Относительной диэлектрической

Важной характеристикой тензорезистора является его деформационная характеристика ( 1.10), представляющая собой зависимость относительного изменения сопротивления &R/R от относительной деформации А///, где / — длина рабочего тела тензорезистора. Основными параметрами тензорезистора являются номинальное сопротивление ?ном=100ч-500 Ом и коэффициент тензо-

Основной характеристикой, определяющей свойства тензоре-зистора, является деформационная, которая представляет зависимость его относительного сопротивления &R/R от относительной деформации Д///. В зависимости от направления усилия деформации (сжатия или растяжения) применяются различные типы датчиков, деформационные характеристики которых представлены на 10.3. При измерении усилия деформации стараются работать на линейном участке характеристики, причем при измерении усилий растяжения применяют тензорезисторы из кремния р-типа, а при сжатии п-типа.

Коэффициент тензочувствительности /С == (Д/?/#)/(Д///), где &.RIR — относительное изменение сопротивления тензорезистора. Этот коэффициент является переменной величиной, зависящей от температуры и относительной деформации.

Например, чувствительность константанового тензо-преобразователя (преобразователя деформации в изменение сопротивления) определяется как отношение относительного изменения электрического сопротивления тензопреобразователя AR/R к относительной деформации А///. В таком случае чувствительность выражается безразмерным числом, которое для константанового тензопреобразователя равно двум.

Относительная деформация проволоки тензопреобразователя А/// равна относительной деформации детали Д/д//д, на которую наклеен Тензопреобразователь. Последняя связана с механическим напряжением в детали о и модулем упругости материала этой детали Е соотношением

Приведенные соотношения позволяют при заданных значениях входных и выходных величин определить конструктивные параметры упругих элементов. При этом, сравнив выражения для относительной деформации или прогиба с выражениями для частоты собственных колебаний, можно сделать определенные рекомендации по выбору оптимальных значений конструктивных параметров. В частности, для повышения чувствительности любого по форме упругого элемента необ-

Из приведенных в табл. 5.1 выражений следует, что относительная деформация упругих элементов в общем случае не является постоянней по длине преобразователя. Исключение составляет лишь консольная балка равного сопротивления изгибу. Поэтому в тех случаях, когда упругий элемент является первичным преобразователем тензорезистив-ных датчиков, расчитанные по приведенным в таблице формулам значения относительных деформаций могут быть использованы только тогда, когда база тензорезистора, устанавливаемого на упругий элемент, пренебрежительно мала по сравнению с длиной упругого элемента. Если это условие не выполняется, то необходимо определять средние значения относительной деформации, соответствующие длине базы тензорезистора и месту его установки на упругом элементе.

ной величиной обычно бывает перемещение центра мембраны. При использовании деформации в качестве информативного параметра выходного сигнала мембраны следует иметь в виду наличие зон деформации сжатия и зон деформации растяжения ( 5.2). Рекомендации по выбору геометрических размеров мембраны в этом случае будут такими же, как и для мембран, предназначенных для преобразований усилий. Как видно из табл. 5.2, жесткая мембрана обладает большими возможностями регулирования чувствительности. Действительно, относительная деформация при прочих равных условиях равна отношению квадрата радиуса к квадрату толщины, следовательно, небольшие изменения геометрических размеров позволяют получать значительные изменения относительной деформации. В других упругих элементах относительная деформация определяется первой степенью этого отношения.

Так как значение относительной деформации А/// в пределах упругих свойств материала не превышает2,5 • 10~3, то при k = 0,5...4

кристаллографическом направлении наиоолылего тензорезистивного эффекта. На концы пластин наносят контактный слой 2 и термокомпрессией или другим способом присоединяют выводы 3. Коэффициент тензочувствительности таких элементов, наклеенных на сталь 45 лаком ВЛ-931 при температуре 25 ± 10° С и относительной деформации до 0,1%, составляет НО ± 20; база / = 5...7 мм, номинальное электрическое сопротивление порядка 100...200 Ом.

где Ае/ — приведенное ко входу изменение выходного сигнала при заданной относительной деформации

Произведение относительной диэлектрической проницаемости ef на электрическую постоянную е() называется абсолютной диэлектрической проницаемостью:

Электрические характеристики. Бескорпусные ИМС имеют меньшие значения переходных сопротивлений, паразитных индуктивностей и емкостей, чем корпусные ИМС вследствие относительно массивных, но коротких проводников из материалов, имеющих минимальное удельное объемное сопротивление (медь, золото, алюминий). Кроме того, в качестве изоляторов между выводами используются материалы с небольшим значением относительной диэлектрической проницаемости —• полиимид (ег = 3,5), воздух (ЕГ = 1), в то время как для любого типа керамического корпуса применяется керамика из А12О3 (ег — 9-МО) или ВеО (ег = 6-т-7). В табл. 2.5 приведены сравнительные электрические характеристики различного вида корпусных и бескорпусных ИМС.

Большинство схем СВЧ-диапазона строится из элементов с распределенными параметрами. Это же относится и к СВЧ ИМС. Геометрические размеры СВЧ ИМС обычно меньше длины волны kQ в свободном пространстве. Однако, поскольку в качестве подложек этих микросхем широко применяются керамические и другие материалы с высокой относительной диэлектрической проницаемостью ег> длина волны в диэлектрической среде уменьшается:

Формула дает тем лучшее приближение, чем меньше отношение эффективной ширины полоски к толщине подложки йэф/Л. Фазовые соотношения в линии определяются эквивалентной относительной диэлектрической проницаемостью еэ, которая учитывает распределение поля между диэлектриком подложки и свободным пространством:

Другим фактором, определяющим выбор метода измерения, является тип электрической или магнитной измеряемой величины. Метод анализа состава веществ, основанный на измерении удельной электрической проводимости а, называют кондуктометриче-ским, а соответствующие электронные устройства — кондуктометрами. Метод анализа состава веществ, основанный на измерении относительной диэлектрической проницаемости и угла диэлектрических потерь, называют диэлькометрией, а соответствующие электронные устройства — диэлькометрами.

В качестве примера рассмотрим схему электронного устройства для измерения относительной диэлектрической проницаемости.

11.5. Схема электронного устройства для измерения относительной диэлектрической проницаемости

известными свойствами. Емкость измерительного конденсатора определяется относительной диэлектрической проницаемостью контролируемого вещества. Измерительный и эталонный конденсаторы включают по дифференциальной схеме. При этом методе измерения на измерительный прибор (миллиамперметр) воздействует разность усиленных операционным усилителем напряжений, снимаемых с измерительного и эталонного конденсаторов. Показания миллиамперметра будут пропорциональны разности модулей комплексных сопротивлений измерительного и эталонного конденсаторов.

Годографы комплексной относительной диэлектрической проницаемости е, (ю) и частотные характеристики е'г и е^' для п = 1 представлены в табл. 2.9. Построение выполнено для у = 0; у/е = O,!/TI. Во

Произведение относительной диэлектрической проницаемости е, на электрическую постоянную е0 называется абсолютной диэлектрической проницаемостью:

Произведение относительной диэлектрической проницаемости ег на электрическую постоянную еп называется абсолютной диэлектрической проницаемостью: