22 | 04 | 2018
Главное меню
Смотри
replace_in_text_segment($text); echo $text; ?>
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3589
Просмотры материалов : 8470694

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 100 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Тензометры PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.06.2012 17:54

Тензометры

Если полоска проводящего металла растягивается, он станет стройнее и длиннее, и изменения, приводящие к увеличению электрического сопротивления из конца в конец. Наоборот, если полоска проводящего металла под силу сжатия (без потери устойчивости), он будет расширяться и сокращаться. Если эти напряжения находятся в пределах предела упругости металлической полосы (так, чтобы полосы не постоянно деформируется), полоса может быть использована в качестве измерительного элемента физическую силу, количество приложенной силы выведены из измерения его сопротивления.

Такое устройство называется датчика. Тензометры часто используется в механических инженерных исследований и разработок для измерения напряжения, порожденные техникой. Тестирование самолета компонент является одной из областей применения, миниатюрные тензометрические полоски приклеиваются к конструктивные элементы, связи и любых других важнейших компонентов планера для измерения напряжения. Большинство датчиков деформации меньше почтовой марки, и они выглядят примерно так:

Провода тензодатчика являются очень тонкими: если из круглой проволоки, около 1/1000 дюйма в диаметре. Кроме того, Тензометрические проводники могут быть тонкие полоски металлической пленки, нанесенной на непроводящей подложке материала, называемого перевозчика. Последняя форма тензодатчика представлена ​​в предыдущем примере. Название «таможенный калибровке" уделяется тензодатчики, которые приклеены к более крупной структуры, в условиях стресса (так называемый опытный образец). Задача связи тензодатчики для тестирования образцов может оказаться очень простым, но это не так. «Замер» это ремесло в своем собственном праве, абсолютно необходимы для получения точного, стабильного измерения напряжения. Можно также использовать пеших проволока натянута между двумя механическими точки для измерения напряжения, но этот метод имеет свои ограничения.

Типичные сопротивления тензодатчика варьироваться от 30 Ω до 3 кОм (безударный). Это сопротивление может изменить только часть процентов за весь спектр силу датчик, с учетом ограничений, накладываемых упругих пределы калибровочного материала и образца. Сил достаточно велика, чтобы вызвать большие изменения сопротивления будет постоянно деформироваться образца испытания и / или калибровочных самих проводников, тем самым разрушая шаблон, измерительный прибор. Таким образом, для того, чтобы использовать тензодатчик в качестве практического инструмента, мы должны измерять очень малые изменения сопротивления с высокой точностью.

Такие требования точности призывает к измерительной цепи моста. В отличие от моста Уитстона показано в предыдущей главе, с помощью нуль-детектора и равновесие человека-оператора, чтобы сохранить состояние равновесия, мост тензодатчик схема указывает измеренный штамма степень дисбаланса, а также использует точности вольтметра в центре преодолеть, чтобы обеспечить точное измерение этого дисбаланса:

Как правило, реостат плечо моста (R 2 на рисунке), устанавливается на значение, равное сопротивлению тензодатчика, не применять силу. Два отношения оружия моста (R 1 и R 3) устанавливаются равными друг другу. Таким образом, не сила, приложенная к тензодатчика, мост будет симметрично сбалансированным и вольтметр будет показывать ноль вольт, представляющих нулевую силу датчика. Как тензодатчика либо сжатый или напряжены, его сопротивление будет уменьшаться или увеличиваться, соответственно, таким образом, разбалансировки моста и производство указание на вольтметр. Этот механизм, с помощью одного элемента моста изменение сопротивления в ответ на измеряемой величины (механической силы), известен как четверть мостовой схемы.

Так как расстояние между датчиком напряжения и три сопротивления в мостовой схеме могут быть значительными, сопротивление проводов оказывает существенное влияние на работу схемы. Чтобы проиллюстрировать последствия сопротивление провода, я покажу то же схему, но и добавить два резистора символов в серии с тензодатчика представляют провода:

Сопротивление тензодатчика в (R избыточное давление) не только измеряемое сопротивление: провода сопротивлением R wire1 и R wire2, находясь в серии с манометром R, также вносят вклад в сопротивление нижней части реостата руку от моста, и следовательно, способствовать указания на вольтметр. Это, конечно, будет неправильно интерпретирована по счетчику, как физические нагрузки на датчик.

Хотя этот эффект не может быть полностью устранена в этой конфигурации, оно может быть сведено к минимуму с добавлением 1/3 провода, соединяющие правую сторону вольтметр непосредственно к верхнему проводу тензодатчика:

Потому что третий провод выполняет практически нет (в связи с чрезвычайно высоким внутренним сопротивлением вольтметра в), его сопротивление не упадет любой значительное количество напряжения. Обратите внимание, что сопротивление верхнего провода (R wire1) был "обход" теперь, что вольтметр подключается непосредственно к верхней терминал тензодатчика, оставив только сопротивление нижнего провода (R wire2) содействовать посторонний сопротивление последовательно с колеи. Не идеальное решение, конечно, но в два раза лучше, как последняя цепь!

