Тензометрирование это: тензометрирование — это… Что такое тензометрирование?

Содержание

тензометрирование - это... Что такое тензометрирование?

тензометрирование

тензометр'ирование, -я

Русский орфографический словарь. / Российская академия наук. Ин-т рус. яз. им. В. В. Виноградова. — М.: "Азбуковник". В. В. Лопатин (ответственный редактор), Б. З. Букчина, Н. А. Еськова и др.. 1999.

  • тензометр
  • тензометрированный

Смотреть что такое "тензометрирование" в других словарях:

  • тензометрирование — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN strain gage testing …   Справочник технического переводчика

  • Испытания авиационных двигателей — экспериментальное определение характеристик и свойств авиационных двигателей, их систем, узлов и агрегатов для выявления соответствия их техническим требованиям или для опытного изучений процессов, происходящих в двигателях, их натурных или… …   Энциклопедия техники

  • Тензометрия — (от лат. tensus напряжённый, натянутый и греч. мetr(éō) измеряю) экспериментальное определение напряжённого состояния конструкций, основанное на измерении местных деформаций. Методы и средства Т. обеспечивают выявление причин разрушений по… …   Энциклопедия техники

  • ИСПЫТАНИЯ СУДНА НА ПРОЧНОСТЬ — статические испытания судна в доке или натурные испытанияна ходу в море в условиях волнения с целью экспериментального определения напряжений, перемещений и деформаций, возникающих в корпусе судна под действием заданных общего изгибающего момента …   Морской энциклопедический справочник

  • испытания авиационных двигателей — Рис. 1. Схемы высотно скоростных испытаний. испытания авиационных двигателей — экспериментальное определение характеристик и свойств авиационных двигателей, их систем, узлов и агрегатов для выявления соответствия их техническим требованиям… …   Энциклопедия «Авиация»

  • испытания авиационных двигателей

    — Рис.  1. Схемы высотно скоростных испытаний. испытания авиационных двигателей — экспериментальное определение характеристик и свойств авиационных двигателей, их систем, узлов и агрегатов для выявления соответствия их техническим требованиям… …   Энциклопедия «Авиация»

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Тензометрирование

Cтраница 1

Тензометрирование является одним из основных экспериментальных методов исследования напряженного и деформированного состояния конструкций при изучении поведения натурных - объектов в период пусконаладочных и эксплуатационных работ, а также исследования в лабораторных условиях напряженного состояния конструкций на моделях на стадии проектирования.  [1]

Тензометрирование позволяет определять также напряжения, возникающие в результате неточности сборки. При этом запись напряжений ведется по мере затяжки гаек при оборке.  [2]

Тензометрирование

является одним из основных экспериментальных методов исследования напряженного и деформированного состояния конструкций при изучении поведения натурных - объектов в период пусконаладочных и эксплуатационных работ, а также исследования в лабораторных условиях напряженного состояния конструкций на моделях на стадии проектирования.  [3]

Тензометрирование для этих целей неприемлемо по ряду причин и, в частности, из-за того, что в роторе необходимо делать специальные каналы для проводов, после чего он становится некондиционным.  [5]

Предварительное тензометрирование на рабочих режимах ведут при кед-ленном изменении частоты вращения.  [7]

Тензометрирование ряда задвижек приводит к следующим выводам. В корпусе и крышке задвижки напряжения распределены неравномерно. Наибольшие напряжения в корпусе имеют место в его верхней части между линией оси трубопровода и средним фланцем. Фланцы и приливы упрочняют фасонную деталь. Напряжения в точках, расположенных на теле корпуса, по мере удаления их от фланцев и приливов возрастают.  [8]

Тензометрированием называется измерение деформаций образцов и конструкций, а тензометрами - приборы для их измерения.  [9]

Тензометрированием установлено, что значение действующих напряжений в местах разрушений значительно ниже предела усталости.  [11]

Такое тензометрирование может быть применено при изучении деформированных состояний моделей и реальных конструкций в условиях различных уровней постоянных температур. Менее удобен этот метод для изучения термических неустановившихся напряжений, особенно в условиях быстрых нагревов до высоких температур. Иногда тензометрирование для этих целей оказывается вообще неприменимым.  [12]

