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

2 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

21205. Характеристики и классификация систем искусственного интеллекта 69.5 KB
  Сравнительные характеристики традиционных и интеллектуальных систем Характеристики Традиционные системы Интеллектуальные системы Тип информации Данные Знания Тип обработки информации Числовая Символьная Модель представления информации Математическая Эвристическая Способ обработки информации Алгоритм Вывод на знаниях Получаемое решение задачи Оптимальное Правдоподобное Модификации системы Редкие Частые 4. к автоматическому пополнению и получению новых знаний на основе накопленного системой опыта анализа и решения задач пользователей;...
21206. Экспертные системы. Структура программноаппаратных средств экспертной системы 162.5 KB
  Знания эксперта используются для создания базы знаний ЭС. Основу ЭС составляет база знаний БЗ моделирующая память человека и представляющая собой хранилище знаний о свойствах и закономерностях данной ППО полученных в результате использования профессионального опыта...
21207. Базы знаний 60.5 KB
  Базы знаний 6. Данные и знания Как отмечалось в разделе 2 одним из основных свойств человеческого мышления является способность решать интеллектуальные задачи путем приобретения запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и адаптации к условиям внешнего мира. Эти отличия знаний от данных приближаются к человеческому представлению восприятию и обращению с информацией. При использовании в СИИ знания проходят следующие этапы обработки: а знания в памяти человека как результат мышления; б материальные...
21208. Техника продаж 363.62 KB
  Удобно ли вы держите телефонную трубку Держите ли вы при телефонном разговоре под рукой письменные принадлежности фиксируете ли данные о кандидатах в заранее заготовленных блокнотах Вы не курите не жуете и не пьете во время разговора Вы не занимаетесь при телефонном разговоре одновременно другими делами Заботитесь ли вы о том чтобы во время телефонных переговоров не было шума или какихлибо других помех Хорошо ли вы умеете слушать собеседника чтобы не только понять смысл его слов но и уловить их скрытый подтекст и все интонации...
21209. Психология толпы 152.98 KB
  Скопления людей образующиеся в самых разных социальных ситуациях тем не менее имеют много сходных признаков. Основные признаки толпы Толпой обычно называют такое скопление людей которое в той или иной степени соответствует следующим признакам: многочисленность как правило это большая группа людей так как в малочисленных группах с трудом возникают или совсем не возникают типичные психологические феномены толпы; высокая контактность т. каждый человек находится на близком расстоянии с другими фактически входя в их персональные...
21210. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕЙСОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 4.86 MB
  HCI активно развивается последние лет пятьдесят со времени появления значительного числа устойчиво работающих ЭВМ. В настоящее время разработкой интерфейсов занято значительная часть всего корпуса программистов планеты. Собирается множество конференций, посвященных визуализации и HCI...
21211. Психология личности. Специфика социально-психологического подхода к изучению личности 79.5 KB
  Раскрытие специфики социально-психологического подхода к изучению личности, понятия социализации, ее механизмов, стадий и институтов, раскрытие социально-психологических качеств личности, а также понятия социальной установки, традиций ее изучения и влияния социальной установки на поведение индивида;
21212. Социальная психология, ее методы и задачи 161 KB
  Объектом социальной психологии являются конкретные социальные общности группы или отдельные их представители люди. Социометрия метод социальной психологии используемый для диагностики взаимных симпатий и антипатий между членами группы и позволяющий выявить: социально-психологическую структуру взаимоотношений в малых группах; конкретные позиции ее членов в структуре этих взаимоотношений; формальных и неформальных лидеров и отвергнутых членов группы...
21213. Социальные группы: основные характеристики 2.18 MB
  Социальные группы: основные характеристики. Возникновение социальной группы обусловлено общественноэкономическими причинами. У социальной группы общие нормы цели санкции групповые ритуалы отношения совместная деятельность и т.