Тензометрические измерительные преобразователи – тензодатчики

Введение

Конкретные методы измерений определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, быстротой процесса измерения, условиями, при которых проводятся измерения, и рядом других признаков. Каждую физическую величину можно измерить несколькими методами, которые могут отличаться друг от друга особенностями как технического, так и методического характера. В отношении технических особенностей можно сказать, что существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники, число их все увеличивается. С методической стороны все методы измерений поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. Рассмотрение и изучение этих признаков помогает не только правильному выбору метода и его сопоставлению с другими, но и существенно облегчает разработку новых методов измерения.

 

Тензометрические измерительные преобразователи – тензодатчики

Назначением тензометрического измерительного преобразователя является преобразование деформации твердого тела, которая была вызвана приложенным к нему механическим воздействием, в электрический импульс. Его также называют параметрическим резистивным преобразователем.

Резистивный тензодатчик состоит из основания и прикрепленного к нему чувствительного элемента. Подход, который используется в измерении деформации, заключается в том, что во время деформации меняет свое значение активное сопротивление транзистора. На данном этапе развития науки тензометрический измерительный преобразователь является транзистором, чувствительный элемент которого создан из проволоки, фольги либо другого тензочувствительного материала. На исследованной детали он крепится с использованием какой-либо связующей субстанции (например, клея или цемента) (Рис. 1). Для того, чтобы подсоединить чувствительный элемент в электрический контур, в транзистор встроены выводные проводники. Некоторые виды транзисторов имеют подложку, которая делает конструкцию более удобной. Подложка расположена между чувствительным элементом и деталью, которая подвергается исследованию. Помимо этого в конструкцию вводится дополнительный защитный элемент, расположенный поверх чувствительного элемента.

Схема тензопреобразователя

Рисунок 1 (cхема тензопреобразователя)

Схема тензопреобразователя: 1 - чувствительный элемент; 2-связующее звено; 3-подложка; 4-деталь, подвергаемая исследованию; 5 - защитный элемент; 6 - узловая сварка (спайка); 7 - выводные проводники.

Задачи, которые возможно решить с помощью тензометрических измерительных преобразователей, крайне разнообразны, но можно отметить два основных направления применения тензодатчиков:

• определение в сооружениях и деталях напряжений и деформаций, исследование физических свойств материалов;
• измерение механических величин, которые преобразуются в деформацию упругого элемента.

Первому случаю свойственно большое количество точек тензометрирования, широкие пределы изменения условий окружающей среды и невозможность выполнить градуировку измерительных каналов. Погрешность в данном случае колеблется от 2% до 10%.

Во втором варианте применения градуировка датчиков происходит в соответствии с измеряемой величиной, а неточность измерений может составить от 0,05% до 0,5%.

Тензометрические измерительные преобразователи

Пленочный преобразователь

Рис. 5 - Пленочный тензопреобразователь: 1- тензочувствительная пленка; 2 - слой лака; 3 - выводной проводник.

Тензометрический коэффициент преобразователя, который был изготовлен на основе металлической пленки, составляет 2-4, а его сопротивление изменяется в пределах от 100 до 1000 Ом. Преобразователи, в основе которых полупроводниковая пленка, имеют коэффициент порядка 500-200, и благодаря этому они чувствительнее к прикладываемому напряжению. Недостатком является то, что сопротивление полупроводникового преобразователя зависит от прикладываемого напряжения и крайне нелинейно во всем диапазоне напряжений, а также имеет большую зависимость от температуры. Таким образом, хотя во время использования тензометра на основе металлической пленки требуется усилитель, его линейность вполне высока, а температурный эффект легко поддается компенсации.

 

Заключение

В результате проведенной теоретической работы были рассмотрены основные группы преобразователей, а  также применение данных преобразователей в приборах (особенности применения, точность и погрешность, вносимая этими преобразователями).

 

 

Список литературы

1. Измерения в промышленности. Справ. изд. В 3-х кн. Кн. 2. Способы измерения и аппаратура: Пер. с нем./ Под ред. Профоса П. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1990, 384 с.

2. Куликовский К. Л., Купер В. Я. Методы и средства измерений: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 448 с.

3. Проектирование датчиков для измерения механических величин/ Под ред. Осадчего Е. П. – М.: Машиностроение, 1979. – 480 с., ил.

4. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под ред. к.т.н. Р. А. Макарова. – М.: Машиностроение, 1975, 288 с., с ил.

5. Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л., “Энергия”, 1975. – 576 с.

6. https://helpiks.org/2-88624.html

7. http://www.referatmix.ru/referats/75/referatmix_117702.htm

8. http://www.firstline.com.ua/portal/11/jadever/index.php?id=15580&newsid=95494&show=news

 

 

Введение

Конкретные методы измерений определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, быстротой процесса измерения, условиями, при которых проводятся измерения, и рядом других признаков. Каждую физическую величину можно измерить несколькими методами, которые могут отличаться друг от друга особенностями как технического, так и методического характера. В отношении технических особенностей можно сказать, что существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники, число их все увеличивается. С методической стороны все методы измерений поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. Рассмотрение и изучение этих признаков помогает не только правильному выбору метода и его сопоставлению с другими, но и существенно облегчает разработку новых методов измерения.

 

Тензометрические измерительные преобразователи – тензодатчики

Назначением тензометрического измерительного преобразователя является преобразование деформации твердого тела, которая была вызвана приложенным к нему механическим воздействием, в электрический импульс. Его также называют параметрическим резистивным преобразователем.

Резистивный тензодатчик состоит из основания и прикрепленного к нему чувствительного элемента. Подход, который используется в измерении деформации, заключается в том, что во время деформации меняет свое значение активное сопротивление транзистора. На данном этапе развития науки тензометрический измерительный преобразователь является транзистором, чувствительный элемент которого создан из проволоки, фольги либо другого тензочувствительного материала. На исследованной детали он крепится с использованием какой-либо связующей субстанции (например, клея или цемента) (Рис. 1). Для того, чтобы подсоединить чувствительный элемент в электрический контур, в транзистор встроены выводные проводники. Некоторые виды транзисторов имеют подложку, которая делает конструкцию более удобной. Подложка расположена между чувствительным элементом и деталью, которая подвергается исследованию. Помимо этого в конструкцию вводится дополнительный защитный элемент, расположенный поверх чувствительного элемента.

Схема тензопреобразователя

Рисунок 1 (cхема тензопреобразователя)

Схема тензопреобразователя: 1 - чувствительный элемент; 2-связующее звено; 3-подложка; 4-деталь, подвергаемая исследованию; 5 - защитный элемент; 6 - узловая сварка (спайка); 7 - выводные проводники.

Задачи, которые возможно решить с помощью тензометрических измерительных преобразователей, крайне разнообразны, но можно отметить два основных направления применения тензодатчиков:

• определение в сооружениях и деталях напряжений и деформаций, исследование физических свойств материалов;
• измерение механических величин, которые преобразуются в деформацию упругого элемента.

Первому случаю свойственно большое количество точек тензометрирования, широкие пределы изменения условий окружающей среды и невозможность выполнить градуировку измерительных каналов. Погрешность в данном случае колеблется от 2% до 10%.

Во втором варианте применения градуировка датчиков происходит в соответствии с измеряемой величиной, а неточность измерений может составить от 0,05% до 0,5%.