Однако тензометрирование в полете воздушных судов гражданской авиации [12] указывает на существенную роль двухосного напряженного состояния с переменным соотношением компонент главных напряжений от одного этапа полета к другому. Может одновременно меняться частота, форма цикла, температура окружающей среды и прочее. Следовательно, в эксплуатационных условиях необходимо осуществлять управление ростом трещин в условиях многокомпонентного или многопараметрического воздействия. Реакция материала на это воздействие в виде скачка трещины в цикле нагружения становится интегральной характеристикой энергетических затрат в условиях многопараметрического воздействия.  [13]

Для тензометрирования крышек применимы обычные проволочные датчики с базой 10 мм из константановой проролоки диаметром 30 мк и сопротивлением порядка 100 ом. Наклейка датчиков производится с помощью клея 192Т, который твердеет при нормальной температуре. Компенсационные датчики должны наклеиваться в непосредственной близости от рабочих датчиков, так как в процессе измерений температура исследуемых деталей может колебаться в диапазоне до 10 С.  [14]

Для тензометрирования подвижных объектов большое значение имеет сокращение мощности, потребляемой от источников питания. Радикальное решение этой задачи получается с применением полупроводниковых приборов. К настоящему времени разработан ряд образцов тензометрических усилителей на полупроводниковых триодах. Наибольшие затруднения при разработке таких приборов представляет получение стабильного коэффициента усиления при изменениях температуры окружающего воздуха.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Тензометрические системы для испытаний подвижного состава

Для того чтобы гарантировать безопасность в эксплуатации, механизмы и конструкции должны быть прочными, а также функциональными и легкими для экономичного использования материалов, что позволит достичь высокой экономической эффективности.

Проведение испытаний является одним из эффективных методов подтверждения обоснованности выбранных на этапе проектирования конструкторских решений и качества изготовления продукции.

Например, это может быть сделано с помощью точных исследований напряженных состояний, выполненных по общепризнанному методу тензометрических измерений, поскольку тензометрия получила широкое распространение в самых различных областях науки и техники.

Тензометрирование машин, механизмов и агрегатов необходимо для оценки напряженно-деформированного состояния элементов, деталей и узлов при эксплуатационных и специальных режимах работы. Тензорезисторы являются основой высокоточных измерений в этой области.

Методами тензометрирования можно решать следующие задачи:

  • исследование напряжений и деформаций конструкции, а также проверку на соответствие расчетным данным;
  • определение запасов прочности и устойчивости конструкции при кратковременных, длительных и циклических нагрузках;
  • определение количественных показателей надежности узлов при нормальной эксплуатации и при специальных режимах работы;
  • подтверждение соответствия показателей прочности, несущей способности конструкции.

Действие тензорезисторов основано на принципе изменения сопротивления металлов под влиянием деформаций. Основой тензорезистора служит чувствительный элемент, сопротивление которого изменяется пропорционально напряжению на поверхности измеряемого объекта. Чувствительный элемент фольговых тензорезисторов (решетка) изготавливается из фольги — тонколистового металла толщиной 0,002–0,1 мм. Материал — сплав Ni-Cu или Ni-Cr. Эти датчики имеют малые размеры и изготовлены методом фототравления. Основой тензорезистора является пленка из синтетической смолы (рис. 1). Допускается изготовление решетки практически любых требуемых размеров и форм как в одноэлементном, так и в розеточном исполнении. В фольговых датчиках переходные участки на витках петлевой решетки выполняются не круглого, а прямоугольного сечения с шириной в направлении продольных полосок, в несколько раз большей ширины этих полосок.

Рис. 1. Структура тензорезистора

Измерение деформаций с помощью тензорезисторов основано на тензоэффекте. Тензоэффектом называется свойство проводниковых и полупроводниковых материалов изменять электропроводность (электрическое сопротивление) при изменении объема или напряженного состояния. Тензорезисторы выпускаются в различной конфигурации. На рис. 2 представлены лишь некоторые из них.

Рис. 2. Конфигурация тензорезисторов

Повышение качества проводимых испытаний предполагает использование современных тензометрических систем, которые удовлетворяют возрастающим требованиям к регистрации и обработке данных, получаемых в ходе испытаний.

Тензометрические системы предназначены для сбора, преобразования, передачи, регистрации и последующей обработки сигналов от первичных преобразователей, которыми могут являться тензорезисторы, датчики ускорения, перемещения, силы, температуры, давления, а также иные датчики и сенсоры, устанавливаемые на кузовах подвижного состава, ходовых частях и/или их комплектующих, подвергаемых экспериментальным исследованиям. Как правило, тензометрические системы могут работать как независимо друг от друга, так и в стековых системах регистрации сигнала.

