Тензометрический датчик давления принцип работы: Датчики давления, тензодатчики — классификация, принцип действия,…

Тензорезисторный датчик давления

Авторы патента:

Семенченко А.И.

Байков А.В.

Потапов А.Г.

G01L9/08 — с помощью пьезоэлектрических устройств

G01L9/04 — резисторных тензометров

G01L19/14 — корпуса

G01L19/06 — устройства для предотвращения перегрузки или вредного влияния измеряемой среды на измерительное устройство или наоборот

 

Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано в различных областях исследования аэродинамики для измерения давления. Датчик состоит из гнезда (2), выполненного в виде болта с внутренним отверстием, в который по резьбе (4) ввинчивается корпус датчика (6). В корпусе установлена мембрана (8) с наклеенным на ней тензорезистором (10) . Сигнал с тензорезистора снимается с помощью контактов (12), установленных в контактной площадке (7), а также через контакты (5), установленные в гнезде датчика (2). Технический результат — повышение точности измерения и увеличение диапазона измеряемого давления при более совершенной конструкции датчика давления. 1 ил.

Изобретение относится к авиационной промышленности и может быть использовано в различных областях исследований аэродинамических процессов для измерения давления набегающего воздушного потока.

Существует тензометрический датчик давления, состоящий из корпуса с установленной в нем мембраной, связанной посредством штока с жестко закрепленной с двух концов балкой, на которой размещены тензорезисторы, соединенные в мостовую измерительную схему. Данный датчик измеряет давление воздушного потока, действующего на мембрану, за счет изменения сопротивления тензорезисторов, наклеенных на балку, соединенную с мембраной посредством штока.

Недостатком данного устройства является то, что давление воздуха измеряется недостаточно точно, и, кроме того, конструкция самого датчика не удовлетворяет требованиям для установки его на летательный аппарат.

Задачей данного изобретения является — повышение точности и диапазона измеряемого давления, а также создание более усовершенствованной конструкции датчика для исследования набегающего воздушного потока на летательный аппарат.

Предлагаемый тензорезисторный датчик давления в качестве чувствительного элемента содержит мембрану, выполненную в виде тонкой кремниевой пластинки с наклеенным на ее внутреннюю поверхность тензорезистором. Тензорезистор представляет собой тонкую проволочку (d = 0,02 мм) из констаитана, свернутую змейкой и наклеенную на упругую кремниевую мембрану клеем БФ-4 (ТУ МХП 346-53). Предлагаемый в качестве материала для изготовления тензорезистора констаитан имеет относительно малый температурный коэффициент сопротивления = (2 — 3) 10⁵. Следовательно, тензочувствительность проволоки мало меняется при увеличении температуры. Кроме того, предварительным отжигом можно существенно изменить температурный коэффициент сопротивления констаитановой проволоки. Таким образом использование констаитановой проволоки в качестве чувствительного элемента в тензорезисторном датчике позволит измерить статические и динамические деформации при температуре от -80 до +70^oC.

Мембрана датчика представляет собой кремниевую пластину с наклеенным на ее поверхность тензорезистором. К выводам тензорезистора точечной сваркой присоединяются медные пружинчатые проводники. На нижней поверхности основы в местах сварки проводников подклеивается дополнительная полоска стекловолокна, обеспечивающая надежность изоляции тензорезистора после его монтажа на мембрану.

Принцип работы тензорезисторных преобразователей основан на том, что измеряемая механическая величина (сила, момент, давление и др.) воздействуют на упругий элемент устройства (стержень, балка, мембрана и др.), снабженный наклеенным на него тензорезистором, и преобразуется в электрический сигнал. Явление изменения сопротивления проводников при их механической деформации называется прямым тензоэффектом.

На чертеже представлен тензорезисторный датчик давления.

