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

32837. Глобализация и ее роль в жизни общества 13.86 KB
  Глобализация и ее роль в жизни общества. С одной стороны глобализация привела к расширению связей между государствами и народами во всех сферах жизнедеятельности яркий пример тому международные экипажи космических кораблей; к формированию целого ряда международных организаций деятельность которых направлена на совместное решение задач и проблем современного человечества среди них ООН целью которой является поддержание и укрепление мира безопасности и развития сотрудничества между государствами в ее составе около 200 государств; ЕЭС...
32838. Семья как социальный институт 14.62 KB
  Коротко говоря жизненный цикл семьи состоит в следующем. Заключение брака служит первой или начальной стадией семьи. Эта фаза продолжается от момента заключения брака до рождения последнего ребенка и называется стадией роста семьи. Вторая стадия начинается с момента рождения последнего ребенка и продолжается до того времени когда из родительской семьи отселяется первый взрослый ребенок обзаведшийся собственной семьей.
32839. Биоэтика. Истоки и основания 13.36 KB
  В медицинской деятельности проблема понимания имеет особое значение. Втретьих понимание необходимо для распространения медицинских знаний развития медицинской культуры общества.Медицинская герменевтика рассматривает три круга проблем: проблема понимания медицинских текстов эта проблема связана с появлением широкого круга научнопопулярной медицинской литературы доступной широкому кругу людей не имеющих медицинского образования; проблема понимания медицинской терминологии связана с быстрым развитием медицинской науки появлением новых...
32840. Законы диалектики и их методологическое значение для медицинского познания 17.83 KB
  диалектика это учение о всеобщих связях и закономерностях развития природы общества и мышления а также основанный на этом учении метод познания. определяет источник развития отвечает на вопрос почему оно происходит.Содержание закона: источник движения и развития мира находится в нем самом в порождаемых им противоречиях. Различие это первый этап развития противоречия это отношение нетождественности объекта самому себе или другому объекту.
32841. Основные категории диалектики 16.48 KB
  Основные категории диалектики. Основные категории диалектики. Философские категории это предельно общие понятия отражающие наиболее существенные закономерные свойства и связи присущие всем явлениям действительности. Категории выступают и как ступени познания мира.
32842. Человек как единство биологического, психического и социального. Проблема сущности человека 14.93 KB
  Проблема сущности человека. Под психическим понимается внутренний мир человека: его сознание и бессознательные процессы характер темперамент переживания эмоции и т. Ни один из этих аспектов в отдельности не раскрывает сущности человека. Понимание сущности человека как биопсихосоциального единства является основным в философии.
32843. Понятия «человек», «индивид», «личность». Структура личности 13.83 KB
  Структура личности. Социализация это процесс играющий огромную роль в жизни как отдельной личности так и общества. Неповторимый способ существования в обществе конкретной личности способность быть самим собой в рамках социальной системы выражается в понятии индивидуальность. Индивидуальность формируется в процессе диалектического взаимодействия: 1 общечеловеческих признаков как природных так и социальных 2 особенных в качестве представителя определенного конкретноисторического этапа развития общества с его специфическими...
32844. Проблема свободы и ответственности личности. Социальная и профессиональная ответственность врача 14.39 KB
  Свобода одна из основных философских категорий характеризующих сущность человеческого бытия в мире. Свобода состоит в возможности личности мыслить и поступать в соответствии со своими представлениями и желаниями а не вследствие внешнего или внутреннего принуждения. Свобода личности может быть рассмотрена в различных аспектах: философском религиозном этическом социальном политическом экономическом. в необходимости всегда присутствует свобода.
32845. Особенности социализации личности. Проблема девиантного поведения и его причины 16.74 KB
  Особенности социализации личности. Социализация личностиэто процесс усвоения индивидом социального опыта общества к которому он принадлежит. Социализация рассматривается как процесс условие проявление и результат социального формирования личности. Как процесс она означает социальное становление и развитие личности в зависимости от характера взаимодействия человека со средой обитания адаптации к ней с учетом индивидуальных особенностей.