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

1756. Становление общественно–философских взглядов А.А. Григорьева (опыт историко–психологической биографии) 1.45 MB
  Аполлон Григорьев яркий представитель разночинцев и недемократов, философское самоуглубление в бесплодное искание того, чего нет. Культура Серебряного века в борьбе с утилитарным подходом к искусству. Постепенная идеологизация науки.
1757. Курорты Северо-Западного Кавказа в политической, экономической и культурной жизни России конца XVIII – начала XX веков 1.45 MB
  Военно-политические и административные аспекты становления и развития курортов Северо-Западного Кавказа в конце XVIII - начале XX века. Особенности административно-правового статуса курортов Северо-Восточного берега Черного моря – Анапы. Создание бальнеологической базы и благоустройство курортов Северо-Западного Кавказа.
1758. Использование историко-культурного потенциала Санкт-Петербурга для повышения эффективности гостиничных услуг на примере деятельности гостиницы 1.45 MB
  Оценка Санкт-Петербурга как крупного центра туристской индустрии, анализ экскурсионных предложений, имеющихся в нашем городе, создание новых экскурсионных программ, которые можно было предложить взыскательному туристу, посещающему наш город не в первый раз
1760. Автомобили и автомобильное хозяйство 1.42 MB
  Цель методических указаний – помощь студентам при выполнении контрольной работы по дисциплине Автомобили. Излагаются основные теоретические сведения, порядок проведения расчетов и требования к оформлению контрольной работы.
1761. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНАТОВ РЗЭ И АЛЮМИНИЯ ДЛЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ 1.44 MB
  Физико-химические и люминесцентные свойства гранатов, основные способы соединения со структурой граната, кристаллохимические особенности соединений со структурой гранат, термостимулированная люминесценция в соединениях со структурой граната.
1762. Об итерационных методах решения операторных уравнений второго рода 1.44 MB
  Метод ускорения сходимости монотонных приближений к решению уравнения. Построение приближений, сходящихся к спектральному радиусу и собственному вектору линейного оператора. Построение приближений, сходящихся к собственному вектору линейного оператора. Об одном варианте метода Зейделя.
1763. Литургия в творчестве русских композиторов конца XVIII - XX веков. Специфика жанра и организация цикла 1.43 MB
  Авторский хоровой цикл литургии: богослужебный и музыкально-художественный аспекты. Литургия в жанровой системе духовно-музыкального искусства. Проблемы организации авторского литургийного цикла. Богослужебная структура и принципы музыкальной композиции. Литургия как исторически типизированная композиция. Богослужебная структура. Соотношение сакральной и художественной сфер в русской духовной музыке. Научно-теоретические подходы. Литургия Иоанна Златоуста ор. 41 П. Чайковского. Богослужебный канон и авторское художественное творчество.
1764. Духовная культура Ставрополья XIX – XX вв. (на примере фольклорных традиций) 1.42 MB
  Исторические предпосылки развития духовных традиций Ставропольской губернии. Отражение социально-политических явлений XX в. в фольклоре региона. Повседневная жизнь населения Ставрополья в фольклорном контексте. Традиции и формы организации свободного времени.