3.3.3 Indikátory teploty
Jedná sa o prvky, ktoré slúžia k približnému stanoveniu teploty telies. Indikátor zmení svoj vzhľad, farbu alebo tvar na základe zmeny kritickej teploty. Používajú sa farebné indikátory teploty vo forme lakov a stmelených práškov, teplomerových nálepiek, luminiscenčných indikátorov a kvapalných kryštálov. Indikátory môžu byť vratné (po schladnutí majú pôvodnú farbu) a nevratné. Pre vysoké teploty sa vyrábajú keramické žiaromerky v tvare trojbokých ihlanov, tyčiniek alebo krúžkov. Teplomerové kvapaliny, čo sú nevratné indikátory, sa nanášajú štetcom. Použijú sa napr. na kontrolu teploty u elektronických súčiastok. Po dosiahnutí kritickej teploty sa značka roztečie. U indikátorov z kvapalných kryštálov zodpovedá menovitá teplota väčšinou stredne zelenej farbe 15ºC. modrá farba 10ºC a červená 20ºC.
3.4Senzory sily, tlaku a hmotnosti
Tieto senzory v prevažnej väčšine používajú princíp prevodu sily, tlaku a tiaže na deformáciu. Využívajú fyzikálne účinky sily. Časovo premenná sila vyvolá zrýchlenie a hmotnosť m. znamená to, že F(t)=m*a. jednotkou sily je 1 N, čo je sila udeľujúca hmote 1 kg zrýchlenie 1 m/s na mínus druhú. Tlak je sila pôsobiaca kolmo na jednotku plochy p= F/S. Jednotkou tlaku je pascal (Pa).Je to tlak, ktorý vytvorí sila 1N pôsobiaca na plochu 1 meter štvorcový. Vzhľadom k tomu, že je to veľmi malá jednotka , používajú sa ďalšie jednotky, napr. 1 bar= 10 na piatu Pa. Pri určovaní hmotnosti bremena m, na ktoré pôsobí tiažové zrýchlenie g, vychádzame z F=G= m*g. Senzory sily a tlaku sú konštruované na rovnakom princípe. Jednotlivé prevedenia sa líšia predovšetkým podľa meracieho rozsahu, požadovanej presnosti, frekvenčného rozsahu a prípustných rozmerov. Veľmi často sa využívajú kovové fóliové tenzometre v mostíkovom zapojení. Pre meranie sily v rozsahu zlomkov newtonov po desiatky kN sa používajú polovodičové tenzometre. Pri meraní mechanického napätia sa využíva jeho závislosť na deformácii. Najčastejšie sa používajú kapacitné, rezonančné, odporové tenzometre a tenzometre s metastabilnými magnetickými zliatinami.
3.4.1Odporové tenzometre
Tenzometre sa používajú na meranie deformácie, zmeny rozmerov častí stroja, konštrukcie budov a i. Vyrábajú sa v dvoch základných prevedeniach, kovovom a polovodičovom (kremíkovom). Uplatňujú sa v senzoroch mechanických veličín. Menia ohmický odpor, ak sú vystavené mechanickej deformácii spôsobenej meranou veličinou. U kovových je zmena ohmického odporu spôsobená zmenou prierezu drôtika, fólie meracej mriežky a jej dĺžky. Mriežka, resp. tyčinka kovového tenzomeru má sledovať deformáciu meraného povrchu, s ktorým je spojená. Uplatňujú sa tam, kde je vyžadovaná veľká presnosť, zatiaľ čo polovodičové tam, kde treba veľkú citlivosť. Veľkosť odporu R je určená konštrukčným prevedením a tvarom tenzometra. Tenzometre určené pre presné meranie sú zapájané do mostíkových obvodov.
Meracie mriežky kovových tenzometrov sú najčastejšie vinuté zo slabého konštantanového drôtika, alebo sú leptané z konštantanovej fólie. Spravidla sú pritmelené k papierovej podložke. Popri tenzometroch pre meranie povrchovej deformácie v ťahu a tlaku v určenom smere sú vyrábané tenzometre s mriežkami vzájomne pootočenými o 45 stupňov určené na meranie povrchovej deformácie napr. hriadeľov zaťažovaných krútiacim momentom. Kovové tenzometre sú často využívané na meranie povrchových deformácií kriticky namáhaných súčiastok.
U polovodičových tenzometrov je zmena hodnoty spôsobená predovšetkým zmenou ich merného odporu. Využíva sa piezorezistívny jav.
Polovodičové tenzometre sú v súčasnej dobe vyrábané z kremíku v tvare tyčiniek s vhodnou kryštálografickou orientáciou ich pozdĺžnej meracej osi. Najčastejšie sú dotované bórom alebo hliníkom a vykazujú vodivosť typu P. u polovodičov typu P ohmický odpor s ťahovým napätím vzrastá, u polovodičov typu N klesá. Polovodičové tenzometre sú takmer výhradne používané v senzoroch mechanických veličín. Ich prednosťou je vysoká citlivosť, pribl. 60 krát väčšia ako kovových tenzometrov, ktorá umožňuje konštruovať senzory (sily, krútiaceho momentu, dráhy, tlaku, zrýchlenia a výnimočne pomernej deformácie v extenzometroch) veľmi malých rozmerov s vysokou tuhosťou ich meracích členov. Pri aplikácii polovodičových tenzometrov je nutné vždy teplotnú závislosť kompenzovať vhodným zapojením meracieho mostíka alebo pomocným obvodom. Vhodným umiestnením tenzometra na zariadenie ako aj vhodným usporiadaním do meracieho mostíka je možné zvýšiť citlivosť merania a potlačiť nelinearitu snímača a vplyv ovplyvňujúcich veličín.
3.4.2Deformačné členy
Podľa činnosti sa dajú senzory sily a tlaku rozdeliť na priame a nepriame. V prípade, keď deformáciu silou detekujeme pomocou princípu piezoelektrického , optického, magnetického alebo odporového, hovoríme o priamom spôsobe. Pri nepriamom spôsobe deformačný člen prevádza deformáciu na zmenu polohy alebo mechanického napätia. Pre najpresnejšie laboratórne merania hmotnosti v rozsahu gramov až stoviek gramov sa najčastejšie používajú čidlá kapacitné, čidlá využívajúce vláknovú optiku alebo piezorezistívne.
