Strain gage sensors: kuvaus, käyttöohjeet, tekniset tiedot ja arvostelut

Strain-mittarit ovat laitteita, jotka muuttavat kiinteän aineen mitatun elastisen muodonmuutoksen sähköiseksi signaaliksi. Tämä johtuu anturijohdon resistanssin muutoksesta, kun sen geometriset ulottuvuudet vaihtelevat venytyksestä tai puristuksesta.

Kannatusanturi: käyttöperiaate

Laitteen pääosa on joustava rakenne, joka on kiinnitetty elastiseen rakenteeseen. Kuormasolut kalibroidaan, portaittain ladataan tietyllä lisääntyvällä voimalla ja mitataan sähkövastus. Sen jälkeen sen muutoksen avulla voidaan määrittää sovelletun tuntemattoman kuorman arvot ja sen suhteessa oleva muodonmuutos.

Anturityypistä riippuen voit mitata:

• teho;
• paine;
• siirtymä;
• Kiertämisnopeus;
• kiihtyvyys.

Vaikka kaikkein monimutkaisimmalla rakenteen lastausmenetelmälläkin, kannan mittausvaikutus pienentää sen ristikon venyttämistä tai puristamista pitkin pitkää osaa, jota kutsutaan pohjaksi.

Mitkä ovat käytettävät painemittarit?

Yleisimpiä kannan mittareita, joiden aktiivinen vastus muuttuu mekaanisen vaikutuksen alaisina, ovat kantojen mittareita.

Johdinmittarit

Yksinkertaisin esimerkki on suorassa osassa ohuesta langasta, joka on kiinnitetty tutkittavana olevaan osaan. Sen resistanssi on: r = pL / s, missä p on resistanssi, L on pituus ja s on poikkipinta-ala.

Liimattu lanka on kimmoisasti muotoiltu yhdessä työkappaleen kanssa. Tämä muuttaa sen geometrisia ulottuvuuksia. Kun puristetaan, johtimen poikkipinta kasvaa ja venytyksen jälkeen se pienenee. Siksi resistanssinmuutos muuttuu merkkinä muodonmuutoksen suunnasta. Ominaisuus on lineaarinen.

Kanta-arvosanan herkkä herkkyys johti tarve lisätä langan pituutta pienessä mittausosassa. Tätä varten se on valmistettu langasta valmistetusta kierteestä (lattice), joka on liimattu molemmin puolin eristyslevyillä lakan tai paperin kalvosta. Liitäntä sähköpiiriin on varustettu kahdella kuparijohtimella. Ne on hitsattu tai juotettu lankavaippaosan päähän ja riittävän vahva liittämään sähköiseen piiriin. Kannatusmitta on kiinnitetty elastiseen elementtiin tai testattavaan osaan liimalla.

Johdinmittareilla on seuraavat edut:

• Suunnittelun yksinkertaisuus;
• Lineaarinen riippuvuus muodonmuutoksesta;
• Pieni koko;
• Alhainen hinta.

Haittoihin kuuluvat alhainen herkkyys, ympäristön lämpötilan vaikutus, kosteuden suojauksen tarve ja sovellus vain elastisten muodonmuutosten alalla.

Lanka muuttuu, jos liiman tartuntavoima on paljon suurempi kuin sen venyttämiseen tarvittava voima. Liitospinnan ja poikkipinta-alan välisen suhteen tulisi olla 160-200, mikä vastaa sen läpimittaa 0,02-0,025 mm. Sitä voidaan lisätä 0,05 mm: iin. Tämän jälkeen kannan kerroksen normaalin toiminnan aikana liimakerros ei romahda. Lisäksi anturi toimii hyvin puristusta varten, koska johtimien johdot ovat kiinteästi liimakalvon ja osan kanssa.

Kannatusmittarit folioista

Foliokanta-arvojen parametrit ja toimintaperiaate ovat samat kuin lanka-aukkojen. Ainoastaan materiaali on nikromi, konstantanssi tai titaani-alumiini. Fotolitografian tekniikka mahdollistaa monimutkaisen ristikon konfiguraation hankinnan ja prosessin automatisoinnin.

Viemäriin verrattuna kalvonmittausmittarit ovat herkempiä, ne kulkevat nykyistä paremmin, paremmin siirtävät muodonmuutoksia, ovat vahvempia johtopäätöksiä ja monimutkaisempi piirustus.

Puolijohdekomponentit

Antureiden herkkyys on noin 100 kertaa suurempi kuin lanka, minkä vuoksi on usein mahdollista käyttää niitä ilman vahvistimia. Haitat ovat haavoittuvuus, suuri riippuvuus ympäristön lämpötilasta ja monipuoliset parametrit.

