V. C M BI N ĐO BI N D NG
Ả
Ạ
Ế
Ế
ng pháp đo
ươ ở
ở
1. Bi n d ng và ph ạ 2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ ế 3. C m bi n áp tr silic ế 4. C m bi n dây rung ế
ế ả ả ả
ng pháp đo
1. Bi n d ng và ph ạ
ế
ươ
ỉ ố ữ ộ ế ươ
ơ ả ề ế ạ ố e ): t s gi a đ bi n thiên kích c ban đ u l) do bi n d ng gây ra và kích th 1.1. M t s khái ni m c b n v bi n d ng: ệ ộ ố Bi n d ng t ng đ i ( ế ạ c (ướ D ế ạ ướ ầ
th (l):
l
=e
l
D
i h n đàn h i: ng l c t ự ố ế
ồ ứ t quá 2%, tính b ng kG/mm
2.
Gi ớ ạ d ng d o v ạ i đa không gây nên bi n ằ ẻ ượ
ộ ố
ơ ả ề ế
1.1. M t s khái ni m c b n v bi n ệ d ngạ Môđun Young (Y): h s xác đ nh bi n d ng theo
ệ ố ế ạ ị
=
ph ươ ủ ứ
||
s e
F S
1 Y
ng c a ng l c: ự 1 = Y
H s poison ( n ): h s xác đ nh bi n d ng theo ệ ố ế ạ
-=
ị ng vuông góc v i l c tác d ng. ph ệ ố ươ ớ ự ụ
||
n e e ^
1.2. Ph
ng pháp đo bi n d ng
ươ
ế
ạ
ệ
a) C m bi n đi n tr : ở ế ệ ự
ế ở ủ ậ ệ
ả ự ạ
ự ế ấ
ổ c c m bi n nh t ỏ ừ ế ướ ả ế ượ ổ ế
dùng ph bi n. ế
b) C m bi n d ng dây rung: ạ ổ ầ ố
ạ
ổ ể
D a vào s thay đ i đi n tr c a v t li u khi có bi n vài mm đ n vài cm, d ng. Kích th ế c dán tr c ti p lên c u trúc bi n khi đo chúng đ d ng ạ fi ả D a vào s thay đ i t n s rung c a s i kim lo i khi ủ ợ ự ự s c căng c h c thay đ i (khi kho ng cách hai đi m ả ơ ọ ứ ổ fi dùng trong các k t c u ngành xây n i thay đ i) ế ấ ố d ng.ự
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
2.1. C u t o và nguyên lý ho t đ ng:
ấ ạ ế
Đ cách đi n ệ
ạ ộ ế
Đ cách đi n ệ
Dây đi n trệ
ở
Màng đi n trệ
ở
i dây
i màng
a) D ng l ạ
ướ
b) D ng l ạ
ướ
» 20m m ho c ch nh t. ữ ậ ặ
Dây đi n tr ti ở ế ệ S nhánh n = 10 ố Đ cách đi n: gi y (~ 0,1 mm), ch t d o (~ 0,03 mm). t di n tròn d ệ ‚ 20 nhánh. ấ ấ ẻ ế ệ
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
V t li u ch t o đi n tr : ở ế ạ
ậ ệ
ệ
H s đ u đo
H p kimợ
Thành ph nầ
ệ ố ầ
K
Constantan
45%Ni, 55%Cu
2,1
Isoelastic
52%Fe, 36%Ni, 8%Cr, 4%(Mn+Mo)
3,5
Karma
74%Ni, 20%Cr, 3%Cu, 3%Fe
2,1
Nicrome V
80%Ni, 20%Cr
2,5
B ch kim -
92%Pt, 8%W
4,1
ạ
vonfram
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
C đ nh c m bi n trên b m t đo bi n d ng:
ề ặ
ố ị
ế
ế
ả
ạ
3
4
2
5
6
1
7
1.B
ề mặt khảo sát
2.C
5. Dây dẫn 6. Cáp điện 7. Keo dán
ảm biến
3.L
ớp bảo vệ
4.M
ối hàn
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
Đi n tr c a c m bi n: ở ủ ả
ệ
ế
l
=
+
=
R
R R
l
S S
r D D D D - (cid:222) r
l
-=
2
V iớ
;
.r l S S S
l
D D n
l
=
=
D D r D
(C: h ng s Bridman) ố
ằ
C
C
)21(
n -
V V
l
r
l
l
)
}
(
{
(
=
) +n+
=
D D D
21
C
21
K
.
l
R R
l
n - (cid:222)
)
(
(
)
K
+n+= 21
C
21
2
H s đ u đo ệ ố ầ
V iớ
» n - fi
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
r
ệ
‚
đ l n. ủ ớ ng K = 2
3. Trong gi
ỏ
D
i h n đàn h i (khi
i h n ớ ạ l/l > 0,5% -
ườ ớ ạ
ồ
K »
oC ‚
300oC:
ả
(
]
a+
-
2.2. Đ c đi m: ể ặ V t li u ch t o đi n tr c n có ậ ệ ở ầ ế ạ H s đ u đo nh : thông th ệ ố ầ đàn h i ồ fi K=const, Ngoài gi ậ ệ fi 2. 20% tùy v t li u) ng c a T: trong kho ng - 100 nh h ủ ưở Ả ) ) ( = TK
K
TT 0
K
oC,
ớ
[ 0 1 (K0 ng v i T = 25
constantan a
ứ K = +0,01%/oC, isoelastic khá l n).ớ
fi
ng c a bi n d ng ngang
sai s (không đáng k có
ưở
ủ
ế
ạ
ố
ể
Ả th b qua).
