75421

Сенсори розтягу, сили, обертового моменту i тиску

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Види виконання вимірювальних сіток фольгових тензометрів Для одночасного вимірювання в кількох напрямках служать спеціальні тензометри в яких вимірювальні сітки розміщені одна відносно іншої під кутом 120 або під кутом 45 до напрямку видовження рис.

Украинкский

2015-01-12

585 KB

1 чел.

ЛЕКЦІЯ 18

Сенсори розтягу, сили, обертового моменту i тиску.

Вимірювання видовжень, наприклад, в машинах, мостових кранах, сталевих конструкціях, здійснюються за допомогою фольгових або дротяних тензометрів (рис.18.1).

Мета - контроль окремих частин конструкції при статичному навантаженні, а також визначення впливу динамічних навантажень. Ці зміни довжини (видовження) дуже малі, звичайно тільки 0,1 мкм... 10 мкм. Принцип дії тензометра полягає в збільшенні опору провідника, який внаслідок розтягу видовжується в результаті чого його поперечний перетин зменшується. Тензометри звичайно виготовлюються як фольгові тензометри. Подібно як при виготовлені друкованих плат, за допомогою гальванічного процесу наноситься на фольговий носій металева сітка тензометра. Щоб умістити тензометр в малих габаритах, порядку декількох мм, провідні доріжки, які наносяться на фольгу, виконані у вигляді меандру, завдяки чому їх сумарна ширина є відносно велика - при великій, активній довжині провідника у напрямі вимірювання подовження. Відповідно, це забезпечує великі зміни опору при вимірюванні розтягу і дуже малі - при вірогідному поперечному розтягуванні фольги.

Рис.18.1. Сенсори для вимірювання видовжень

У випадку видовження збільшується опір фольгового тензометра. Фольга тензометрів приклеюється до досліджуваного об'єкту так, щоб напрямок вздовж провідних доріжок відповідав напрямкові, в якому мають бути визначені видовження або навантаження.

Рис.18.2.Види виконання вимірювальних сіток фольгових тензометрів

Для одночасного вимірювання в кількох напрямках служать спеціальні тензометри, в яких вимірювальні сітки розміщені одна відносно іншої під кутом 120° або під кутом 45 ° до напрямку видовження (рис. 2). Найчастіше тензометри виконуються з константану (60% Сu, 40% Ni) або з хромонікельового сплаву (80% Сг, 20% Ni). В напівпровідниковому тензометрі провідна доріжка - це доріжка кремнію товщиною біля 15 мкм.

Типові значення опорів характерних тензометрів   120 Ом, 350 Ом і 600 Ом. Зміни опору за видовжень подаються у вигляді коефіцієнта к. Для константанухромонікелю він дорівнює 2, для кремнію - біля 150.

Табл.18.3

Зміни опору визначаються за допомогою мостової схеми. Схеми можуть бути виконані як повний міст - з чотирма тензометрами, напівмостик - з двома тензометрами і четвертинка мостика - з одним активним тензометром.

Табл. 18.4. Мостові системи для тензометричних вимірювань

У схемі повного моста тензометри так закріплюються на досліджуваному об'єкті, що два з них розтягуються, а два стискуються, наприклад, для визначення моменту скручування валу. Головні напруження розтягування і стискування розміщені під кутом 45° відносно осі валу. Варто завжди старатися використовувати схему повного моста.

Схема пів-мостика містить два тензометра: один як такий, що розтягується і другий, як такий, що стискається, наприклад, для визначення згинального моменту. Схема пів-мостика має вдвічі меншу чутливість від схеми повного моста.

Схема четвертинки мостика містить тільки один активний тензометр, який може вимірювати видовження. Щоб система не розстроювалась в результаті змін температури, в другу гілку і моста включається тензометр, який не піддається видовженню. Служить він тільки для компенсації температури. Під час змін температури опір активного тензометра змінюється не в результаті видовження, а як результат зміни температури. Так само змінюється опір компенсаційного тензометра, що забезпечує компенсацію впливу температури.

Мостикові схеми можуть живитися як постійним, так і змінним струмом. Напруга діагоналі мостика підсилюється за допомогою підсилювача постійного або змінного струму відповідно.

При живленні мостика змінним струмом напруга діагоналі мостика є змінною напругою. Амплітуда цієї напруги відповідає величині видовження. Називається це модуляцією амплітуди. Частота джерела змінного струму звичайно становить 5 кГц. Частота з якою змінювалося би видовження, наприклад, при вимірюваннях коливань, не повинна перевищувати 500 Гц. Для вимірювань коливань до 5 кГц застосовується мостикові системи змінного струму з несучою частотою 50 кГц або мостикові системи постійного струму. Вища несуча частота вимірювальних мостів не застосовується, враховуючи дуже велику чутливість на якнайменші навіть зміни індуктивності, наприклад, спричинені рухом сполучних провідників.

Тензометричні ваги і тензометричні сенсори сил.

Рис.18.5.Сенсори-тензометри зусиль

Розтягуючи, або стискаючи корпус коробчастого динамометра, можна вимірювати зусилля в межах від кількох ньютонів і до багатьох кілоньютонів (рис.18.5).

