Xem mẫu
- BiÕn thiªn ®iÖn trë cña ®Çu ®o b¸n dÉn x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc t−¬ng tù ®Çu ®o
kim lo¹i:
∆R ∆l ∆S ∆ρ
=− +
ρ
R l S
§èi víi ®Çu ®o b¸n dÉn, biÕn thiªn ®iÖn trë suÊt do t¸c dông cña øng lùc cã d¹ng:
∆ρ ∆l
= πσ = πY
ρ l
Trong ®ã π lµ hÖ sè ¸p ®iÖn trë, σ lµ øng lùc t¸c dông.
VËy:
∆R ∆l
= {(1 + 2ν ) + πY} (5.8)
R l
vµ hÖ sè ®Çu ®o:
K = 1 + 2ν + πY (5.9)
Th«ng th−êng K = 100 - 200.
5.3.2. C¸c ®Æc tr−ng chñ yÕu
§èi víi ®Çu ®o b¸n dÉn, ®é pha t¹p lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh ®Õn c¸c ®Æc tr−ng cña
chóng.
- §iÖn trë:
¶nh h−ëng cña ®é pha t¹p: khi t¨ng ®é pha t¹p, mËt ®é h¹t dÉn trong vËt liÖu t¨ng
lªnvµ ®iÖn trë suÊt cña nã gi¶m xuèng. BiÓu thøc chung cña ®iÖn trë suÊt cã d¹ng:
1
ρ=
q (µ n n + µ p p )
q - gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña ®iÖn tÝch ®iÖn trë hoÆc lç trèng.
n, p - mËt ®é ®iÖn tö vµ lç trèng tù do.
µn, µp - ®é linh ®éng cña ®iÖn tö vµ lç trèng.
ρ (Ωcm)
ρ (Ωcm)
7
1014
6
1
5 1016
10-1 4
101
3
10-2
2
1020
10-3
ToC
-100 100 200 300 500
0 400
1014 1015 1016 1017 1018 1019
Nång ®é t¹p chÊt/cm3
H×nh 5.5 Sù phô thuéc cña ®iÖn trë suÊt vµo nång ®é pha t¹p vµ nhiÖt ®é
- 95 -
- ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é: khi nhiÖt ®é nhá h¬n 120oC hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë cã gi¸ trÞ
d−¬ng vµ gi¶m dÇn khi ®é pha t¹p t¨ng lªn.
ë nhiÖt ®é cao hÖ sè nhiÖt
K
®iÖn trë cã gi¸ trÞ ©m vµ kh«ng 240
200
phô thuéc vµo ®é pha t¹p. 180
1017/cm3
5.1018
- HÖ sè ®Çu ®o K: 160
120
3.1019
¶nh h−ëng cña ®é pha t¹p: HÖ sè 80 1020
40
®Çu ®o phô thuéc vµo ®é pha t¹p,
-100 500 600 ToC
100 200 300
0 400
khi ®é pha t¹p t¨ng lªn, hÖ sè ®Çu
H×nh 5.6 Sù phô thuéc cña K vµo ®é pha t¹p
®o gi¶m (h×nh 5.6).
¶nh h−ëng cña ®é biÕn d¹ng: HÖ sè ®Çu ®o phô thuéc vµo ®é biÕn d¹ng, quan hÖ cã
d¹ng:
K = K1 + K 2 ε + K 2 ε 2
Tuy nhiªn víi ®é biÕn d¹ng d−íi mét gi¸ trÞ cùc ®¹i nµo ®ã cã thÓ coi K kh«ng ®æi.
¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é: Khi nhiÖt ®é t¨ng hÖ sè ®Çu ®o gi¶m, tuy nhiªn khi ®é pha
t¹p lín (cì Nd = 1020cm-3) hÖ sè ®Çu ®o Ýt phô thuéc nhiÖt ®é.
5.4. §Çu ®o trong chÕ ®é ®éng
Khi ®o biÕn d¹ng trong chÕ ®é ®éng, ®Çu ®o ph¶i tho¶ m·n mét sè yªu cÇu
nhÊt ®Þnh nh− tÇn sè sö dông tèi ®a, giíi h¹n mái.
5.4.1. TÇn sè sö dông tèi ®a
TÇn sè cña ®Çu ®o kh«ng phô thuéc vµo vËt liÖu chÕ t¹o, silic cã thÓ truyÒn
kh«ng suy gi¶m c¸c dao ®éng víi tÇn sè lín h¬n 106 Hz. Tuy nhiªn tÇn sè lµm viÖc
l¹i phô thuéc vµo ph−¬ng ph¸p g¾n ®Çu ®o vµ kÝch th−íc cña nã.
