Сборник авторских инженерно-технических идей и решений в области систем технической диагностики и мониторинга - страница 10
Чувствительность такой измерительной системы всегда зависит от механических свойств такой подложки.
Исходя из выше изложенного, предлагается непосредственный способ измерения крутящего момента приводных валов, основывающийся на классическом пьезоэфекте в полупроводниках.
В заявляемом способе предлагается полностью отказаться от каких-либо подложек между измерительным элементом и объектом измерения – стальным валом.
Сам измерительный элемент в виде плёнки из полупроводника предлагается химическим или гальваническим способом нанести непосредственно на сам шпиндель в виде кольца, спирали или полоски по всей длине шпинделя.
Способов нанесения полупроводникового слоя химическим или гальваническим способом достаточно много.
Рассмотрим самый простой и технологичный (хорошо повторяемый) химический способ нанесения полупроводникового слоя, который был опубликован ещё во времена СССР в школьных факультативах старших классов по химии – изготовление солнечной батареи и термоэлемента. Например, тиомочевина из расчёта 114 грамм на 1 литр воды, ацетат свинца из расчёта 345 грамм на 1 литр воды и едкий натр из расчёта 40 грамм на 1 литр воды даже в любительских условиях позволяют получить достаточно прочную полупроводниковую плёнку толщиной 5 микрон на стальном основании.
Сверху полупроводникового слоя, но только с обоих концов вала, также, например, химическим способом необходимо нанести уже кольцевой слой проводника. Такие два кольца проводника поверх общего полупроводникового слоя с обоих сторон вала будут являться двумя электродами измерительной системы.
В такой химически нанесённой плёнке из полупроводника получаются одинаковые величин продольных и поперечных коэффициентов пьезосопротивления.
Этого вполне достаточно для непосредственной фиксации пьезоэффекта при малейшем сдвиге на кручение в шпинделе, передающем крутящий момент.
Таким образом, мы полностью избавляемся от промежуточных элементов в существующих датчиках, которые существенно влияют на чувствительность всей измерительной системы.
Практические работы подтверждают простоту конструктивного исполнения способа, см. рис. № 6.
Рис. № 6. Экспериментальные работы, подтверждающие способ.