Датчик состоит из гнезда 2, закрепленного на исследуемом объекте с помощью болта с внутренним отверстием с резьбой 4, для увеличения жесткости крепления используется упорная шайба 3. Гнездо датчика имеет пружинчатые контакты 5, крепление которых изолировано от металлического материала гнезда. Сигнал с контактов 5 снимается с помощью винилпластовых проводов малого сечения, проведенных через отверстие в нижней части гнезда и закрепленных на контактах с помощью пайки. В гнезде предусмотрена резьба 4 для ввинчивания корпуса датчика 6. Ввинчивание корпуса датчика в гнездо осуществляется с помощью спиральной отвертки с применением авиационного герметика. Применение герметика обусловлено необходимостью герметизации датчика, а также предупреждение самовыкручивания датчика из гнезда. В верхнюю часть корпуса датчика вклеивается кремниевая мембрана 8 по всей ее окружности. На внутреннюю часть мембраны наклеивается тензорезистор 10. Установка мембраны с наклеенным на нее тензорезистором должна обеспечивать остаточную деформацию тензорезисторов. Это необходимо для того, чтобы обеспечить деформацию мембраны, а также тензорезистора как при давлении воздушного потока, так и при разряжении.

В нижнюю часть корпуса датчика 6 вклеивается контактная площадка 7. Контактная площадка 7 выполнена из непроводящего материала с установленными в ее корпусе контактами 12. Медные проводники от тензорезистора крепятся к контактам 12 с помощью точечной сварки. Гнездо-болт 2 вкручивается по резьбе 13 в корпус летательного аппарата 1. Для того чтобы избежать выкручивания на болт накручивается контровочная гайка 9. Закручивание гнезда осуществляется при помощи пазов 14, а корпус датчика — пазов 11. Сигнал с тензорезистора поступает на измерительный мост 15 и затем — на схему измерения 16.

При давлении воздушного потока или разряжении на поверхности датчика будет деформироваться мембрана, а следовательно, и тензорезистор, изменение сопротивления которого вызывает разбаланс измерительного моста, одним плечом которого является тензорезистор. Изменение сопротивления тензорезистора пропорционально изменению величины давления на мембрану датчика.

Формула изобретения

Тензорезисторный датчик давления, содержащий корпус с установленной в ней мембраной, на которой размещен тензорезистор, отличающийся тем, что в нем на гибкую мембрану наклеивается один тензорезистор, выводы которого через контакты подключены в одно из плеч мостовой измерительной схемы, кроме того, конструктивно датчик разделен на гнездо, выполненное в виде болта с внешней резьбой, предназначенной для закрепления на плоскости летательного аппарата, с внутренним отверстием, в которое ввинчивается корпус датчика с мембраной, мембрана датчика с наклеенным на нее тензорезистором имеет остаточную деформацию.

РИСУНКИ

Рисунок 1

 

Похожие патенты:

Устройство для контроля давления // 2139508

Изобретение относится к измерительной технике, в частности может быть использовано для контроля давления (избыточного, абсолютного, разрежения, разности давлений) нейтральных и агрессивных сред

Барочувствительный элемент // 2107273

Изобретение относится к пьезорезонансным датчикам давления и направлено на повышение надежности барочувствительного элемента (БЧЭ) при работе при высоких давлениях, за счет исключения возникающего при нагрузке на рабочую поверхность мембраны и крышки изгибающего момента

Пьезоэлектрический преобразователь давления в электрический сигнал // 2099678

Изобретение относится к области скважинной сейсмометрии и может быть использовано, в частности, в аппаратуре, применяемой для выявления заколонных перетоков флюидов в обсаженных скважинах, в которой в качестве датчиков используются пьезоэлектрические датчики давления, действие которых основано на явлении прямого пьезоэлектрического эффекта

Датчик давления // 2098783

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к пьезорезонансным датчикам избыточного давления с частотным выходом, и может быть использовано в медицине для измерения избыточного давления воздуха в манжете при определении артериального давления человека любым из известных методов измерения частоты пульса, а также других исследований функционирования сердечно-сосудистой системы

Пьезоэлектрический датчик давления // 2066856

Изобретение относится к пьезоэлектрическим преобразователям давления в электрический сигнал, в частности к пьезоэлектрическим электроакустическим преобразователям