Существует способ, однако, чтобы уменьшить погрешность сопротивления провода далеко за пределы только что описанного метода, а также помочь смягчить другого рода погрешности измерений в зависимости от температуры. Несчастный характеристики тензодатчиков является то, что изменение сопротивления при изменении температуры. Это свойство, общее для всех проводников, некоторые больше, чем другие. Таким образом, наша четверть мостовой схеме, как показано на рисунке (либо с двумя или с тремя проводами, соединяющими датчика к мосту) работает как термометр так же хорошо, как это происходит деформация индикатора. Если все мы хотим сделать, это мера напряжения, это не есть хорошо. Мы можем преодолеть эту проблему, однако, с помощью "фиктивных" тензодатчика вместо R 2, так что оба элемента реостат руку изменится сопротивление в той же пропорции при изменении температуры, тем самым отменив последствия изменения температуры:

Резисторы R 1 и R 3 имеют одинаковую ценность сопротивления, а тензодатчики идентичны друг другу. С не применяется сила, мост должен быть идеально сбалансированным состоянием и вольтметр должен зарегистрировать 0 вольт. Оба датчики крепятся к одной особи тест, но только один находится в положении и ориентации, чтобы подвергаться физическим нагрузкам (активный датчик). Другой датчик изолирован от всех механических напряжений, и действует только как устройство температурной компенсации ("пустышка" избыточное давление). Если температурные изменения, как калибровочные сопротивления изменится на тот же процент, а состояние моста баланс остается неизменным. Только дифференциальное сопротивление (разница сопротивления между двумя датчиками деформации) производится с помощью физической силы на тестовом образце может изменить баланс моста.

Сопротивление провода не влияет на точность схемы так, как раньше, потому что провода, соединяющие оба тензодатчики до моста примерно равной длины. Таким образом, верхний и нижний участки реостат рука моста содержат примерно одинаковое количество бродячих сопротивление, и их последствия, как правило, отменить:

Хотя теперь есть два тензодатчиков в мостовой схеме, только один реагируют на механическое напряжение, и таким образом мы бы до сих пор относятся к этой договоренности, 1/4 моста. Однако, если мы возьмем верхнюю тензодатчика и расположите его так, чтобы он был открыт в противоположную силу в качестве нижнего датчика (то есть когда верхний датчик сжаты, тем ниже калибровочных будет растянуто, и наоборот), мы будем оба датчики реагирования на напрягаться, и мост будет более чутко реагировать на приложенной силы. Это использование известен как половина моста. Так как тензодатчики либо увеличить или уменьшить сопротивление той же пропорции, в ответ на изменения температуры, воздействие изменения температуры остаются отменены, и схема будет страдать минимальная температура вызванной погрешность измерения:

Пример того, как пара датчиков деформации могут быть связаны с испытательного образца таким образом, чтобы получить этот эффект показано здесь:

Не имея силы, приложенной к образцу, как тензодатчики имеют равные сопротивления мостовой схемы является сбалансированным. Однако, когда вниз силы к свободному концу образца, он будет сгибаться вниз, растягивая калибровочных № 1 и сжатие калибровочных № 2, в то же время:

В случаях, когда такие комплементарных пар тензодатчиков могут быть связаны с испытываемого образца, это может быть выгодно, чтобы все четыре элемента моста "активный" для еще большей чувствительностью. Это называется полной мостовой схеме:

Обе половины моста и полный мост конфигурации предоставляет большую чувствительность по мостовой схеме, но часто не представляется возможным связей комплементарных пар тензодатчиков для образца. Таким образом, четверть мостовой схемы часто используются в системах измерения деформаций.

Когда это возможно, полный мост конфигурацию лучше использовать. Это касается не только потому, что он более чувствителен, чем другие, а потому, что он линеен, а другие нет. Четверть моста и полумостовой схемы обеспечивают выход (дисбаланс) сигнала, который только приблизительно пропорционально приложенной силе тензодатчика. Линейность, или пропорциональности, эти мостовые схемы лучше всего, когда количество изменение сопротивления в связи с приложенной силы очень малы по сравнению с номинальной сопротивления датчика (ов). С полным мостом, однако, выходное напряжение прямо пропорционально приложенной силе, без приближения (при условии, что изменение сопротивления, приложенной силы равна для всех четырех тензорезисторов!).

В отличие от Уитстона и Кельвина мостов, которые обеспечивают измерения в состоянии идеального баланса и, следовательно, работать независимо от источника напряжения, количества источников (или "возбуждение") напряжение в вопросах, несбалансированное мост, как это. Таким образом, процедить мостов калибровочных оценивается в милливольтах дисбаланса производится на вольт возбуждения, в единицы измерения силы. Типичный пример для тензодатчика типа, используемые для измерения силы в промышленных условиях составляет 15 мВ / в 1000 фунтов. То есть, ровно 1000 фунтов приложенной силы (либо сжатие или растяжение), мост будет несбалансированным на 15 милливольт на каждый вольт напряжения возбуждения. Опять же, такой показатель является точным, если мостовой схемы является полным активным (четыре активных датчиков деформации, по одному в каждой руке моста), но только приблизительно для половины моста и четверть мостовой договоренностей.

Тензометры могут быть приобретены в сборе, как с тензометрических элементов и резисторов моста в одном корпусе, запечатал и заключены для защиты от непогоды, и оснащены механическими креплениями для установки на машины или структуры. Такой пакет обычно называется тензодатчика.

Как и многие другие темы, затронутые в этой главе, процедить калибровочные системы может стать довольно сложным и полным диссертацию на тензодатчики бы выходит за рамки этой книги.

  • ОБЗОР:
  • Тензодатчик представляет собой тонкую полоску металла, предназначенный для измерения механической нагрузки путем изменения сопротивления при стрессе (растяжении и сжатии в ее пределом упругости).
  • Тензометрические изменение сопротивления, как правило, измеряется в мостовой схеме, чтобы обеспечить точное измерение малых изменений сопротивления, а также обеспечить компенсацию изменения сопротивления в зависимости от температуры.
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья