"Noggrannhet - kungars artighet!" I vår tid växer relevansen av denna medeltida franska aforism bara. För att utföra noggranna mätberäkningar i produktionen och i vardagen används i allt högre grad anordningar baserade på töjningsgivare.
Innehåll
Vad är töjningsmätare och vad är töjningsmätare till för?
Tensometry (av latin tensus - stressad) är en metod och teknik för att mäta spännings-töjningstillståndet för ett uppmätt föremål eller struktur. Faktum är att det är omöjligt att direkt mäta den mekaniska spänningen, så uppgiften är att mäta deformationen av föremålet och beräkna spänningen med hjälp av speciella tekniker som tar hänsyn till materialets fysikaliska egenskaper.
Arbetet med töjningsmätare är baserat på töjningseffekten - detta är egenskapen hos fasta material för att ändra deras motstånd med olika deformationer. Töjningsmätare är enheter som mäter den elastiska deformationen av en solid kropp och omvandlar dess värde till en elektrisk signal. Denna process inträffar när sensorledarens motstånd ändras när den sträcks och komprimeras. De är huvudelementet i instrument för att mäta deformation av fasta ämnen (till exempel maskindelar, strukturer, byggnader).
Enhet och funktionsprincip
Grunden för töjningsmätaren är en töjningsmätare utrustad med speciella kontakter fästa på framsidan av mätpanelen. Under mätningen är panelens känsliga kontakter i kontakt med föremålet. Deras deformation uppstår, som mäts och omvandlas till en elektrisk signal som överförs till bearbetnings- och displayelementen för det uppmätta värdet på töjningsmätaren.
Beroende på omfattningen av funktionell användning skiljer sig sensorer både i typer och typer av uppmätta kvantiteter. En viktig faktor är den nödvändiga mätnoggrannheten. Till exempel är en lastcellslastcell vid utgången från bageriet absolut inte lämplig för elektroniska läkemedelsvågar, där varje hundradel av ett gram är viktigt.
Låt oss överväga mer i detalj typerna och typerna av moderna töjningsmätare.
Momentsensorer
Vridmomentsensorer är utformade för att mäta vridmoment på roterande delar av system som en motorvevaxel eller rattstång.Vridmomenttöjningsmätare kan bestämma både statiskt och dynamiskt vridmoment genom kontakt eller icke-kontakt (telemetrisk) metod.
Balk, konsol och kantlastceller
Dessa typer av givare är vanligtvis gjorda på basis av en parallellogramdesign med ett inbyggt böjelement för hög känslighet och linjäritet av mätningar. Töjningsmätare i dem är fixerade på de känsliga områdena av sensorns elastiska element och är anslutna enligt hela bryggschemat.
Strukturellt har strållastcellen speciella hål för ojämn lastfördelning och detektering av tryck- och dragdeformationer. För att få maximal effekt är töjningsmätarna strikt orienterade av speciella märken på strålens yta vid dess tunnaste punkt. Mycket noggranna och tillförlitliga sensorer av denna typ används för att skapa flersensormätsystem i plattforms- eller bunkerskala. De har hittat sin tillämpning inom vägningsbatchers, packare av lösa och flytande produkter, kabelspänningsmätare och andra effektlastmätare.
Drag- och kompressiva lastceller
Drag- och trycklastceller är vanligtvis S-formade, tillverkade av aluminium och legerat rostfritt stål. Designad för bunkervågar och batcher med ett mätområde på 0,2 till 20 ton. S-formade drag- och trycklastceller kan användas i kabel-, tyg- och fibermaskiner för att kontrollera dragkraften hos dessa material.
Töjningsmätare för tråd och folie
Tråd töjningsmätare är gjorda i form av en spiral av tråd med liten diameter och monterade på ett elastiskt element eller del som testas med lim.De kännetecknas av:
- enkel tillverkning;
- linjärt beroende av stam;
- liten storlek och pris.
Bland bristerna, låg känslighet, påverkan av temperatur och luftfuktighet i miljön på mätfelet noteras möjligheten att endast använda inom området för elastiska deformationer.
folie töjningsmätare är för närvarande den vanligaste typen av töjningsgivare på grund av deras höga metrologiska egenskaper och tillverkningsbarhet. Detta blev tillgängligt tack vare den fotolitografiska tekniken för deras tillverkning. Avancerad teknologi gör det möjligt att erhålla enstaka töjningsgivare med en bas på 0,3 mm, specialiserade töjningsgivare och kedjor av töjningsgivare med ett brett driftstemperaturområde från -240 till +1100 ºС, beroende på egenskaperna hos mätgallermaterialen.
Fördelar och nackdelar med töjningsgivare
Töjningsmätare används ofta på grund av deras egenskaper:
- möjligheten till en monolitisk anslutning av töjningsmätaren med den del som studeras;
- liten tjocklek på mätelementet, vilket säkerställer hög mätnoggrannhet med ett fel på 1-3%;
- lätt att fästa, både på plana och böjda ytor;
- förmågan att mäta dynamiska deformationer som förändras med en frekvens på upp till 50 000 Hz;
- möjligheten att utföra mätningar under svåra miljöförhållanden i temperaturområdet från -240 till +1100˚С;
- möjligheten att mäta parametrar samtidigt på många punkter i delarna;
- möjligheten att mäta deformationen av föremål som ligger på stora avstånd från töjningsmätsystem;
- förmågan att mäta deformationer i rörliga (roterande) delar.
Av bristerna bör det noteras:
- påverkan av väderförhållanden (temperatur och luftfuktighet) på sensorernas känslighet;
- obetydliga förändringar i resistansen hos mätelementen (ca 1%) kräver användning av signalförstärkare.
- när töjningsmätare fungerar i höga temperaturer eller aggressiva miljöer krävs särskilda åtgärder för att skydda dem.
Grundläggande kopplingsscheman
Låt oss överväga detta med hjälp av exemplet att ansluta töjningsmätare till hushålls- eller industrivågar. En standardlastcell för vågar har fyra flerfärgade ledningar: två ingångar är strömförsörjning (+Ex, -Ex), de andra två är mätutgångar (+Sig, -Sig). Det finns även alternativ med fem trådar, där en extra tråd fungerar som skärm för alla andra. Kärnan i arbetet med viktmätningssensorn av stråltyp är ganska enkel. Ström tillförs ingångarna och spänningen tas bort från utgångarna. Spänningsvärdet beror på den pålagda belastningen på mätsensorn.
Om längden på ledningarna från viktbelastningscellen till ADC-enheten är betydande, kommer själva ledningarnas motstånd att påverka läsningen av vågen. I det här fallet är det tillrådligt att lägga till en återkopplingskrets som kompenserar för spänningsfallet genom att korrigera felet från motståndet hos ledningarna som införs i mätkretsen. I det här fallet kommer anslutningsschemat att ha tre par ledningar: effekt, mätning och förlustkompensation.
Användningsexempel för töjningsmätare
- vägningselement.
- mätning av töjningskrafter vid bearbetning av metaller genom tryck på stanspressar och valsverk.
- övervakning av spännings-töjningstillstånd för byggnadskonstruktioner och konstruktioner under deras uppförande och drift.
- högtemperatursensorer gjorda av värmebeständigt legerat stål för metallurgiska företag.
- med elastiskt element i rostfritt stål för mätningar i kemiskt aggressiva miljöer.
- för tryckmätning i olje- och gasledningar.
Enkelhet, bekvämlighet och tillverkningsbarhet av töjningsmätare är de viktigaste faktorerna för deras fortsatta aktiva implementering, både i metrologiska processer och i vardagen som mätelement i hushållsapparater.
Liknande artiklar:
