Калибровочный коэффициент

Коэффициент тензорезистора (GF) или коэффициент деформации тензодатчика ε представляет собой отношение относительного изменения электрического сопротивления R к механической деформации . Калибровочный коэффициент определяется как:

$GF={\frac {\Delta R/R}{\Delta L/L}}={\frac {\Delta R/R}{\varepsilon }}=1+2\nu +{\frac {\Delta \rho /\rho }{\varepsilon }}$

где

• ε = деформация = $\Delta L/L_{0}$
  • $\Delta L$ = абсолютное изменение длины
  • $L_{0}$ = исходная длина
• ν = коэффициент Пуассона
• ρ = удельное сопротивление
• ΔR = изменение сопротивления тензодатчика из-за осевой и поперечной деформации.
• R = недеформированное сопротивление тензодатчика

Пьезорезистивный эффект

Распространено заблуждение, что изменение сопротивления тензорезистора основано исключительно или в большей степени на геометрических терминах. Это справедливо для некоторых материалов ( $\Delta \rho =0$), а калибровочный коэффициент просто:

$GF=1+2\nu$

Однако в большинстве коммерческих тензорезисторов используются резисторы, изготовленные из материалов, обладающих сильным пьезорезистивным эффектом . Удельное сопротивление этих материалов изменяется с напряжением, что объясняет ${\frac {\Delta \rho /\rho }{\varepsilon }}$ член определяющего уравнения, приведенного выше. В константановых тензорезисторах (наиболее коммерчески популярных) эффект составляет 20% тензодатчика, но в кремниевых датчиках вклад пьезорезистивного члена намного больше, чем геометрического. Это можно увидеть на общих примерах тензорезисторов ниже:

Материал	Калибровочный коэффициент
Тензорезистор из металлической фольги	2-5
Тонкопленочный металл (например, константан)	2
Монокристаллический кремний	от -125 до +200
Поликремний	±30
Толстопленочные резисторы	100
Ge p-типа	102

Влияние температуры

Определение манометрического коэффициента не зависит от температуры, однако манометрический коэффициент относится только к сопротивлению деформации, если нет температурных эффектов. На практике, когда существуют изменения температуры или температурные градиенты, уравнение для определения сопротивления будет содержать температурный член. Общий эффект:

${\frac {\Delta R}{R}}=GF\varepsilon +\alpha \theta$

где

• α = температурный коэффициент
• θ = изменение температуры