Пьезоэлектрический датчик давления // 2065592

Изобретение относится к технике измерения, в частности к измерению силы от давления газообразных веществ с помощью пьезоэлектрических устройств, чувствительных к механическому давлению

Способ изготовления высокотемпературного пьезоэлектрического датчика давления // 2052777

Изобретение относится к области метрологии и измерительной технике, в частности к способам изготовления высокотемпературных пьезоэлектрических датчиков (давления, вибрации, силы)

Датчик акустического давления // 2043610

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при конструировании и производстве пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения быстропеременных, импульсных и акустических давлений, а также для измерения параметров вибраций

Датчик пороговых величин давлений // 2042933

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для сигнализации о превышении избыточного давления, в частности в качестве датчика систем аварийной защиты в промышленности

Датчик давления // 2036446

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерительным преобразователям статического и быстроменяющегося давления

Датчик давления // 2166741

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для измерения давления в различных областях науки и техники, в том числе в системах управления, регулирования и контроля, где требуется повышенная надежность, точность и чувствительность

Полупроводниковый датчик давления // 2165602

Изобретение относится к устройствам для измерения давления и предназначено для использования в первичных преобразователях давления в электрический сигнал

Датчик контактного давления и способ его изготовления // 2144177

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для замеров усилий и давлений в машиностроении и в других областях народного хозяйства

Чувствительный элемент датчика давления // 2141103

Изобретение относится к технике измерения давлений в жидкостях и газах

Устройство для регистрации неэлектрических величин и способ регистрации неэлектрических величин // 2138788

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения силы, давления, температуры, расхода жидкости или газа

Полупроводниковый датчик давления // 2134869

Изобретение относится к преобразователям давления в дискретный электрический сигнал и может быть использовано автоматизированных системах управления

Преобразователь давления // 2134408

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении давления агрессивных жидких и газообразных сред

Тензорезисторный дифференциальный преобразователь давления // 2127875

Изобретение относится к области измерительной техники и автоматики и может быть использовано в малогабаритных полупроводниковых электромеханических преобразователях разностного давления газообразных или жидких веществ в электрический сигнал

Тензометрический преобразователь давления // 2120116

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации давления различных сред

Интегральный преобразователь деформации и температуры // 2115897

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке малогабаритных полупроводниковых высокочувствительных преобразователей деформации и температур

Датчик давления и способ его изготовления // 2168157

Изобретение относится к датчикам давления

Цифровой датчик избыточного давления ZET 7012-I

Принцип работы

цифровых датчиков избыточного давления ZET 7012-I

Цифровой тензометрический датчик избыточного давления ZET 7012-I состоит из первичного преобразователя и встроенного измерительного модуля.

Первичный преобразователь осуществляет преобразование давления в аналоговый сигнал. Измерительный модуль оцифровывает сигнал с преобразователя и выдаёт значения давления в цифровом виде по интерфейсу RS-485 используя протокол Modbus, либо используя интерфейс передачи данных «Токовая петля» (4-20 мА). Мембрана первичного преобразователя изготовлена из эластичной титановой пластины. Это позволяет осуществлять безинерционные динамические измерения пульсации давления длительностью до 1 мс. В отличии от остальных мембран с наклееными мостовыми тензорезисторами, мембраны данного типа позволяют регистрировать изменение давления на уровне 0,00005 от верхней шкалы диапазона.

Цифровые датчики избыточного давления ZET 7012-I оснащены встроенным кабелем. В зависимости от вида исполнения, датчики поставляются либо с контактным выходом для подключения как по интерфейсу 4-20 мА, так и по RS-485, либо с установленным на конце кабеля разъёмом FQ14-7TJ-8 для подключения по интерфейсу RS-485 (подключение к измерительной сети осуществляется через соединитель ZET 7002).

Датчики крепятся на объекте измерений, а интерфейсные модули которые обеспечивают передачу информации располагаются в электротехнических шкафах.

