Тензорезисторні датчики

Індуктивні датчики подовження

Електричні методи визначення деформацій

Електричні тензометри, дозволяють переводити механічне змінення довжини ∆l в електричні сигнали. ці сигнали можна легко відводити від важкодоступних для виміру ділянок конструктивного елемента. За допомогою електронних схем можливість посилення сигналів майже безмежна, а їхнє зчитування можна робити з приладу що показує чи реєструє. крім того, електричні тензометри дозволяють шляхом послідовного переключення одержати інформацію про подовження на багатьох ділянках конструктивного елемента. Для виміру подовження використовують зміну індуктивності котушок, ємності конденсатора й омічного опору.

Індуктивні датчики використовують для визначення подовження за принципом перетворення механічної деформації у виді скручування, прогину і т.і., що виникають під дією навантаження у зміну індуктивності відповідних котушок. Ця зміна індуктивності викликається зв’язаною деформацією феромагнітного осердя в одній чи декількох котушках, що живляться змінним струмом (див. мал. 2.5).

Рис. 2.5. Схема підключення індуктивного датчика

При вимірі деформацій за допомогою тензорезисторів використовують зміну омічного опору, що викликається пружною деформацією металевих дротів або стрижневих напівпровідників. Зміна опору передається по кабелю на вимірювальний міст, де перетворюється в посилені електричні сигнали, величина яких визначається по приладу.

Найбільш відомою вимірювальною схемою, що дозволяє з високою точністю визначати зміни опору є міст Уітсона (див. рис. 2.6) Він складається з 4 послідовно з’єднаних опорів, джерела живлення і вимірника. До однієї діагоналі моста підключене джерело живлення постійного чи змінного струму до іншої – прилад, що реєструє.

При зміні активного опору рівновага моста порушується і через прилад, що реєструє, протікає струм розбалансування J_р. Його значення залежать від ступеня розбалансу і напруги V_n. У тензометрій них вимірах мостова схема використовується для безпосереднього відліку струму розбалансування або для вимірів методом збалансованого моста (нульовий метод).

ТЕНЗОРЕЗИСТОРИ. В основу роботи тензорезисторів покладена залежність омічного опору R провідника від його довжини l, питомого опору ρ і перерізу F:

(2.16)

Зміна питомого опору провідника під дією деформацій, що розтягують чи стискають називають тензорезисторним ефектом. Він характеризується тензочутливістю, що встановлює зв’язок між відносною зміною опору і відносної деформації в напрямку вимірів. Значення коефіцієнта тензочутливості дротового тензорезистора залежить від матеріалу дроту:

(2.17)

Як матеріал для дротових тензорезисторів часто використовують константант, ніхром, інвар і ін.

Чутливий елемент тензорезистора виконаний у вигляді петлеобзазної решітки з тонкого дроту чи фольги і розташовується на підкладці (основі) тензорезистора, що електроізолює решітку від матеріалу випробуваної деталі (див. рис. 2.7).

Як основу для тензорезисторів використовують креслярський прозорий і цигарковий папір чи плівки, виготовлені з клеїв, що полімеризуються або лаків (БФ-2, ВР-10Т та ін.). Для вимірів підвищених температур (до 250°С) – спеціальний жаростійкий папір; у діапазоні температур (400... 800°С) решітка з дроту закріпляється за допомогою спеціального жаростійкого цементу на фользі з нержавіючої сталі.

Рис. 2.7 Види тензорезисторів.

а - дротовий; б – фольговий; в - напівпровідниковий; 1 – активний вимірювальний елемент; 2 – контактні виводи; 3 – підкладка.

Фольгові тензорезистора виготовляють шляхом травлення (за аналогією з друкованими схемами) тонкої металевої фольги розташованої на пластмасовій підкладці.

Тензорезистори клеять до досліджувальної поверхні або приварюють точковим зварюванням при наявності металевої основи. Клейове з’єднання повинне забезпечити передачу деформації через підкладку на вимірювальну решітку.

Для експериментального визначення багатобічних деформацій використовується розеточна система тензорезисторів. Вона складається з багатьох укріплених на підкладці тензорезисторів, що мають хрестоподібне, дельтоподібне, Т-образне чи зірко образне розташування.

При проведенні тензовимірювань необхідно з особливою увагою відноситься до температурної компенсації, тому що коливання температури під час проведення експерименту приводить до зміни довжини провідника тензорезистора.

Для усунення цього ефекту два тензорезистори з однаковими характеристиками наклеюють на той самий об’єкт у безпосередній близькості один від одного і включають у суміжні плечі симетричної схеми. Терморегулятор, наклеєний на об’єкт, що не деформується виконує роль компенсатора температурних перетворень активного тензорезистора.

Для виміру деформацій при тензометрії використовують тензометричні прилади і проміжні підсилювачі.

Як регіструючи прилади при тензометрії застосовують світлові (шлейфові) і катодні (електронні) осцилографи, магнітографи (з реєстрацією на магнітній стрічці) самописи і цифродрукуючі прилади з реєстрацією даних на паперовій стрічці.

Для іспитів деталей і вузлів машин у ряді випадків виникає необхідність у великій кількості тензовимірювань. Для автоматизації цих вимірів застосовують вимірювальні прилади деформації типу ИД, цифрові тензометричні мости типу ЦТМ і багатоканальні вимірювальні системи типу СТИИТ, що дозволяє автоматизувати виміри в межах 1... 1000 тензорезисторів зі швидкістю одного виміру не більш 1,4 секунди.

Для проведення міцностних розрахунків складальних об’єктів з великою кількістю вимірів використовуються вимірювально-інформаційні системи типу ИИС, до складу яких для безупинної обробки результатів вводять ЕОМ.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 71; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!