nh h ể ỏ
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
2. C m bi n đi n tr kim lo i ạ ệ
ở
ế
ả
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
3.1. C u t o và nguyên lý ho t đ ng:
ạ ộ
ấ ạ
a) Lo i dùng m u c t ắ
ạ
ẫ
Đ cách đi n
ế
ệ
Đi n trệ
ở
a) Đ nơ
b) N i ti p
ố ế
N
P
N
P
N
N
c) Song song
NN
d) Song song
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
ệ
c: dài ~ 0,1
đ n tinh th silic pha ể 2 mm và
‚
ề ế ể
ố ế
ể
ở các m u c t t Đi n tr : ẫ ắ ừ ơ t p P ho c N, kích th ướ ặ ạ chi u dày ~ 0,01mm. ệ : nh a.ự Đ cách đi n Đ tăng tín hi u có th ghép n i ti p, song song ệ nhi u m nh c t. ắ ả
ề
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
b) Lo i khu ch tán:
ế
ạ
Dây n iố
SiO2
Đi n tr ở ệ (Si-P)
Đ ế (Si-N)
ở ặ ạ
ạ
Đi n tr : silic pha t p lo i P (ho c N). ạ Đ : silic pha t p lo i N (ho c P). ạ L p ti p giáp P – N phân c c ng c. ệ ế ớ ặ ự ượ ế
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
Đi n tr c a c m bi n: ở ủ ả
ệ
ế
l
=
+
=
R
R R
l
S S
r D D D D - (cid:222) r
l
-=
2
V iớ
;
.r l S S S
l
D D n
l
(p : h s áp đi n tr ) ở
ệ ố
ệ
s=
p=
D r D
Y
p
l
r
l
l
{
(
}
=
) p+n+
=
D D D
21
Y
K
.
R R
l
(cid:222)
=
K
p+n+= 21
Y
100
200
l H s đ u đo ệ ố ầ
V iớ
fi ‚
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
r (W
.cm)
ể
1
10-1
3.2. Đ c đi m: ặ a) Đi n tr (R): ở Ph thu c đ pha t p: ộ ộ
10-2
=r
10-3
ệ ụ ạ
)p
1 m+ n(q n
p
1014 1015 1016 1017 1018 1019
Nồng độ tạp chất/cm3
m
r (W
.cm)
1014
t đ : ệ ộ ụ
1016
Ph thu c nhi ộ tăng khi T <120oC (a oC (a gi m khi T>120 ả
R>0), R<0),
7 6 5 4 3 2
-100
101 8 1020 0
100 200 300 400 500
ToC
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
K
240
‚
1017/cm3
ộ ạ
200 180
160 120
fi K gi m.ả
5.101 8 3.1019
1020
t đ : nhi t đ ệ ộ
80 40
K gi m, đ pha t p l n ả
200300 400 500
-100 0 10 0
600 ToC
ụ b) H s đ u đo (K): ệ ố ầ 200. L n: K = 100 ớ Ph thu c vào đ pha t p: đ pha ộ ộ ụ t p tăng ạ Ph thu c vào nhi ệ ộ ộ ụ tăng fi ạ ớ ộ (Nd>1020/cm3) K ít ph thu c. ộ
ộ ủ
ụ vào đ pha t p và nhi
S ph thu c c a K ạ
ự ộ
t đ ệ ộ
2
+e
= KK
K
1
2
2
• Ph thu c đ bi n d ng: ộ ụ Khi e nh ỏ fi
+ ạ ộ ế K có th coi K = const. ể
e
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
‚
fi ạ
fi ệ ố ầ ớ ụ ụ K gi m.ả K gi m, đ ộ ả
b) H s đ u đo (K): 200. L n: K = 100 Ph thu c vào đ pha t p: đ pha t p tăng ạ ộ ộ Ph thu c vào nhi t đ : nhi ệ ộ ộ pha t p l n (N ạ ớ ộ t đ tăng ệ ộ ộ ụ
d>1020/cm3) K ít ph thu c.
3. C m bi n áp tr silic
ở
ế
ả
ớ đo chính xác c nh g n ỏ ọ
t ỏ ố
Nh
ế ạ ớ
c bi n d ng l n ố
u đi m Ư ể H s đo l n ệ ố Kích th ướ Đáp ng nhanh ứ Có đ b n m i t ộ ề c đi m ể ượ ễ ẫ không đo đ D g y ượ H s đo không là h ng s ằ ệ ố Phi tuy nế nh h ưở Ả
ng b i nhi ở t đ ệ ộ
4. C m bi n dây rung ế
ả
4.1. C u t o và nguyên lý ho t đ ng:
ạ ộ
ấ ạ
l
B
A
l+D
l0
B0
F0
F0
l
l0
N0
A
l+D
l1
F1
F1
D D
B1
l1
N1
A
D
4. C m bi n dây rung ế
ả
ạ
ầ
l0: bi n d ng ban đ u.
D
T n s dao đ ng:
ầ ố
ộ
ế ề
D
=
=
N
.
0
t di n dây;
1 l2
F Sd
1 l2
Y d
l 0 l
ng riêng c a
ủ
D
2
l – chi u dài dây; F: l c tác d ng (căng ụ ự dây); S- ti ệ ế Y- môđun Young ; d – kh i l ố ượ v t li u dây. ậ ệ
=
=
N
2 0
l 0 l
ld4 Y
D
1
(cid:222)
Khi có bi n d ng: đ dãn do bi n
ộ
ế
N.K
2 1
ế D
ạ D
ạ D
=
l
-
N.K l = l d ng l 1
l 0
D
l
(cid:222)
)2
=
-
( NK
2 1 N
0
l
lD l
Đo N1 và N0 (cid:222)
4. C m bi n dây rung ế
ả
ủ ế ấ ớ
(cid:222)