Электротехнический шкаф ZETLAB значительно меньше аналогового, а преимуществом модулей  ZETSENSOR является легкий монтаж и демонтаж, а так же индикация питания и передача сигнала, что в свою очередь облегчает диагностику системы на объекте.

ТРЕБОВАНИЯ К МОНТАЖУ

цифрового датчика избыточного давления ZET 7012-I-VER.2

Датчики давления должны устанавливаться в специально подготовленные посадочные места, переходники, вварные бобышки и пр.

Монтаж датчика давления (установка в посадочное место) осуществляется гаечным ключом за шестигранник штуцера. Производить установку за другие части корпуса датчика недопустимо.

Для обеспечения герметизации датчика давления в месте установки использовать только торцевое уплотнение (паронитовую прокладку). Использование других средств (фум-лента, сантехнический лен и пр. ) может привести к повреждению измерительной мембраны, в данном случае монтаж датчика будет осуществляться в замкнутый объем создавая избыточное давление, которое может превышать рабочий диапазон датчика.

Обозначение контактов цифровых датчиков

для подключения к интерфейсу 4-20 мА и RS-485

Цвет проводника	Обозначение	Назначение
Красный	1	+(9…24) В
Синий	2	RS-485 линия «B» или «DATA -»
Зеленый	3	RS-485 линия «A» или «DATA +»
Желтый	4	GND
Салатовый	5	Ток +
Салатовый	6	Ток —

Измерение давления мостовыми и другими датчиками давления

 

Различные условия измерения, диапазоны и материалы, используемые в конструкции датчика, приводят к разнообразию конструкций датчиков давления. Часто вы можете преобразовать давление в какую-либо промежуточную форму, такую ​​как смещение, путем определения степени отклонения диафрагмы, расположенной на одной линии с жидкостью. Затем датчик преобразует это смещение в электрический выходной сигнал, такой как напряжение или ток. Зная площадь диафрагмы, можно рассчитать давление. Датчики давления упакованы со шкалой, которая обеспечивает метод преобразования в инженерные единицы.

 

Тремя наиболее универсальными типами датчиков давления являются мостовые (на основе тензорезисторов), с переменной емкостью и пьезоэлектрические.

 

 

 

Датчики на основе моста

 

Датчики на основе моста работают путем корреляции физического явления, такого как давление, с изменением сопротивления в одной или нескольких ножках моста Уитстона. Они являются наиболее распространенным типом датчиков, поскольку они предлагают решения, которые соответствуют разным ограничениям по точности, размеру, прочности и стоимости. Мостовые датчики могут измерять абсолютное, избыточное или дифференциальное давление как при высоком, так и при низком давлении. Они используют тензодатчик для обнаружения деформации диафрагмы, подвергаемой приложенному давлению.

 

Когда изменение давления вызывает отклонение диафрагмы, на тензодатчике индуцируется соответствующее изменение сопротивления, которое можно измерить с помощью системы сбора данных с кондиционированием. Вы можете прикрепить фольговые тензодатчики непосредственно к диафрагме или к элементу, который механически соединен с диафрагмой. Иногда также используются кремниевые тензорезисторы. Для этого метода вы травите резисторы на подложке на основе кремния и используете трансмиссионную жидкость для передачи давления от диафрагмы к подложке.

 

Благодаря простой конструкции и долговечности эти датчики имеют меньшую стоимость и идеально подходят для систем с большим количеством каналов. Как правило, тензорезисторы из фольги используются в приложениях с высоким давлением (до 700 МПа). Они также имеют более высокую рабочую температуру, чем кремниевые тензорезисторы (200 °C против 100 °C соответственно), но кремниевые тензорезисторы обладают преимуществом большей перегрузочной способности. Поскольку они более чувствительны, кремниевые тензометрические датчики также часто предпочтительнее в приложениях с низким давлением (~ 2 кПа).

 

 

Емкостные датчики давления и пьезоэлектрические датчики

 

Датчик давления с переменной емкостью измеряет изменение емкости между металлической диафрагмой и неподвижной металлической пластиной. Емкость между двумя металлическими пластинами изменяется, если расстояние между этими двумя пластинами изменяется из-за приложенного давления.

 

Пьезоэлектрические датчики основаны на электрических свойствах кристаллов кварца, а не на резистивном мостовом преобразователе. Эти кристаллы генерируют электрический заряд, когда они напряжены. Электроды передают заряд от кристаллов на встроенный в датчик усилитель. Эти датчики не требуют внешнего источника возбуждения, но чувствительны к ударам и вибрации.

 

Емкостные и пьезоэлектрические датчики давления , как правило, стабильны и линейны, но они чувствительны к высоким температурам и их сложнее настроить, чем большинство датчиков давления. Пьезоэлектрические датчики быстро реагируют на изменение давления. По этой причине они используются для быстрого измерения давления при таких событиях, как взрывы. Из-за своих превосходных динамических характеристик пьезоэлектрические датчики наименее рентабельны, и вы должны быть осторожны, чтобы защитить их чувствительное кристаллическое ядро.

 

 

Кондиционированные датчики давления

 

Датчики, включающие интегральные схемы, такие как усилители, называются датчиками с усилителем. Эти типы датчиков могут быть сконструированы с использованием мостовых, емкостных или пьезоэлектрических преобразователей. В случае мостового датчика с усилением блок сам обеспечивает согласующие резисторы и усиление, необходимое для измерения давления непосредственно с помощью устройства сбора данных. Хотя возбуждение все же должно быть обеспечено, точность возбуждения менее важна.

 

Кондиционированные датчики, как правило, дороже, поскольку они содержат компоненты для фильтрации и усиления сигнала, провода возбуждения и обычные измерительные схемы. Это полезно для систем с более низким каналом, которые не требуют специальной системы формирования сигнала. Поскольку кондиционирование встроено, вы можете подключить датчик напрямую к DAQ-устройству, если вы каким-то образом обеспечиваете питание датчика. Если вы работаете с некондиционируемыми датчиками на основе моста давления, ваше оборудование нуждается в преобразовании сигнала. Ознакомьтесь с документацией датчика, чтобы знать, нужны ли вам дополнительные компоненты для усиления или фильтрации.

Тензодатчик: применение, детали, схемы, типы, работа

Пассивный преобразователь, такой как тензодатчик, преобразует механическое перемещение в изменение сопротивления. Это тонкое пластинообразное устройство, которое измеряет приложенную деформацию и может быть прикреплено к различным материалам с помощью соответствующего клея. Возникающая при этом деформация деформирует тензорезистор, прикрепленный к конструкции, когда он подвергается напряжению. Это увеличивает удельное сопротивление датчика, в результате чего электрический сигнал пропорционален деформации. При смещении тензометрический датчик смещения содержит конструкцию, прикрепленную к тензодатчику, которая упруго деформируется.

В этой статье вы узнаете определение, применение, требования, части, схему, типы, работу, преимущества и недостатки тензодатчика.

Подробнее: Что такое манометр

Содержание

• 1 Что такое тензодатчик?
• 2 Применение
• 3 Требования к материалу тензорезистора
  • • 3.0.1 Схема тензодатчика:
• 4 Типы тензодатчиков
  • 4.1 Ниже приведены некоторые другие типы тензорезисторов, с которыми вы можете столкнуться:
  • 4.2 Присоединяйтесь к нашей рассылке новостей
• 7 Заключение
  • 7.1 Пожалуйста, поделитесь!

Что такое тензодатчик?

Тензодатчик (также известный как тензодатчик) — это устройство, которое измеряет степень деформации элемента. Самый распространенный тип тензодатчиков, изобретенный Эдвардом Э. Симмонсом и Артуром К. Руге в 1938, состоит из изолирующей гибкой подложки, поддерживающей узор из металлической фольги. Соответствующий клей, такой как цианоакрилат, используется для соединения манометра с предметом. При деформации объекта деформируется и фольга, изменяя электрическое сопротивление. Измерительный коэффициент — это величина, связанная с изменением сопротивления, которое обычно измеряется с помощью моста Уитстона.

