ - độ dịch chuyển của màng. Hình 8.12b là một bộ biến đổi điện dung kiểu vi sai gồm hai bản cực tĩnh (2) và(3) gắn với chất điện môi cứng (4), kết hợp với màng (1) nằm giữa hai bản cực để tạothành hai tụ điện C12 và C13. Khoảng trống giữa các bản cực và màng điền đầy bởi dầusilicon (5). Các áp suất p1 và p2 của hai môi trường đo tác động lên màng, làm màng dịchchuyển giữa hai bản cực tĩnh và tạo ra tín hiệu im (cung cấp bởi nguồn nuôi) tỉ lệ với ápsuất giữa hai môi trường: C1 − C 2 i m = K1 = K(p1 − p 2 ) (8.27) C1 + C 2 Để biến đổi biến thiên điện dung C thành tín hiệu đo lường, thường dùng mạchcầu xoay chiều hoặc mạch vòng cộng hưởng LC. Bộ cảm biến kiểu điện dung đo được áp suất đến 120 MPa, sai số ± (0,2 - 5)%.3.2.4. Bộ biến đổi kiểu áp trở Cấu tạo của phần tử biến đổi áp trở biểu diễn trên hình 8.13a. Cảm biến áp trở gồmđế silic loại N (1) trên đó có khuếch tán tạp chất tạo thành lớp bán dẫn loại P (2) , mặttrên được bọc cách điện và có hai tiếp xúc kim loại để nối dây dẫn (3). 3 R4 60o R1 R3 R2 JT 1 2 a) b) Hình 8.13. S nguyên lý c m bi n áp tr a) S c u t o b) V trí t trên màng 1) silic-N 2) Bán d n P 3) Dây d n Trên hình 8.13b là trường hợp màng định hướng (100) có gắn 4 cảm biến áp trở,trong đó có hai cảm biến đặt ở tâm theo hướng (110) và hai cảm biến đặt ở biên tạothành với hướng (100) một góc 60o. Với cách đặt như vậy, biến thiên điện trở của haicặp cảm biến khi có ứng suất nội sẽ bằng nhau nhưng trái dấu: ΔR1 = ΔR 3 = −ΔR 2 = −ΔR 4 = ΔRĐể đo biến thiên điện trở người ta dùng mạch cầu, khi đó ở hai đầu đường chéo cầuđược nuôi bằng dòng một chiều sẽ là: (ΔR1 − ΔR 2 + ΔR 3 − ΔR 4 ) = IΔR I Vm = 4Sự thay đổi tương đối của trở kháng theo ứng lực σ tính xác định theo biểu thức: ΔR = πσ R0Trong đó π là hệ số áp trở của tinh thể (~ 4.10-10 m2/N), khi đó biểu thức điện áp códạng: Vm = πIR 0 σ (8.28) Bộ chuyển đổi kiểu áp trở làm việc trong dải nhiệt độ từ - 40oC đến 125oC phụthuộc vào độ pha tạp. Người ta cũng có thể bù trừ ảnh hưởng của nhiệt độ bằng cáchđưa thêm vào bộ chuyển đổi một bộ phận hiệu chỉnh được điều khiển qua đầu đo nhiệtđộ JT.d) Bộ chuyển đổi kiểu áp điện Bộ chuyển đổi kiểu áp điện, dùng phần tử biến đổi là phần tử áp điện, cho phépbiến đổi trực tiếp ứng lực dưới tác động của lực F do áp suất gây nên thành tín hiệuđiện. D d Tr c i n p Tr c quang a) b) Hình 8.14 C m bi n ki u áp tr a) Ph n t áp i n d ng t m b) Ph n t áp i n ...