Коробчасті   динамометри   застосовуються   для  вимірювання зусиль в штампувальних пресах або вбудовуються в опори великих резервуарів для зважування вмісту цих резервуарів.

Тензометричні устаткування для вимірювання обертового моменту.

Устаткування для вимірювання обертового моменту діють за принципом визначення скручувального моменту відповідно підібраного торсіонного валу. Напруга живлення тензометричної мостової системи і вихідний сигнал сенсора передаються через контактні кільця (комутатор) або безконтактно через індуктивний канал (принцип трансформатора).

Рис.18.6. Сенсор крутильного моменту

П'єзоелектричні сенсори зусиль.

Рис.18.7. П'єзоелектричний ефект

Кристали кварцу, а також сплаву олова, цирконію і титану, під дією зусиль на їхніх зовнішніх поверхнях утворюють невеликі електричні заряди (рис.18.7).

Укладені відповідно шарами багато плиток кристалу додають ці заряди, створюючи вихідну напругу давача сенсора. За допомогою високоякісного підсилювача, так званого підсилювача заряду, напруга, створювана давачем, перетворюється в вихідний електричний сигнал сенсора. П'єзоелектричні сенсори зусиль використовуються для нагляду за допустимими навантаженнями машин, наприклад, головного веретена (шпинделя) токарного верстата. Для визначення зусиль, які виникають при обробці   різанням, застосовуються триосьові (ЗD) вимірювальні платформи з п'єзоелектричним сенсором зусиль в кожній осі.

Питання для контролю і засвоєння

  1.  За допомогою чого здійснюється вимірювання видовжень, наприклад, в машинах, мостових кранах, сталевих конструкціях?
  2.  Прошу описати влаштування фольгового тензометра.
  3.  Які недоліки має система з повним мостиком порівняно з чвертьмостиковою системою?
  4.  Для чого застосовуються коробчасті   динамометри?
  5.  Що таке п'єзоелектричні сенсори зусиль? Де їх можна застосовувати?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15831. Корпоративные информационные системы 172 KB
  Двадцать один вопрос о корпоративных информационных системах Оглавление Вместо предисловия ВОПРОС 1. Что такое корпоративная информационная система ВОПРОС 2. Чем КИС отличается от ERP ВОПРОС 3...
15832. ERP (ENTERPRISE RESOURCE PLANNING) 53.5 KB
  ERP Enterprise Resource Planning Содержание 1. Определения ERP и ERPрешения2. История возникновения ERP3. Основные функции ERPсистемы4. Внедрения ERPрешений5. Достоинства ERPрешений6. Недостатки ERPрешений7. Аналитика рынка ERPрешений в России и странах СНГ8. Заключение 1. Определен...
15833. Внедрение ERP-систем. Основные ошибки 53 KB
  Внедрение ERPсистем. Основные ошибки Информационные системы планирования ресурсов предприятия Enterprise Resource Planning ERP превратились в привычный инструмент крупного и среднего бизнеса. Их основная задача автоматизация бизнеспроцессов компании производства снабжения сб...
15834. Выбор ПО для автоматизации управления 97.5 KB
  Выбор ПО для автоматизации управления Вступление Современная жизнь состоит из альтернатив. Мы постоянно чтото выбираем. Это относится и к нашему быту и к профессиональной деятельности. В простых ситуациях мы даже не задумываемся что выбрать и как это сделать в сложн...
15835. Корпоративные информационные системы: не повторяйте пройденных ошибок 114 KB
  Корпоративные информационные системы: не повторяйте пройденных ошибок Что такое информационная система В течение последних лет значительная часть дискуссий касающихся развития корпоративного менеджмента протекает в ракурсе практического применения современных ...
15836. Основы систем класса MRP-MRPII 119.5 KB
  Основы систем класса MRPMRPII Геннадий Верников Философия и основные понятия MRP В начале 60х годов в связи с ростом популярности вычислительных систем возникла идея использовать их возможности для планирования деятельности предприятия в том числе для планирования прои...
15837. Семь принципов успешной автоматизации 49.5 KB
  Семь принципов успешной автоматизации Согласно мировой статистике только треть проектов разработки и внедрения информационных систем завершаются успехом. Об аналогичных исследованиях в России ничего не известно но представляется что у нас дела обстоят еще хуже. У...
15838. Дети с социально-педагогической запущенностью 44 KB
  ДОКЛАД на тему: Дети с социальнопедагогической запущенностью. Общеизвестно что кризисные состояния экономического и политического положения в стране в первую очередь отражается на наименее социально защищённом контингенте на детях. Увеличение количества детей
15839. Пути преодоления речевого недоразвития, возникшего в результате социально-педагогической запущенности, у детей младшего школьного возраста 47.5 KB
  Пути преодоления речевого недоразвития возникшего в результате социальнопедагогической запущенности у детей младшего школьного возраста Государственное бюджетное образовательное учреждение для детей нуждающихся в психологопедагогической и медикосоциальной по...