Основными показателями, характеризующими производительность и удобство работы с тензометрическими системами, являются:

  • количество измерительных каналов;
  • частота дискретизации сигнала;
  • длина кабеля между датчиком/сенсором и измерительной системой;
  • возможность фильтрации сигнала;
  • диапазон сопротивления используемых тензорезисторов;
  • достоверность получаемого сигнала;
  • возможность одновременной работы с различными типами датчиков и/или сенсоров;
  • масса, габаритные размеры, мобильность системы;
  • возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды;
  • возможности регистрации и обработки поступающего сигнала прилагаемым программным обеспечением.

Рассмотрим подробно каждый из вышеперечисленных показателей в отдельности.

Количество измерительных каналов — одна из самых важных характеристик при испытаниях объектов подвижного состава, особенно при исследовательских испытаниях. В последнее время создаваемые новые технически сложные конструкции подвижного состава требуют уточненных экспериментальных исследований, что в свою очередь вызывает необходимость использования тензометрических систем с увеличенным числом измерительных каналов. На рис. 3 в качестве примера показан общий вид тензометрической системы MGC+ разработки фирмы HBM (Германия) с измерительными каналами (разъемами) для подключения первичных преобразователей.

Рис. 3. Общий вид тензометрической системы MGC+ для подключения первичных преобразователей (128 измерительных каналов)

Тензометрические системы с большим количеством измерительных каналов дают возможность более детального изучения конструкции тестируемого объекта. Количество измерительных каналов, используемых при испытаниях, как правило, зависит от сложности конструкции и типа испытуемых объектов. Так, при предварительных и периодических испытаниях вагона-цистерны достаточно 60 измерительных каналов, вагона-платформы, полувагона или крытого специализированного вагона — около 100. При исследовательских испытаниях количество измерительных каналов может достигать нескольких сотен.

Частота дискретизации регистрируемого сигнала является характеристикой, которая определяет количество опросов в единицу времени одного или нескольких первичных преобразователей. В зависимости от типа (модели) тензометрической системы частота дискретизации может зависеть или не зависеть от числа опрашиваемых каналов. При испытаниях на прочность при соударении, усталостных и ходовых испытаниях частота дискретизации играет важную роль, когда необходимо провести измерение процесса, длительность которого не превышает нескольких миллисекунд.

При испытаниях на статическую прочность конструкции тестируемого объекта частота дискретизации не является определяющей характеристикой тензометрической системы, так как измерение напряжений производят в течение значительно большего времени, чем при динамических испытаниях.

Длина кабеля между первичным преобразователем сигнала и измерительным модулем не менее важная характеристика тензометрической системы, особенно при ходовых испытаниях, где необходимо формировать сцеп из испытуемых изделий подвижного состава. Возможны и другие случаи: например, при тестированиях полувагона с разгрузкой в вагоно­опрокидывателе (рис. 4) измерительная система должна находиться на достаточно большом (25–50 м) удалении от места проведения испытаний в целях обеспечения безопасности персонала, проводящего испытания.

Рис. 4. Испытуемый полувагон, установленный для подготовки к испытаниям на разгрузку в вагоноопрокидывателе

Программные цифровые фильтры (рис. 5) позволяют уменьшить влияние электромагнитных помех искусственного и естественного происхождения, искажающие полезный сигнал и возникающие в процессе испытаний, а также пиковые напряжения, не приводящие к разрушению или необратимой деформации конструкции и снижающие достоверность измерений.

Рис. 5. Результат фильтрации зарегистрированного сигнала:
а) зарегистрированный сигнал;
б) отфильтрованный сигнал

Тензометрическая система с одновременно подключенными датчиками силы и перемещений (рис. 6), генерирующими отличные друг от друга типы сигналов, позволяет провести полный цикл испытаний тележки грузового вагона с регистрацией всех необходимых параметров в максимально короткий промежуток времени без использования ручного мерительного инструмента.

Рис. 6. Тележка грузового вагона, оборудованная различными типами датчиков

Возможность одновременной работы тензометрической системы с различными типами первичных преобразователей позволяет в случае необходимости сократить номенклатуру используемых измерительных систем. Например, при проведении испытаний на прочность при соударении вагонов в ряде случаев требуется измерять не только напряжения в конструкции испытуемого объекта, но и ускорение различных узлов конструкции. Поэтому тензометрическая система, которая может работать не только с тензорезисторами, но и с датчиками ускорений, будет более актуальной, в том числе и потому, что два разных типа сигнала четко корреспондированы по времени возникновения пиковых значений.