Инженеры часто используют тензодатчики для измерения влияния внешних сил на объект. Они непосредственно измеряют деформацию, которую можно использовать для определения напряжения, крутящего момента, давления, прогиба и множества других показателей.

Деформация — это безразмерное измерение, представляющее собой отношение измененной длины объекта к его первоначальной длине. В результате при растяжении материала возникает положительная деформация, а при сжатии материала возникает отрицательная деформация. Напряжение определяется как приложенная сила, деленная на начальную площадь поперечного сечения объекта или внутреннюю сопротивляемость объекта.

Подробнее: Что такое манометр Бурдона

Применение

Тензорезисторы обычно используются в гражданском строительстве и геотехническом мониторинге для выявления поломок в таких конструкциях, как мосты, здания и другие конструкции. Поскольку любая значительная деформация может привести к травме или смерти, эти конструкции необходимо постоянно контролировать. Эти датчики широко используются из-за их высокой точности, способности работать на больших расстояниях от объекта испытаний, а также простоты настройки и обслуживания в течение длительных периодов времени.

Тестирование на открытом воздухе часто отличается от тестирования в лаборатории в идеальных условиях. Одна из причин, по которой тензорезисторы так ценны, заключается в том, что их можно использовать в суровых условиях и получать надежные и высокоточные данные. Специализированное устройство, такое как тензодатчик, часто требуется, когда инженер испытывает продукты неправильной формы в суровых условиях с труднодоступными установками. Например, миллионы тензодатчиков используются в аэрокосмической отрасли для проверки результатов моделирования CAD (автоматизированное проектирование) и FEA (анализ методом конечных элементов). Эти испытания часто проводятся в динамических условиях, чтобы дать реалистичное представление о том, как различные силы воздействуют на самолеты.

Статические испытания также обычно проводятся с помощью тензодатчиков. Некоторые мосты используют беспроводную телеметрию, которая отправляет результаты теста через Ethernet. Другие мосты, с другой стороны, подвергаются визуальному осмотру или пенетрации для обнаружения поверхностных дефектов. Хотя эти технологии экономически эффективны, они не позволяют проводить непрерывный осмотр, что может привести к катастрофическим обрушениям, таким как мост со стальными фермами I-35 в Миннеаполисе. Федеральное правительство определило мост как «структурно слабый» в 1990, что означало, что он должен был проходить ежегодные проверки. В конце концов, в 2007 году мост рухнул, в результате чего погибло 13 человек из-за отсутствия постоянного контроля тензодатчиков, значительного ремонта или замены. Ниже приведены общие области применения тензодатчиков:

• Измерение деформации
• Измерение остаточного напряжения
• Анализ вибрации
• Измерение крутящего момента
• Измерение изгиба и прогиба
• Измерение сжатия и растяжения

Подробнее: Знакомство с тензодатчиком Пирани

Требования к материалу тензодатчика

Хороший тензодатчик должен выполнять следующие функции:

• Тензорезистор должен быть небольшого размера и легкого веса.
• Он должен быть чрезвычайно чувствительным к деформации.
• Коэффициент тензометрического сопротивления должен быть высоким.
• Он должен легко крепиться к образцу.
• Он должен иметь быстрое время отклика и небольшую задержку.
• Он должен различать статическое, переходное и динамическое напряжение.
• Должна быть возможность индикации и записи информации на расстоянии.
• Температура, влажность, вибрация и другие факторы окружающей среды не должны влиять на него.
• Он должен быть доступным, надежным и доступным в различных размерах.

Схема тензодатчика:

Подробнее: Что такое мембранный манометр

Типы тензодатчиков

На рынке доступно несколько типов тензорезисторов. Ниже приведены различные типы тензорезисторов:

• Линейные тензорезисторы
• Мембранные розеточные тензорезисторы
• Двойные линейные тензорезисторы
• Полномостовые тензорезисторы
• Сдвиговые тензорезисторы
• 1 Полумостовые тензорезисторы 9 датчики
• Розетка 45° (3 направления измерения)
• 90°-розетка (2 направления измерения).

