Как работает тензодатчик?

Тензодатчиком называется датчик, преобразующий измеряе­мую деформацию твердых тел в электрический сигнал. Рассмотрим принцип действия и устройство тензодатчика сопротив­ления, преобразующего деформацию (растяжение или сжатие) в изменение электрического сопротивления проводников или полу­проводников.

Двухопорные тензодатчики

Двухопорные тензодатчики: с цилиндрическими опорами и с плоскими опорами.

Изменение сопротивления проводника тензодатчика при действии деформации объясняется 2-мя причинами: изменением гео­метрических размеров (длины, диаметра проволоки) и измене­нием удельного сопротивления материала тензодатчика.

Работа тензодатчика характеризуется коэффициентом тензочувствительности (S), который равен частному от деления относи­тельного изменения сопротивления тензодатчика на его относи­тельную деформацию:

Коэффициент тензочувствительности.

где L и R — соответственно длина и сопротивление датчика при отсутствии механического напряжения;

?L и ?R — соответственно изменение длины и сопротивления в результате воздействия внешнего деформирую­щего усилия.

Формула может быть представлена в виде:

Второй вариант формулы коэффициента тензочувствительности.

Коэффициент тензочувствительности является безразмерной величиной и может быть как положительным (для материалов, у которых сопротивление при растяжении увеличивается), так и отрицательным (для материалов, у которых сопротивление при растяжении уменьшается). Для различных металлов значение S колеблется от —12,6 (никель) до +6 (платино-иридий). Величина номинального сопротивления тензодатчика находится в пределах 50—1000 Ом.

Проводниковые тензодатчики делают из металлической проволоки (никель, копель, константан и др.) диаметром 0,015 - 0,05 мм. Конструктивно они выполняются ненаклеиваемыми и наклеиваемыми.

Конструктивная схема исполнения ненаклеиваемого тензодатчика

Рисунок 1. Конструктивная схема исполнения ненаклеиваемого тензодатчика.

На рис. 1 приведено конструктивное исполнение ненаклеиваемого тензодатчика. Чувствительным элементом в нем являет­ся круглая проволока.

 

Наклеиваемый тензодатчик представляет собой тонкую про­волочку, сложенную в виде решетки (рис. 2) и обклеенную с обеих сторон изоляционными пластинками из папиросной бумаги, пленки лака или клея.

Для определения растяжения или сжатия пластинка прочно наклеивается на поверхность детали при помощи специального клея (например, БФ-2, БФ-4, бакелитового клея и др.), тензодатчики воспринимают деформации наружного во­локна детали и реагируют на растяжение и сжатие. В случае pacтяжения сопротивление проволочки тензодатчика увеличивается, а при сжатии - уменьшается.

Проволочные датчики имеют малый вес и габариты, практически безынер­ционны и потому могут измерять быстро меняющиеся деформации.

Конструктивная схема наклеиваемого тензодатчика.

Рисунок 2. Конструктивная схема наклеиваемого тензодатчика.

Проволочные тензодатчики можно размещать в труднодоступных местах, они просты по конструкции и дешевы. Все перечислен­ные достоинства тензодатчиков вызвали их широкое распространение.

К недостаткам проволочных тензо­датчиков следует отнести малую вели­чину относительного изменения сопро­тивления и, следовательно, малую чувствительность. В связи с этим при использовании тензодатчиков следует применять измерительные схемы высо­кой чувствительности и сложности.

Проволочные тензодатчики применя­ют при измерении деформаций в деталях механизмов в качестве главных элементов датчиков усилий, веса, давления, крутящего момента и т. п.

Тензодатчик является составной частью электрического тензо­метра — прибора для измерения в твердых телах деформаций, возникающих под воздействием нагрузок.

Для измерения дефор­маций датчики включаются в мостовые или потенциометрические схемы. Тензодатчики позволяют измерять как статические, так и динамические деформации.

http://youtu.be/25lzwZ8dAlQ

При необходимости регистрации сложных деформаций применяют питание измерительных мостов напряжением высокой частоты; регистрация при этом производит­ся, например, на осциллографе, что делает установку значительно сложнее.

КОММЕНТАРИИ
  • Добавить комментарий

Top