Масса, габаритные размеры и мобильность являются важными показателями тензометрической системы, поскольку испытания объектов подвижного состава проводятся зачастую на территориях испытательных полигонов и заводов — изготовителей продукции.

Работа в широком диапазоне температур окружающей среды также представляется немаловажным показателем, влияющим на возможность применения тензометрических систем, в том числе в полевых условиях в любое время года.

Прилагаемое программное обеспечение тензометрических систем, как правило, обеспечивает возможность сбора и обработки данных (рис. 7). Современные тензометрические системы обычно поставляются с программным обеспечением, которое позволяет:

  • визуализировать регистрируемый сигнал;
  • настраивать внешний вид интерфейса графической визуализации;
  • осуществлять обработку полученных данных.

На рис. 7 в качестве примера показан фрагмент интерфейса с оператором тензометрической системы MGC+.

Рис. 7. Пример интерфейса тензометрической системы MGC+

Одним из важных факторов при выборе тензометрической системы является возможность ее использования при сертификационных испытаниях железнодорожной продукции. Для этого тензометрическая система должна входить в перечень средств измерений, допущенных к проведению таких видов испытаний, и включена в Государственный реестр РФ средств измерений.

В таблице приведено сравнение основных характеристик наиболее распространенных тензометрических систем.

Таблица. Основные характеристики некоторых тензометрических систем

Наименование

Количество измерительных каналов

Частота опроса, Гц

Возможность наращивания (стекования)

Возможность замены модулей

Наличие
в Реестре СИ

HBM MGC+ (Германия)

128

19 200 на каждый канал

Да

Да

Да

HBM QuantumX (Германия)

16

19 200 на каждый канал

Да

Нет

Да

Kyowa EDX-2000A (Япония)

32

2048 на каждый канал

Нет

Да

Да

Siemens LMS (Нидерланды)

72

25 600 на каждый канал

Да

Да

Нет

Zetlab (Россия)

32

40 000 на каждый канал

Да

Да (только в стеке)

Да

MMTS 64.01 (Россия)

64

1024 на все каналы

Да

Нет

Да

Мера MIC-236 (Россия)

128

4800 на каждый канал

Да

Да

Да

Таким образом, современные тензометрические системы позволяют регистрировать различные типы сигналов в зависимости от видов испытаний подвижного состава и решать широкий круг задач, связанных с экспериментальной оценкой прочности, надежности и других показателей в условиях как заводов-изготовителей, так и специализированных испытательных полигонов.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Литература
  1. ГОСТ 21616-91 «Тензорезисторы. Общие технические условия». 1992.
  2. ГОСТ 33788-2016 «Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества».
  3. Шишмарев В. Ю. Технические измерения и приборы. Учебник. М.: Юрайт, 2019.
  4. Тензометрический метод измерения деформаций. Учебн. пособие. Изд-во Самарского государственного аэрокосмического университета, 2011.

Тензометрирования — Метка

Номер патента: 115817

Опубликовано: 01.01.1958

Авторы: Арефьев, Цапенко

МПК: G01B 7/16, G01D 7/08

Метки: многоточечного, статического, тензометрирования

...и бумаге графика.115817Резулыаты измерений деформаций, произведенных при статических испытаниях натурного объекта, используются при построении графиков.В автокомпенсаторе двухмостовая измерительная схема питается от разделительного трехобмоточного трансформатора, Активные и компенсационный тензодатчики включаются в дифференциальную схему, Напряжение небаланса этой схемы уравновешивается напряжением, снимаемым с измерительной диагонали моста, включающего реохорд и декаду постоянных сопротивлений. Суммарное напряжение небаланса измерительной схемы подается на вход электронного усилителя. Усилитель имеет настроенную отрицательную обратную связь, позволяющую значительно уменьшить наличие гармоник на выходе (остаточное напряжение на...

Номер патента: 131952

Опубликовано: 01.01.1960

Авторы: Акбашев, Генич

МПК: G01L 1/22, G01M 13/04

Метки: качения, подшипников, тензометрирования

...в исследуемом сечении датчики измеряют только дс. формации, вызванные контактными давлениями на дорожке качения. Кроме того, в данном случае полностью сохраняется влияние соседнего ролика, При наклейкс жс датчиков в канавках, вследствие нарушения поверхности, влияние соседнего ролика искажается, и действительная картина распределения контактны.; давлений нс может быть получена.С целью полученйя минимальной толсцины промежуточного предохранительного слоя, проволочныс датчики изготавливаются специальной формы с удлиненными выходными концами, с таким расчетом, чтобы припайка выводов к тензометрической рсшсткс могла производиться внеЛо 131952- 2 контактирующихся поверхностей (фиг. 3). Наклеивая датчики под телами качения в диаметральном...

Номер патента: 148852

Опубликовано: 01.01.1962

Авторы: Колесников, Кондратенко, Миронов, Паценкер

МПК: G01B 7/16

Метки: тензометрирования

...преобразовывается в двоичный код с помощью дополнительного диска 2, который получает определенное угловое перемегцсние через механизм мальтийского креста 3 и шестерни 4 и б за каждый полный оборот диска преобразователя, Дополнительный диск 2 имеет четыре двоичных разряда, необходимы для записи в двоичной системе десятичных чисел от О до 9 Таким образом, преобразование трехзначного десятичного показания электронного измерителя деформаций в двоичный код при раздельной системе перевода первых дву х разрядов в -единиц и десятков, и диапазона в сот осуществляется с помогцью одиннадцати двоичных разрядов. Показания преобразователя снимаются с помошью одиннадцати щеток б, прижимаюшихся к поверхности дисков в момент сбалансированного...

Номер патента: 172533

Опубликовано: 01.01.1965

Авторы: Акбашев, Домбровский, Ершков, Зимрвёц

МПК: G01L 1/22, G01M 13/04

Метки: качения, подшипников, тензометрирования

...на качения, в рабочей детали подцги(пют локальную мессдозу, т. ев обо паз(у, либо прорезном секторемешают, датчики со(противлен(ия. и подш(ипников мических исов сопротивцелью опреждое тело каника образутвер(сти(и, лидетали разПодписная группа17 ОСОБ ТЕНЗОМЕТРИРОВАН Извест(ные опособы тензометрирования подшипников (качения позволяют о(пределять только с(д,н(у на(грузку: либо осевую, либо радиальную и только в статике.Предла(гаемый способ позволяет произво дить тензометрирование подши(п(н(иков качения на комбинированную нагрузку как пр(и статическ(их, так (и динамичеоких и(опытаниях, а также определять количество тел качения в подшипн(и(ке, воопринимающ(их комби(ни(рован ную нагрузку, и зону их расположения. Способ определения о(севой и...

Номер патента: 175695

Опубликовано: 01.01.1965

Автор: Панов

МПК: G01L 1/22, H01R 39/64

Метки: бесконтактного, вращающихся, деталях, многоточечного, прибор, тензометрирования

...9 с подвижной обмоткой 10 и неподвижной обмоткой 11,Трансформатор высокой частоты для упрощения конструкции и исключения влияния 30 вибраций на коэффициент трансформации выполнен без сердечника, а для исключения взаимного влияния между секциями транс форматора введена экраннровка, Количеств секций высокочастотного трансформатора соответствует количеству исследуемых точек.Генераторный блок ) прибора содержит три генератора низкой частоты, имеющих различные частоты. Эти генераторы модулнруют по амплитуде три высокочастотных генератора 12. Модулированные по амплитуде напряжения высокой частоты подаются на статорные обмотки 8 многосекцион ного высокочастотного трансформатора 6, трансформируются на роторные обмотки 7 н детектируются...

Номер патента: 206136

Опубликовано: 01.01.1967

Авторы: Московский, Рожков

МПК: G01B 21/32, G01D 5/34

Метки: вращающихсядеталей, тензометрирования

...детектированию.Это позволяет производить измерения при высоких скоростях вращения.Способ поясняется чертежом.Напряжение, пропорциональное измеряемой нагрузке, снимается с тензодатчиков 1 и преобразуется в частоту в блоке 2 (1-й канал), который управляет ключевой схемой 3. Напряжение с тензодатчиков 4 через ключевую схему 3 подается на излучающий диод 5.Таким образом, люминесцентный диод излучает импульсы света, частота которых определяется напряжением с тензодатчиков 1, а амплитуда - напряжением с тензодатчиков 4.Излучение люминесцентного диода через объектив б попадает на фотоприемник 7, ток которого усиливается линейным усилителем 8.Частотный детектор 9 выделяет информацию 1-го канала, так как напряжение на его 5 выходе...