Ниже приведены некоторые другие типы тензорезисторов, с которыми вы можете столкнуться:

Полупроводниковые тензорезисторы, также известные как пьезорезистивные, обычно предпочтительнее тензорезисторов из фольги для измерения малых деформаций. Коэффициент тензодатчика полупроводникового датчика обычно выше, чем у датчика из фольги. Полупроводниковые датчики часто дороже, более чувствительны к температуре и более чувствительны, чем датчики из фольги.

Тензодатчики из наночастиц кажутся многообещающей новой техникой. Благодаря высокому импедансу эти резистивные датчики с активной областью, состоящей из совокупности проводящих наночастиц, таких как золото или углерод, имеют высокий коэффициент тензодатчика, большой диапазон деформации и низкое потребление электроэнергии.

Ртутный тензорезистор используется в биологических измерениях, в частности, для измерения кровотока и отека тканей. Этот тензодатчик состоит из небольшого количества жидкой ртути, заключенной в небольшую резиновую трубку, которая, например, обернута вокруг пальца ноги или ноги. Когда часть тела набухает, это заставляет трубку расширяться, делая ее одновременно длиннее и тоньше, увеличивая электрическое сопротивление.

Для измерения деформации вместе с оптическим волокном можно использовать оптоволоконные датчики. Измерения могут выполняться в случайных местах вдоль волокна или в определенных точках. Встроенные датчики этого типа используются на лодках Кубка Америки 2010 Alinghi 5 и USA-17.

Деформации также можно измерять с помощью других оптических методов, таких как электронная интерферометрия спекл-структуры или цифровая корреляция изображений.

Микротензометрические датчики часто используются в МЭМС для контроля напряжений, вызванных силой, ускорением, давлением или звуком. Акселерометры MEMS, например, часто используются для активации подушек безопасности в автомобилях. Интегрированные оптические кольцевые резонаторы могут использоваться для контроля деформации в микрооптоэлектромеханических системах в качестве альтернативы пьезостойким тензодатчикам (MOEMS).

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Конденсатор переменной емкости используется в емкостных тензодатчиках для определения уровня механической деформации.

В геотехническом и гражданском строительстве используются тензодатчики с вибрирующей проволокой. Вибрирующий, натянутый провод составляет датчик. Деформация рассчитывается путем определения резонансной частоты проволоки (увеличение натяжения увеличивает резонансную частоту).

В геотехнических приложениях также используются кварцевые тензодатчики. Ключевым датчиком DART является датчик давления с резонансным тензодатчиком на кристалле кварца и коллектором силы с трубкой Бурдона. DART обнаруживает волны цунами в самых глубоких глубинах океана. При контроле давления на многокилометровой глубине он имеет разрешение по давлению около 1 мм водяного столба.

Подробнее: Знакомство с поршневым насосом

Принцип работы

Работа тензодатчика довольно интересна, она менее сложна и проста для понимания. посмотрите видео ниже, чтобы получить наглядное представление о том, как работает тензодатчик.

 

Преимущества и недостатки тензорезистора

Преимущества:

Ниже перечислены преимущества тензорезистора в его различных применениях:

• Отсутствие подвижной части означает отсутствие износа.
• Тензорезисторы чрезвычайно точны.
• Компактный и недорогой.
• Имеет широкий частотный диапазон.

Недостатки:

Несмотря на преимущества тензодатчика, все же существуют некоторые ограничения. Ниже приведены недостатки тензорезисторов в различных областях их применения.

• Это нелинейная система.
• Чрезвычайно чувствителен к температуре.
• Необходимо регулярно калибровать.
• Тензометрические датчики необходимо устанавливать вручную. Требуется время и деньги, чтобы поставить их на свои места. Это один из самых серьезных их недостатков.

Подробнее: Общие сведения о гидравлическом насосе

Заключение

Пассивный датчик, например тензодатчик, преобразует механическое перемещение в изменение сопротивления.