Қазақстан республикасы білім жӘне ғылым министрлігі

8 Дәріс.
Электрлік манометрлер. Абсолюттік қысымды өлшеудің техникалық әдістері.
Электрлік манометрлер.
Сиымдылықты манометр. Сиымдылықты манометрдің іс әрекет принципі өлшенген қысым әсерінен пластиналар арасындағы арақашықтықтың өзгеруі кезінде жазық конденсатордың сиымдылығының өзгеруіне негізделген.
Жазық конденсатордың сиымдылығы үшін С тең:
C = εS/δ, (8.1)
Мұндағы ε – конденсатор пластиналарының арасындағы диэлектрлік өтімділігі; S –бір пластинаның ауданы; δ - конденсатор пластиналарының арасындағы арақашықтық.
Қысымды жоғарлатқан кезде δ шамасы төмендейді және сиымдылық гиперболдық заңмен өзгереді. Ең көбірек сезгіштік δ – ның ең аз бастапқы мәнінде іске асады..
Манометрдің көрсеткішіне температура , сонымен қатар сымдарды жалғайтын және объектінің металлдық бөлігінің паразиттік сиымдылығы әсер етеді. Сиымдылықты өлшеу жоғары сезгіштік резонанстық құралдар арқылы іске асады. Қателігі 1,5 - 2% пайыздан жоғары болмау керек. .
Пьезоэлектрлік манометрлер. Қысымның жоғары жиілікті тербелісін манометр көмегімен пьезоэлектрлік эффектті қолдану арқылы өлшеуге болады, яғни кейбір кристальды заттардың шектерінде механикалық күштің әсерінен электрлік зарядтар туындайды.
Пьезоэффектің пайда болуына кварц кристалы, турмалин, тұздың сигнеті , титан, барий және басқа бірнеше материалдар тән. Егер пьезоэлектрлік кристаллдан тікбұрышты пластинаны кесіп алсақ және оны қысып оптикалық перпендикуляр бойымен және кристалдың электрлік осінің бағытына сәйкес итерсе, онда пластинкаға қойылған метал айналасында электрлік заряд туындайды q_x:
q_x = kF_x
немесе
q_x=kP_x S_x (8.2)
мұндағы k – тұрақты пьезоэлектр; Р_х және F_x – S_x аудандағы кристалл шекарасына әсер ететін қысым және күш.
Бұл теңдеуден заряд шамасы Р_х әсер етуші қысымға тура пропорциональ екенін көруге болады .
Пьезоэлектрлік тұрақтылық к = 2,1-10^-11 Кл/кгс және тәжірибе бойынша 500 °С температураға тәуелді емес кварц кристалы кең көлемде қолданылады . Сонымен қатар кварц кристаллы басқа кристаллдармен салыстырғанда жоғары механикалық қаттылыққа ие болады.
Пьезоэлектрлік манометрдің қасиеті толық дерлік инерциалық емес болып табылады , кристаллда электрлік заряд сырттан күш әсер еткенде ғана пайда болады. Сондықтан пьезоэлектрлі манометр тез ауыстырылатын қысымды өлшеу кезінде өте маңызы зор , мысалы жарылатын реакциялар кезінде .
Қысымның тензорезисторлік өлшеу түрлендіргіштері.
Қысымның өлшеу түрлендіргіштері, тензорезистрлік түрінің түрленетін элементімен қамтылған ( лат. tendere – тарту ), және қысымның тензорезистрлік өлшеу түрлендіргіштері деген атауға ие болды. Осы түрдегі қысымның түрлендіргіштері деформационды сезімтал элемент түрінде , көбінесе тензорезистрлер жабыстырылатын немесе шаңдалатын мембрана түрінде болады. Тензорезистрдің жұмыс принціпінің негізіне тензоэффектің пайда болуы жатады олардың мәні деформация кезінде, өткізгіш және жартылай өткізгішінің кедергісінің өзгерісі кезінде құралады. Тензорезистрлік кедергілердің өзгерісі және оның деформациясы мына қатынаста құралады.
(8-3)
мұндағы - тензорезистрлі кедергінің өзгерісінің қатынасы ; - тензорезистрдің материалымен анықталатын, тұрақты коэффициент; - тензоризистр ұзындығының өзгерісінің қатынасы.
Бұдан манганинаның , нихромның ,константа сымдардың түрлерінен жасалған сымдық және фольгалық тензорезистрлер , сонымен қатар р және п типтегі германиядан және кремнийдан жасалған жартылай өткізгіш сымдардың тензорезистрлері қолдануда көп тараған. Өткізгіш сымдардан жасалған тензорезистдің кедергісі 30-500 Ом құрайды , ал жартылай өткізгіш тензорезистрдің кедергісі 5-10"2-10 кОм.
Технологияның жетілуіне байланысты жартылай өткізгіш тензорезистрдің құрылуы кристалл элементтеріндегі кремниймен және сапфирден жасалған тензорезистрді құруға мүмкіндік берді.

8.1 Сур. Тензорезистрлік сезгіштік элементің схемасы.

Кристалды материалдың серпімді элементері идеалға жақынырақ қаттылық қасиетіне ие болады. Тензорезистордың мембранамен молекулярлық күш есебімен жалғануы жабысатын материалды қолдануды рұқсат етпейді және түрлендіргіштің метрологиялық сипаттамасын күшейтеді. 11.1 Суретте сапфирлік мембрана көрсетілген 3 с оған р-типтің бірсызықты тензорезистрмен 1 жағымды және 2 жағымсыз сезімталдықтармен орналасқан. Тензорезистр ΔR/R>0 қатынасы болған жағдайда жағымды сезгіштікке ие болады, ,егер ΔR/R<0 – жағымсыз сезімталдыққа .

Әдебиет : 2 оси. [70-86].