Номер патента: 217483

Опубликовано: 01.01.1968

Авторы: Земский, Канов

МПК: H03K 17/74

Метки: врашдющихся, коммутатор, машин, многоточечного, тензометрирования

...редмет изобрет контактных колец пр нзодатчик Известны коммутаторы для многоточечного тензометрирования, в которых для снятия сигналов с тензодатчиков, с целью уменьшения числа контактов на токосъемнике, используются кодовые релейные схемы.Предложенный коммутатор отличается тем, что для разделения сигналов от отдельных тензодатчиков с одновременным уменьшением числа контактов на токосъемнике применена диодная матрица.Это повышает надежность и уменьшает габариты коммутатора.На чертеже дана схема коммутатора.Тензодатчики /, укрепленные на вращающейся детали, в различных точках которой производятся измерения напряжений (деформаций), соединены последовательно с диодами 2 и помещены в диагоналях диодной матрицы, Положительные и...

Номер патента: 244687

Опубликовано: 01.01.1969

Авторы: Земский, Канон

МПК: H03K 17/74

Метки: вращающихся, коммутатор, мащин, многоточечного, тензометрирования

...переключ- асен переключательную схему постует изобретения Ком мутаторирования вавт, св.2целью увеликосъемнику дцу токосъемнподключенырицы и отриник питаниячателю выбополярности е зображена схема описываемо теже итаторатоит изсеченис диодики 8з развк кол На чер го комму Он сос лах пере вательно тензодатч риц чере ключеныматриц 1 и 2, в кото токоведущих шин ами включены соотв и 4. Токоведущие ш зывающие диоды 5цам токосъемника 7,рых,в узпоследотственно ины мати 6 подкоторые,Изобретение относится к технике измерений ,параметров вращающихся деталей машин с помощью тензодатчиков,Известен коммутатор аналогичного назначения по авт. св.217483, содержащий диодную матрицу, в диагонали которой последовательно с диодами включены тензодатчики,...

Номер патента: 375504

Опубликовано: 01.01.1973

Авторы: Борсук, Никитин, Пимштейн

МПК: G01L 13/02

Метки: внутреннее, давленне, которых, создается, сосудов, тензометрирования

...работающих с внутренним давлением,При тензометрировании сосудов на показания тензодатчиков оказывает влияние внутреннее давление среды.Известно устройство для тензометрирования сосудов, в котором создается внутреннее давление, содержащее упругий элемент с тензодатчиками, которые регистрируют расчетную величину объемного сжатия упругого элемента, помещенного внутрь исследуемого сосуда. Разница между показаниями тензодатчиков и расчетной деформацией и составляет поправку на действие внутреннего давления,Однако это устройство очень громоздко, дорогостоящее и требует специальных сосудов и оборудования высокого давления. При этом деформации растяжения создаются с помощью специального устройства, выходящего из сосуда и требующего специального...

Номер патента: 567087

Опубликовано: 30.07.1977

Авторы: Андрианова, Гусев, Иванов

МПК: G01B 7/16

Метки: вращающихся, динамического, тензометрирования

...1, котосоединен последовательно с источником по стоянного тока 2 и подвижной обмоткой 3индуктивного токосъемника. Неподвижная обмотка 4 индуктивного токосъемника в свою очередь присоединена к входу усилителя 5.Устройство работает следующим образом.25 Тензорезистор 1 и источники постоянноготока 2 закрепляют на контролируемой детали, Высокочастотные деформации контролкруемой детали вызывают изменения сопротивления тензорезистора 1, что приводит к из менению тока в подвижной обмотке 3 индук567087 Составитель Ю, ВостриковТехред А. Камышникова Корректор Л. Орлова Редактор О. Юркова Подписное Заказ 1849/16 Изд, Мо 602 Тираж 907 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,...

