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

20604. Перспективы развития СПРС и ПСС – переход к системам 3-го поколения 236.5 KB
  Перспективы развития СПРС и ПСС – переход к системам 3го поколения Прошло немногим более двух десятилетий с момента появления первых мобильных телефонов но мобильная связь уже подверглась существенным изменениям. Cистемы первого поколения основанные на аналоговом принципе использовались исключительно для телефонной связи и лишь впоследствии обзавелись некоторыми базовыми сервисами. Cистемы второго поколения включая стандарт GSM предоставляют улучшенное качество передачи и защиту сигнала дополнительные сервисы низкоскоростную...
20605. Принципы функционирования систем сотовой связи 490 KB
  Свое название они получили в соответствии с сотовым принципом организации связи согласно которому зона обслуживания территория города или региона делится на ячейки соты. Эти системы подвижной связи появившиеся сравнительно недавно являются принципиально новым видом систем связи так как они построены в соответствии с сотовым: принципом распределения частот по территории обслуживания территориальночастотное планирование и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом в телефонную сеть общего...
20606. Абонентские терминалы СПРС и ПСС 360.5 KB
  В верхней части аппарата обычно располагаются световой индикатор светодиод отображающий режим работы режим ожидания вызов включено и источник звукового сигнала звонок. При получении вызова о чем абонент оповещается звуковым сигналом звонком он манипулирует теми же клавишами. Во всех аппаратах на дисплее отображаются уровень принимаемого сигнала и степень разряда аккумуляторной батареи в большинстве из них имеется подсветка дисплея и клавиатуры. К стационарному аппарату обычно бывает возможно подключить телефонный аппарат...
20607. Методы формирования речевых сигналов в слуховой системе 103 KB
  В некоторых восточных языках например в китайском изменение частоты основного тона важный информативный параметр речи. Звуки речи в которых присутствует основной тон называются вокализованными. Темп – характеризует скорость речи количество слов произнесённых в определённый временной промежуток. Темп речи в норме по своим временным и пространственным характеристикам соответствует органическим темповым и ритмическим параметрам присущим речевому и зрительному потоку информации человека.
20608. Слуховое восприятие речевых сигналов и оценка качества их звучания 335.5 KB
  Как правило слуховое восприятие речи у пожилых людей нарушается в большей степени чем чистых тонов. Среди существующих методов не утратили своего значения камертональные опыты или пробы и установление восприятия разговорной и шепотной речи. Наиболее распространенными способами оценки слуха в диагностики тугоухости являются измерение порогов слышимости чистых тонов и разборчивость записанной на ленте магнитофона и воспроизводимой через аудиометр речи определенной интенсивности см. являются гиперакузия заключающаяся в повышенной...
20609. Простой генератор кода 37 KB
  Данные вычисленные результаты находятся в регистрах как можно дальше и перенос их в память осуществляется только при необходимости использовать этот регистр. a:= bc b в регистр Ri c в регистр Rj. 2 b в регистр Ri c в памяти ADD Ri с.
20610. Распределение и назначение регистров. Счетчики использования регистров 52.5 KB
  Пример: Переменная Регистр b R0 d R1 a R2 e R3 B0: MOV R0b MOV R1d MOV R2a MOV R3e B1: MOV R2 R0 ADD R2c SUB R1 R0 MOV R3 R2 ADD R3f B2: SUB R2 R1 MOV f R2 B3: MOV R0 R1 ADD R0f MOV R3 R2 SUB R3c B4: MOV R0 R1 ADD R0c.
20611. Оптимизация базовых блоков c помощью дагов 88 KB
  1 t1:=4i t2:=a[t1] t3:=4i t4:=b[t3] t5:=t2t4 t6:=prodt5 prod:=t6 t7:=i1 i:=t7 i =20 goto1 Поочередно рассматривается каждая инструкция блока. e:=ab f:=ec g:=fd n:=ab i:=ic j:=ig = e:=ab f:=ec g:=fd i:=ic j:=ig Локальная оптимизация устранение лишних инструкций MOV R0a MOV a R0 устранение недостижимого кода if а = 1 goto L1 goto L2 L1: L2: = if а = 1 goto L2 goto L1 L1: goto L2 = goto L2 3.
20612. Использование динамического программирования при генерации кода 137.5 KB
  Пример: Пусть дана инструкция вида: add R1 R0 она может быть представлена в виде: R1:= R1 R0 Алгоритм динамического программирования разделяет задачу генерации оптимального кода для некоторого выражения на подзадачи генерации оптимального кода для подвыражений из которых состоит выражение Ei. Если E:=E1 E2 то генерация кода E разбивается на генерацию кода E1 и генерацию кода E2. Композиция получаемых элементов кода осуществляется в зависимости от типа вхождения подвыражений в основное выражение.