имеют непроволочные сопротивления, такие, как метал-локерамическая подложка или проводящая пластиковая пленка. Встречаются потенциометры, в которых полный диапазон изменений положения щетки равен 270°, в то время как другие конструкции имеют диапазон в 10 или даже 20 полных оборотов (3600 или 7200°).

Мост Уитстона

Мост Уитстона образуется путем параллельного соединения двух потенциометрических устройств (рис. 2.12). Его можно использовать для высокоточных измерений сопротивления. Выходное напряжение моста Уитстона

Vo = V,[- --------

Rs + Ri . R1 + R2J

л Длина

Изменение сопротивления

Резистивный элемент

Рис. 2Л2. Комбинация двух потенциометрических делителей, образующая мост Уитстона

Рис. 2.13. Тензометрическое преобразование

. При точной установке выходное напряжение моста Уитстона должно быть равно нулю, откуда следует, что

Rs.Ri R1IR2 •

тогда получаем

1 + RsIRi Ri

I+R1/.R2 R3

Тензодатчики

Поскольку сопротивление проводника определяется соотношением

где р - удельное сопротивление материала; L - длина; А - площадь поперечного сечения, то сопротивление может изменяться при любом колебании измеряемой величины, которая влияет на один или несколько входящих в это выражение аргументов.

Приведенная зависимость используется в тензодатчи-ках - преобразователях, которые превращают изменение прикладываемого усилия в изменение сопротивления (рис. 2.13). Как правило, такой преобразователь применяется вместе с мостом Уитстона, когда одно, два или даже все четыре плеча представляют собою тензодатчи-ки, а выходное напряжение изменяется в ответ на вариации измеряемого усилия.

Температура

Температура

Рис. 2.14. Характеристики зависимости сопротивления некоторых металлов от температуры:

1 - никель; 2 - вольфрам; 3 -< медь; 4 - платина

Рис. 2.15. Зависимость сопротивления типичного термисто-ра от температуры:

/ термистор

В тензодатчиках используются металлические преобразующие элементы, при приложении механической нагрузки к которым происходит изменение их длины и площади поперечного сечения, что приводит, в свою очередь, к изменению сопротивления. Некоторые материалы тен-. зодатчиков, например полупроводниковые, проявляют пьезоэлектрический эффект, при котором приложенная к материалу нагрузка вызывает большое изменение его удельного сопротивления. Тензодатчики такого типа об-

ладают на два порядка большей чувствительностью, чем ранее рассмотренные.

В обш,ем случае любой параметр, который воспроиз-водит движение или силу, может быть использован для создания тензометрических преобразователей.

Сопротивление иногда также изменяется при колебании температуры. Для металла это изменение имеет линейную зависимость

где i?o - сопротивление при температуре О °С; 7 - температура, °С; а температурный коэффициент сопротивления.

Типовые зависимости сопротивления некоторых металлов от температуры показаны на рис. 2.14. Они свидетельствуют о высокой степени линейности связи между сопротивлением и температуройГ Для создания температурных измерительных преобразователей такого типа обычно используется проволока из платины.

Термисторы

Другая основная группа чувствительных к температуре преобразователей, используемых .в термометрических приборах, известна под названием термисторы. Они имеют весьма нелинейную характеристику, однако могут быть эффективно использованы в системах для измерения температуры. Сопротивление термистора определяется следующим выражением:

7?г = Лехр-,

где Rj - сопротивление; А - постоянная, значение которой для разных матерлов различно; В - характеристическая температура прибора; 7 - температура, К.

Типичная характеристика термистора представлена на рис. 2.15. Сопоставление характеристик резистивных преобразователей (рис. 2.14) с характеристиками термистора позволяет сделать выводы о том, что последние:

1) являются более крутыми, т. е. температурный коэффициент сопротивления у них существенно больше, чем в металлах, по крайней мере в основной части кривой;

2) падают с увеличением температуры, т. е. температурный коэффициент сопротивления у них отрицательный..

fe. 29