Номер патента: 787917

Опубликовано: 15.12.1980

Автор: Унт

МПК: G01L 1/22

Метки: тензометрирования, усилий

...8 с наклеенным тензодатчиком 9установлен в корпусе 3 так, что частично перекрывает отверстие 7, в которое входит палец4, передающий усилие на тензоэлемент 8. Приэтом диаметр указанного отверстия корпусабольше диаметра пальца 4. Разница в диаметрах15 оставитель А, Новикоехред С. Мигунова Редактор М. Келемеш рректор Г, Назарова Тираж 1019ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открьпий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. каз 8338/47 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3 78791 равна величине упругого прогиба тензоэлемента 8. Устройство снабжено комплектом сменных тензоэлементов, каждый из которых выполнен в виде бруса П-образной формы, Различие в жесткости тензоэлементов достигается за счет5 того, что их...

Номер патента: 1582010

Опубликовано: 30.07.1990

Авторы: Губин, Проценко, Торопов

МПК: G01D 5/12

Метки: вращающихся, динамического, объектов, тензометрирования

...4 питающего токосъемника 8 напряжение генератора 2вызывает в ней ток, а в неподвижнойкатушке 3 - ЭДС взаимной индукции,значение которой отличается от приложенного напряжения на величину падения .напряжения на распределенномактивном сопротивлении .неподвижнойкатушки 4. Неподвижные катушки 4 и 3намотаны скрученными вместе с проводами с одинаковым количеством витков,в силу чего коэффициент связи междуними равен единице. Поскольку неподвижные катушки 4 и 3 включены встречно, то ЭДС взаимной индукции компенсирует ЭДС самоиндукции неподвижнойкатушки 4, Падение напряжения на активном сопротивлении неподвижной катушки 3 исключается применением усилителя 1 постоянного тока с большимвходным сопротивлением,Таким образом, на вход усилителя1...

Номер патента: 1635035

Опубликовано: 15.03.1991

Авторы: Власенко, Осипенко, Сенигов, Сурай

МПК: F16H 1/28, G01M 13/02

Метки: быстроходной, мотор-редуктора, осей, планетарного, сателлитов, ступени, тензометрирования

...С д 1 М 13/02, 1984.(54) СПОСОБ ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЯ ОСЕЙСАТЕЛЛИТОВ БЫСТРОХОДНОЙ СТУПЕНИПЛАНЕТАРНОГО МОТОР-РЕДУКТОРА тора с провод м сной ступени планетардуктора,На чертеже изображен планетарныймотор-редуктор, предназначенный длятензометрирования осей сателлитовбыстроходной ступени, разрез,Планетарный двуступенчатый мотор-редуктор содержит входной 1 ивыходной 2 валы. Сателлиты 3 размещены на осях 4 в водиле 5, На выходном валу 2 установлен нагружатель 6и токосъемник 7Последовател быстроходной ступени и соединяют ихс проводниками 9; выполняют выходнойвал 2 полым и размещают содсно емутокосъемник 7; размещают проводники9 в токопроводящем роторе 10, одинконец которого фиксируют в центральном колесе тихоходной ступени с помощью упругого...

Тензометрирование с применением беспроводных интерфейсов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МОРСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

УДК 629.12.037

М. Н. Покусаев, В. А. Юницкий Астраханский государственный технический университет

ТЕНЗОМЕТРИРОВАНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ БЕСПРОВОДНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ

Современное измерительное оборудование - это прежде всего точные, быстро устанавливаемые датчики и недорогие измерительные системы, состоящие из минимума соединяемых блоков и позволяющие упростить техническое обслуживание контролируемого объекта. На судах развертывание такой системы, с минимальным количеством быстро устанавливаемых блоков, при минимальной стоимости, есть именно то, что требуется в данный момент российскому флоту. Основой всех измерительных систем является измерительный преобразователь, или датчик. Именно с него начинают поступать данные измерения, отчасти именно от него зависит эффективность работы всей измерительной системы в целом.

Опыт торсиографирования большого числа судов с использованием современного оборудования в испытательном центре «Marine Technology Service» Астраханского государственного технического университета показал необходимость применения именно беспроводных датчиков в измерительных системах на судах в связи с простотой их установки и обслуживания.

Вследствие этого была поставлена цель - разработать беспроводной датчик для системы контроля крутильных колебаний на судах, превосходящий по своим характеристикам обычные датчики, и тем самым снизить затраты на саму измерительную систему в целом.

Сейчас на рынке измерительного оборудования существует ряд беспроводных датчиков, но они не адаптированы к объекту исследования и самой среде измерения в целом. Тем более нет беспроводных датчиков, устанавливаемых непосредственно на сам объект исследования - валопровод ДВС.

