Здесь рассматривается специальная схема измерения с группой 2-проводных тензорезисторных датчиков R_REF, R₁,..., R_N, находящихся в идентичных температурных условиях. Опорный датчик R_REF, 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,..., V_N содержит согласованные источники тока I_REF, I₁,..., I_N, генерирующие равные токи известной величины I:  

 

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 V_N, поскольку падение напряжения на сопротивлении r будет одинаково для условий равных протекающих токов. Разностное напряжение V_N для N-го датчика линейно зависит от изменения сопротивления самого датчика R_N:

 

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  V_N по формуле (2) хоть и линейно зависимо от сопротивления R_N датчика 1-го канала, но также зависит и от протекающего тока I. Последнее обстоятельство требует введения понятия разбаланса V_N / V_REFIN, 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

 

Итого, подставляя в отношение разбаланса  ΔV₁ / V_REFIN соотношения (2) и (3)

 

получаем, что введённая  величина разбаланса V_N / V_REFIN  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 R_REF, то напряжение V_REFIN может быть определено расчётным путём: 

 

где r – сопротивление провода, от которого зависит измеренное V_REFIN. 

Поскольку в схеме с 4-проводным подключением опорного датчика RREF напряжение V_REFIN измеряется явно  (V_REFIN = V_REF), 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 V_REFIN  от сопротивления проводов – согласно с формулой (5).

Теоретический расчёт влияния фактора не идеального равенства токов I_REF, I₁ ,...,I_N 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 / I_REF))^-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