Kantohionot ominaisuudet

1. Base - ristikon johtimen pituus (0,2-150 mm).
2. Nimellisvastus R on aktiivisen vastuksen arvo (10-1000 Ohm).
3. Käyttövirta I _p on virta, jossa kantaetäisyyttä ei ole huomattavasti kuumennettu. Ylikuumenemisen yhteydessä herkän elementin, substraatin ja liimakerroksen materiaalien ominaisuudet, jotka vääristävät lukemia, muuttuvat.
4. Herkkyyskerroin on: s = (ΔR / R) / (ΔL / L), missä R ja L ovat kuormittamattoman anturin sähkövastus ja pituus; ΔR ja ΔL - vastuksen muuttaminen ja muodonmuutos ulkoisesta voimasta. Erilaisille materiaaleille se voi olla positiivinen (R kasvaa venymällä) ja negatiivinen (R lisääntyy puristamalla). S: n arvo eri metalleilla vaihtelee -12,6: stä +6: een.

Kannanmittareiden sisällyttämisjärjestelyt

Pienten sähköisten signaalien mittaamiseen paras vaihtoehto on siltakytkin, jonka keskellä on volttimittari. Yksinkertaisin esimerkki on kanta-anturi, jonka virtapiiri on koottu sähköisillan periaatteelle, jollekin sen hartioista se on kytketty. Sen vastus kuormittamattomassa tilassa on sama kuin muille vastuksille. Tässä tapauksessa laite näyttää nollajännitettä. Tensometrisen anturin periaatteena on lisätä tai pienentää sen vastustuksen arvoa riippuen siitä, ovatko voimat puristus- vai vetolujuus.

Laskennan lämpötila vaikuttaa merkittävästi lukemien tarkkuuteen. Jos lisäät samanlaisen tensoriresistenssin sillan toiselle puolelle, jota ei ladata, se suorittaa lämpövaikutusten kompensoinnin.

Mittapiirissä on otettava huomioon myös vastukseen kytkettyjen johtojen sähköiset vastukset. Niiden vaikutus vähenee lisäämällä yksi johto, joka on liitetty mittaleveydelle ja volttimittarille.

Jos nämä kaksi elementtiä liimataan elastiseen elementtiin siten, että niiden kuormat eroavat toisistaan, signaali nousee kertoimella 2. Jos piirissä on neljä anturia, joiden kaaviossa nuolet osoittavat kuormitukset, herkkyys kasvaa merkittävästi. Tämän langan tai kalvon kannan mittausliitännän tavallisen mikroamometrin avulla saadaan merkki ilman sähköisten signaalien vahvistinta. On tärkeää vastata tarkasti vastusarvot yleismittarilla niin, että ne ovat yhtä suuret sähkösillan jokaisessa varressa.

Kantojen mittareiden käyttö tekniikassa

1. Osa tasapainon suunnittelusta: punnitsemisen aikana anturirunko muuttuu elastisesti, ja siihen liitetyt kannan mittarit liitetään siihen piiriin. Sähkösignaali lähetetään mittauslaitteeseen.
2. Rakennusten rakenteiden ja teknisten rakenteiden jännitysrasitustilan seuranta niiden pystyttämisen ja käytön aikana.
3. Kannatusmittarit, joilla mitataan venymävoimaa metallien käsittelyssä paineella valssaamoissa ja leimaus puristimilla.
4. Korkean lämpötilan anturit metallurgisille ja muille yrityksille.
5. Mittausanturit, joissa on elastinen ruostumattomasta teräksestä valmistettu osa, toimimaan kemiallisesti aggressiivisessa ympäristössä.

Vakiomittausmittarit tehdään aluslevyjen, pylväiden, yksinkertaisten tai kahdenvälisten palkkien muodossa, jotka ovat S-muotoisia. Kaikissa malleissa on tärkeää, että voima kohdistuu yhteen suuntaan: ylhäältä alas tai päinvastoin. Vakavissa käyttöolosuhteissa erikoismallit mahdollistavat parasiittijoukkojen vaikutuksen poistamisen. Niiden hinnat riippuvat suurelta osin tästä.

Kantojen mittareissa hinta on satoja ruplaa sadoilta tuhansilta. Paljon riippuu valmistajasta, suunnittelusta, materiaaleista, valmistustekniikasta, mitatuista parametreista ja muista elektronisista laitteista. Suurimmaksi osaksi ne ovat eri tyyppisten asteikkojen osatekijöitä.

johtopäätös

Kaikkien kannan mittareiden toimintaperiaate perustuu elastisen elementin muodonmuutoksen muuttamiseen sähköiseksi signaaliksi. Erilaisia tarkoituksia varten on olemassa erilaisia anturimalleja. Kun vakiomittarit on valittu, on tärkeää selvittää, onko piireissä kompensointia vääristyneille lämpötilanlukuille ja loistavista mekaanisista vaikutuksista.