§Ó cho c¸c biÕn d¹ng ®o ®−îc gÇn nh− ®ång bé trong ph¹m vi cña ®Çu ®o,
chiÒu dµi l cña c¸c nh¸nh ph¶i nhá h¬n nhiÒu lÇn b−íc sãng λ cña dao ®éng c¬ häc.
Quan hÖ gi÷a kÝch th−íc l vµ chiÒu dµi b−íc sãng ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:
l ≤ 0,1λ
ChiÒu dµi b−íc sãng λ cña dao ®éng c¬ häc ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc:
v
λ= (5.10)
f
Trong ®ã v lµ vËn tèc truyÒn sãng vµ f lµ tÇn sè dao ®éng.
- 96 -
- 1− ν
Y
v= .
d (1 + ν )(1 − 2ν )
Y - lµ m«®un Young.
ν - hÖ sè poisson.
d - träng l−îng riªng vËt liÖu chÕ t¹o d©y.
VËy tÇn sè cùc ®¹i fmax cña dao ®éng khi chiÒu dµi nh¸nh cña ®Çu ®o lµ l b»ng:
v
fmax =
10.l
5.4.2. Giíi h¹n mái
BiÕn d¹ng nhiÒu lÇn lµm t¨ng ®iÖn trë ®Çu ®o do hiÖu øng mái, hiÖu øng nµy
cµng lín khi biªn ®é biÕn d¹ng cµng lín.
Giíi h¹n mái ®−îc x¸c ®Þnh bëi sè chu kú biÕn d¹ng N víi biªn ®é cho tr−íc
g©y nªn biÕn thiªn ®iÖn trë b»ng 10-4 øng víi chu kú biÕn d¹ng gi¶ ®Þnh. §èi víi
biªn ®é biÕn d¹ng cì ±2.10-3 giíi h¹n mái n»m trong kho¶ng tõ 104 (constantan) ®Õn
108(isoelastic) chu kú.
5.5. øng suÊt kÕ d©y rung
øng suÊt kÕ d©y rung ®−îc dïng ®Ó theo dâi kiÓm tra c¸c c«ng tr×nh x©y dùng
nh− ®Ëp, cÇu, ®−êng hÇm ...
CÊu t¹o cña øng suÊt kÕ d©y rung gåm mét d©y thÐp c¨ng gi÷a hai gi¸ g¾n vµo
cÊu tróc cÇn nghiªn cøu biÕn d¹ng. Khi cã biÕn d¹ng, sù c¨ng c¬ häc cña d©y kÐo
theo sù thay ®æi tÇn sè dao ®éng N cña d©y, b»ng c¸ch ®o tÇn sè dao ®éng cña d©y
cã thÓ biÕt ®−îc ®é lín cña biÕn d¹ng.
TÇn sè dao ®éng cña sîi d©y x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
1F
N= (5.11)
2 l Sd
l - kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm c¨ng d©y.
F - lùc t¸c dông.
S - tiÕt diÖn d©y.
d - khèi l−îng riªng cña vËt liÖu chÕ t¹od©y.
D−íi t¸c dông cña lùc F, ®é dµi d©y biÕn thiªn mét l−îng ∆l x¸c ®Þnh tõ biÓu thøc:
∆l 1 F
= (5.12)
l YS
- 97 -
- Do ®ã tÇn sè dao ®éng cña d©y:
1 Y ∆l
N=
2l d l
Suy ra:
∆l 4 l 2 d 2
= N = K.N 2 (5.13)
l Y
Gi¶ sö ∆l0 lµ ®é kÐo dµi ban ®Çu vµ N0 lµ tÇn sè t−¬ng øng khi ch−a cã biÕn d¹ng:
∆l 0
= K .N 0
2
l
Khi cã biÕn d¹ng, ®é kÐo dµi tæng céng cña d©y lµ ∆l1 vµ tÇn sè lµ N1, ta cã:
∆l1
= K .N 1
2
l
V× ®é kÐo dµi do biÕn d¹ng ∆l = ∆l1 - ∆l0, suy ra:
( )
∆l
= K N1 − N 0
2 2
(5.14)
l
§o N0 vµ N1 ta cã thÓ tÝnh ®−îc biÕn d¹ng cña cÊu tróc.
- 98 -
nguon tai.lieu . vn