Основой датчика является микроконтроллер, содержащий в себе функции Bluetooth-интерфейса, инструментальный усилитель для тензомоста, радиомодуль и антенный усилитель (рис. 1). Помимо этого датчик содержит в себе литиево-ионную батарею.

Рис. 1. Функциональная схема датчика

Деформация, снимаемая с вала, тензомостом преобразуется в электрический сигнал, который усиливается дифференциальным усилителем 1 и нормируется усилителем 2 до нужного значения, фильтруется фильтром 3 и передается на аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера, кодируется, составляется нужный протокол передачи. Далее цифровой сигнал поступает в радиомодуль, после усиливается усилителем 4 и передается на компьютер.

Для данного вида беспроводного датчика был выбран Bluetooth-интерфейс как готовая сеть для передачи данных измерения. Спецификация Bluetooth описывает пакетный способ передачи информации с временным мультиплексированием [1]. Радиообмен происходит в полосе частот 2 400-2 483,5 МГц ISM-диапазона. В радиотракте применен метод расширения спектра посредством частотных скачков и двухуровневая частотная модуляция с фильтром Гаусса (binary Gaussian Frequency Shift Keying).

Метод частотных скачков подразумевает, что вся отведенная для передачи полоса частот подразделяется на определенное количество подканалов шириной 1 МГц каждый. Канал представляет собой псевдослучайную последовательность скачков по 79 или 23 радиочастотным подканалам. Каждый канал делится на временные сегменты продолжительностью 625 мкс, причем каждому сегменту соответствует определенный подканал. Эти скачки происходят синхронно в передатчике и приемнике в заранее зафиксированной псевдослучайной последовательности. За секунду может происходить до 1 600 частотных скачков. Такой метод обеспечивает конфиденциальность и некоторую помехозащищенность передач. Помехозащищенность обеспечивается тем, что если на каком-либо подканале передаваемый пакет не смог быть принят, то приемник сообщает об этом, и передача пакета повторяется на одном из следующих подканалов, уже на другой частоте.

Протокол Bluetooth может поддерживать асинхронный канал данных, до трех синхронных (с постоянной скоростью) каналов для передачи аналогового сигнала или канал с одновременной асинхронной передачей данных и синхронной передачей аналогового сигнала. Скорость каждого аналогового канала - 64 Кбит/с в каждом направлении, асинхронного в асимметричном режиме - до 723,2 Кбит/с в прямом и 57,6 Кбит/с в обратном направлениях или до 433,9 Кбит/с в каждом направлении в симметричном режиме [2, 3].

Одной из областей применения такого датчика является торсиографирование дизелей судовых машинно-двигательных комплексов. Датчик, по сравнению с измерительной системой для тензометрирования Astech Electronics, является более функциональным, область его применения гораздо шире. Например, для того чтобы проводить высокоточные измерения, а также диагностирование, достаточно одного датчика и портативного компьютера.

Внешний вид датчика в составе испытательного стенда представлен на рис. 2: І - датчик, установленный на маховик; 2 - тензомост, наклеенный на исследуемый вал. Были проведены испытания данного датчика и его программного обеспечения, что позволило настроить сам датчик и откорректировать алгоритмы программы.

Рис. 2. Датчик крутильных колебаний в составе испытательного стенда

Для проведения измерений также было разработано специализированное программное обеспечение. В нем было реализовано множество современных алгоритмов цифровой фильтрации сигнала. Это позволило улучшить характеристики датчика, отфильтровывая ненужные составляющие. Адаптивная фильтрация и алгоритм частотной селекции позволили более точно диагностировать и определять критические частоты крутильных колебаний. Основным видом визуализации данных измерения является прежде всего тензограмма во временной области, спектрограмма и сонограмма в частотной. Основываясь на данных, получаемых с датчика, программа позволяет также проводить измерение мощности двигателя и удельного расхода топлива, что визуализируется в виде дополнительных кривых в отдельных окнах программы (рис. 3).

Эффективность работы этой измерительной системы в целом зависит не только от качественного программного обеспечения, но и от конструктивных особенностей датчика. Дальнейшим развитием датчика является встраивание микросхемы памяти для введения внутреннего журнала измерения, т.tl Wo.k.ime(Seo): Real И 9:34:57

ф Power of Engine 1 / Engine 2 - т Щ Ш Spectrum analysis of Engine 1

iW Spectrum analysis of Engine 2 Q0Q

-iJ Center. