Тензометрические датчыкі: апісанне, інструкцыя па ўжыванні, характарыстыкі і водгукі

Тензометрические датчыкі ўяўляюць сабой прылады, пераўтваральныя вымяраную пругкую дэфармацыю цвёрдага цела ў электрычны сігнал. Гэта адбываецца за кошт змянення супраціўлення правадніка датчыка пры змене яго геаметрычных памераў ад расцяжэння або сціску.

Тензометрический датчык: прынцып дзеяння

Асноўным элементам прылады з'яўляецца тензорезистор, замацаваны на пругкай канструкцыі. Тензодатчики калібра, ступеніста нагружаючы зададзеным узрастаючым высілкам і вымераючы пры гэтым велічыню электрычнага супраціву. Затым па яго змене можна будзе вызначыць значэнні прыкладзенай невядомай нагрузкі і прапарцыйнай ёй дэфармацыі.

У залежнасці ад тыпу датчыкі дазваляюць вымераць:

• сілу;
• ціск;
• перасоўванне;
• крутоўны момант;
• паскарэнне.

Нават пры самай складанай схеме нагруженія канструкцыі дзеянне на тензорезистор зводзіцца да расцяжэння або сціску яго кратаў ўздоўж доўгага ўчастка, званага базай.

Якія прымяняюцца тензометрические датчыкі

Больш за ўсё распаўсюджаныя тыпы тензометрических датчыкаў са зменай актыўнага супраціву пры механічным уздзеянні - тензорезисторы.

драцяныя тензорезисторы

Найбольш простым прыкладам з'яўляецца прамалінейны адрэзак тонкай дроту, які мацуюць на доследнай дэталі. Яго супраціў складае: r = pL / s, дзе p - ўдзельнае супраціў, L - даўжыня, s - плошча перасеку.

Разам з дэталлю пругка дэфармуецца налепленая дрот. Пры гэтым мяняюцца яе геаметрычныя памеры. Пры сціску папярочны перасек правадыра павялічваецца, а пры расцяжэнні - памяншаецца. Таму змена супраціву мяняе знак у залежнасці ад кірунку дэфармацыі. Характарыстыка з'яўляецца лінейнай.

Нізкая адчувальнасць тензорезистора прывяла да неабходнасці павелічэння даўжыні дроту на невялікім участку вымярэння. Для гэтага яго робяць у выглядзе спіралі (рашоткі) з дроту, абклеенай з абодвух бакоў пласцінкамі ізаляцыі з плёнкі лаку або паперы. Для падлучэння да электрычнай ланцугу прылада забяспечана двума меднымі вываднымі праваднікамі. Яны прыварваюцца або прылітоўваецца да канцоў драцяной спіралі і досыць трывалыя, каб падключыцца да электрычнай схеме. Тензорезистор мацуецца на пругкім элеменце або доследнай дэталі з дапамогай клею.

Драцяныя тензодатчики маюць наступныя вартасці:

• прастата канструкцыі;
• лінейная залежнасць ад дэфармацыі;
• невялікія памеры;
• малая цана.

Да недахопаў ставяцца нізкая адчувальнасць, уплыў тэмпературы асяроддзя, патрэба ў абароне ад вільгаці, прымяненне толькі ў галіне пругкіх дэфармацый.

Дрот будзе дэфармавацца ў тым выпадку, калі сіла счаплення з ёй клею значна пераўзыходзіць намаганні, патрабаваныя для яе расцяжэння. Стаўленне паверхні склейвання да плошчы папярочнага перасеку павінна быць 160 да 200, што адпавядае яе дыяметру 0,02-0,025 мм. Дапускаецца яго павелічэнне да 0,05 мм. Тады пры нармальнай працы тензорезистора клеевой пласт не разбурыцца. Акрамя таго, датчык добра працуе на сціск, паколькі ніткі з дроту складаюць адно цэлае з плёнкай клею і дэталлю.

Тензодатчики з фальгі

Параметры і прынцып дзеяння фольгавыя тензодатчика тыя ж самыя, што і ў драцяных. Толькі матэрыялам з'яўляецца фальга з нихрома, константана або тытан-алюмінія. Тэхналогія вырабу метадам фоталітаграфіі дазваляе атрымаць складаную канфігурацыю кратаў і аўтаматызаваць працэс.

У параўнанні з драцянымі, фольгавыя тензометрические датчыкі больш адчувальныя, прапускаюць большы ток, лепш перадаюць дэфармацыю, маюць больш трывалыя высновы і складаней малюнак.

паўправадніковыя тензодатчики

Адчувальнасць датчыкаў прыблізна ў 100 разоў вышэй драцяных, што дазваляе часта ўжываць іх без узмацняльнікаў. Недахопамі з'яўляюцца далікатнасць, вялікая залежнасць ад навакольнага тэмпературы і значны роскід параметраў.

характарыстыкі тензорезисторов

1. База - даўжыня правадыра кратаў (0,2-150 мм).
2. Намінальнае супраціў R - велічыня актыўнага супраціву (10-1000 Ом).
3. Працоўны ток харчавання _I p - ток, пры якім тензорезистор прыкметна не награваецца. Пры перагрэве змяняюцца ўласцівасці матэрыялаў адчувальнага элемента, асновы і клеевой праслойкі, якія скажаюць паказанні.
4. Каэфіцыент тэнзаадчувальнасць: s = (ΔR / R) / (ΔL / L), дзе R і L - адпаведна электрычны супраціў і даўжыня ненагруженного датчыка; ΔR і ΔL - змена супраціву і дэфармацыя ад знешняга намаганні. Для розных матэрыялаў ён можа быць станоўчым (R пры расцяжэнні ўзрастае) і адмоўным (R павялічваецца пры сціску). Велічыня s для розных металаў змяняецца ў межах ад 12,6 да +6.

Схемы ўключэння тензометрических датчыкаў

Для вымярэння малых электрычных сігналаў найлепшым варыянтам з'яўляецца маставое ўключэнне, у цэнтры якога знаходзіцца вальтметр. Найпростым прыкладам будзе тензометрический датчык, схема якога сабрана па прынцыпе электрычнага моста, у адно з плеч якога ён падлучаны. Яго супраціў у ненагруженном стане будзе такім жа, як і ў астатніх рэзістараў. У гэтым выпадку прыбор пакажа нулявое напружанне. Прынцып працы тензометрического датчыка заключаецца ў павелічэнні або зніжэнні велічыні яго супраціву ў залежнасці ад таго, будуць намаганні сцісканага або расцягваецца.

На дакладнасць паказанняў значны ўплыў аказвае тэмпература тензорезистора. Калі ў іншае плячо моста ўключыць аналагічнае тензосопротивление, якое не будзе нагружацца, яно будзе выконваць функцыю кампенсацыйнай пры цеплавых уздзеяннях.

У вымяральнай схеме таксама павінны ўлічвацца значэння электрычных супраціваў правадоў, падлучаных да рэзістару. Іх уплыў памяншаецца за кошт дадання яшчэ аднаго правады, падлучанага да якога-небудзь высновы тензорезистора і вальтметра.

Калі на пругкі элемент наклеіць абодва датчыка такім чынам, каб іх нагрузкі адрозніваліся па знаку, сігнал ўзмоцніцца у 2 разы. Пры наяўнасці ў схеме чатырох датчыкаў з нагрузкамі, пазначанымі на схеме вышэй стрэлкамі, адчувальнасць значна ўзрасце. Пры такім падключэнні драцяных або фольгавыя тензорезисторов звычайны микроамперметр дасць паказанні без узмацняльніка электрычных сігналаў. Важна сапраўды падабраць наміналы супраціваў з дапамогай мультиметра, каб яны былі роўныя паміж сабой у кожным плячы электрычнага моста.

Прымяненне тензометрических датчыкаў ў тэхніцы

1. Частка канструкцыі вагаў: пры узважванні корпус датчыка пругка дэфармуецца, а разам з ім налепленыя на яго тензорезисторы, злучаныя ў схему. Электрычны сігнал перадаецца на вымяральны прыбор.
2. Маніторынг напружана-дэфармаванага стану будаўнічых канструкцый і інжынерных збудаванняў у працэсе іх узвядзення і эксплуатацыі.
3. Тензодатчики для вымярэння намаганні дэфармацыі пры апрацоўцы металаў ціскам на пракатных постацях і штамповочный прэсах.
4. Высокатэмпературныя датчыкі для металургічных і іншых прадпрыемстваў.
5. Вымяральныя датчыкі з пругкім элементам з нержавеючай сталі для працы ў хімічна агрэсіўнай асяроддзі.

Стандартныя тензометрические датчыкі выконваюцца ў выглядзе шайбаў, калон, простых або двухбаковых бэлек, S-вобразныя. Для ўсіх канструкцый важна, каб сіла прыкладваліся ў адным кірунку: зверху ўніз ці наадварот. Пры цяжкіх умовах працы спецыяльныя канструкцыі даюць магчымасць ліквідаваць дзеянне паразітных сіл. Ад гэтага ў вялікай ступені залежаць іх кошты.

На тензометрические датчыкі цана складае ад сотняў рублёў да сотняў тысяч. Шмат што залежыць ад вытворцы, канструкцыі, матэрыялаў, тэхналогіі вырабу, велічынь вымяраных параметраў, дадатковага электроннага абсталявання. Большай часткай яны з'яўляюцца складовымі часткамі вагаў розных тыпаў.

заключэнне

Прынцып працы ўсіх тензодатчиков заснаваны на пераўтварэнні дэфармацыі пругкага элемента ў электрычны сігнал. Для розных мэтаў існуюць свае канструкцыі датчыка. Калі выбіраюцца тензометрические датчыкі, важна вызначыць, ці маецца ў схемах кампенсацыя скажаюць паказанні тэмпературных і паразітных механічных уздзеянняў.