"Nøyaktighet - kongers høflighet!" I vår tid vokser relevansen av denne middelalderske franske aforismen bare. For å utføre nøyaktige måleberegninger i produksjon og i hverdagen, brukes i økende grad enheter basert på strekningsmålere.
Innhold
Hva er strain gauge og hva er strain gauge for?
Tensometri (av latin tensus - stresset) er en metode og teknikk for å måle spennings-tøyningstilstanden til en målt gjenstand eller struktur. Faktum er at det er umulig å måle den mekaniske spenningen direkte, så oppgaven er å måle deformasjonen av objektet og beregne spenningen ved hjelp av spesielle teknikker som tar hensyn til materialets fysiske egenskaper.
Arbeidet med strekkmålere er basert på tøyningseffekten - dette er egenskapen til faste materialer for å endre motstanden deres med forskjellige deformasjoner. Strain gauge sensorer er enheter som måler den elastiske deformasjonen av et solid legeme og konverterer verdien til et elektrisk signal. Denne prosessen oppstår når motstanden til sensorlederen endres når den strekkes og komprimeres. De er hovedelementet i instrumenter for måling av deformasjon av faste stoffer (for eksempel maskindeler, strukturer, bygninger).
Enhet og operasjonsprinsipp
Grunnlaget for strain gauge er en strain gauge utstyrt med spesielle kontakter festet på forsiden av målepanelet. Under målingen er de følsomme kontaktene til panelet i kontakt med objektet. Deres deformasjon oppstår, som måles og konverteres til et elektrisk signal som overføres til prosesserings- og visningselementene til den målte verdien av strekningsmåleren.
Avhengig av omfanget av funksjonell bruk, varierer sensorer både i typer og typer målte mengder. En viktig faktor er den nødvendige målenøyaktigheten. For eksempel er en veiecellelastcelle ved utgangen fra bakeriet absolutt ikke egnet for elektroniske farmasøytiske vekter, der hver hundredel av et gram er viktig.
La oss vurdere mer detaljert typene og typene av moderne strekkmålere.
Momentsensorer
Momentsensorer er designet for å måle dreiemoment på roterende deler av systemer som en motorveivaksel eller rattstamme.Momentstrekkingsmålere kan bestemme både statisk og dynamisk dreiemoment ved kontakt eller ikke-kontakt (telemetrisk) metode.
Bjelke, utkrager og kantlastceller
Disse typer transdusere er vanligvis laget på grunnlag av en parallellogramdesign med et innebygd bøyeelement for høy følsomhet og linearitet av målinger. Strekkmålere i dem er festet på de følsomme områdene av det elastiske elementet til sensoren og er koblet i henhold til hele broskjemaet.
Strukturelt har bjelkelastcellen spesielle hull for ujevn lastfordeling og deteksjon av trykk- og strekkdeformasjoner. For å oppnå maksimal effekt er strekkmålere strengt orientert av spesielle merker på overflaten av strålen på det tynneste punktet. Svært nøyaktige og pålitelige sensorer av denne typen brukes til å lage multi-sensor målesystemer i plattform eller bunkers skalaer. De har funnet sin anvendelse innen veiing av batchere, pakkere av løse og flytende produkter, kabelspenningsmålere og andre kraftbelastningsmålere.
Strekk- og trykklastceller
Strekk- og trykklastceller er vanligvis S-formede, laget av aluminium og legert rustfritt stål. Designet for bunkersvekter og batchere med et måleområde på 0,2 til 20 tonn. S-formede strekk- og trykklastceller kan brukes i kabel-, stoff- og fibermaskiner for å kontrollere strekkkraften til disse materialene.
Tråd- og foliestrekkmålere
Metalltråd strekkmålere er laget i form av en spiral av tråd med liten diameter og montert på et elastisk element eller del under test med lim.De kjennetegnes ved:
- enkel produksjon;
- lineær avhengighet av belastning;
- liten størrelse og pris.
Blant manglene, lav følsomhet, påvirkning av temperatur og fuktighet i miljøet på målefeilen, er muligheten for å bruke bare innen elastiske deformasjoner notert.
folie strekkmålere er for tiden den vanligste typen strekkmålere på grunn av deres høye metrologiske kvaliteter og produksjonsevne. Dette ble tilgjengelig takket være den fotolitografiske teknologien til produksjonen deres. Avansert teknologi gjør det mulig å oppnå enkle strekkmålere med en base på 0,3 mm, spesialiserte strekkmålere og kjeder med strekkmålere med et bredt driftstemperaturområde fra -240 til +1100 ºС, avhengig av egenskapene til målegitterets materialer.
Fordeler og ulemper med strekkmålere
Strekkmålere er mye brukt på grunn av deres egenskaper:
- muligheten for en monolittisk forbindelse av strekkmåleren med delen som studeres;
- liten tykkelse på måleelementet, som sikrer høy målenøyaktighet med en feil på 1-3%;
- enkel festing, både på flate og buede overflater;
- evnen til å måle dynamiske deformasjoner som endres med en frekvens på opptil 50 000 Hz;
- muligheten for å utføre målinger under vanskelige miljøforhold i temperaturområdet fra -240 til +1100˚С;
- muligheten for å måle parametere samtidig på mange punkter av delene;
- muligheten for å måle deformasjonen av gjenstander plassert i store avstander fra strekkmålersystemer;
- evnen til å måle deformasjoner i bevegelige (roterende) deler.
Av manglene bør det bemerkes:
- påvirkning av værforhold (temperatur og fuktighet) på følsomheten til sensorer;
- ubetydelige endringer i motstanden til måleelementene (ca. 1%) krever bruk av signalforsterkere.
- når strain gauges fungerer i høye temperaturer eller aggressive miljøer, kreves det spesielle tiltak for å beskytte dem.
Grunnleggende koblingsskjemaer
La oss vurdere dette ved å bruke eksemplet med å koble strekkmålere til husholdnings- eller industrielle vekter. En standard belastningscelle for vekter har fire flerfargede ledninger: to innganger er strømforsyning (+Ex, -Ex), de to andre er måleutganger (+Sig, -Sig). Det finnes også alternativer med fem ledninger, hvor en ekstra ledning fungerer som skjerm for alle de andre. Essensen av arbeidet med vektmålesensoren av stråletypen er ganske enkel. Det tilføres strøm til inngangene, og spenningen fjernes fra utgangene. Spenningsverdien avhenger av den påførte belastningen på målesensoren.
Hvis lengden på ledningene fra vektbelastningscellen til ADC-enheten er betydelig, vil motstanden til selve ledningene påvirke avlesningen av skalaene. I dette tilfellet er det tilrådelig å legge til en tilbakemeldingskrets som kompenserer for spenningsfallet ved å korrigere feilen fra motstanden til ledningene som er introdusert i målekretsen. I dette tilfellet vil koblingsskjemaet ha tre par ledninger: strøm, måling og tapskompensasjon.
Brukseksempler for strekkmålere
- veieelement.
- måling av tøyningskrefter ved bearbeiding av metaller ved trykk på stansepresser og valseverk.
- overvåking av belastnings-belastningstilstander for bygningskonstruksjoner og konstruksjoner under oppføring og drift.
- høytemperatursensorer laget av varmebestandig legert stål for metallurgiske virksomheter.
- med elastisk element i rustfritt stål for målinger i kjemisk aggressive miljøer.
- for trykkmåling i olje- og gassrørledninger.
Enkelhet, bekvemmelighet og tilvirkbarhet av strekkmålere er hovedfaktorene for deres videre aktive implementering, både i metrologiske prosesser og i hverdagen som måleelementer i husholdningsapparater.
Lignende artikler:
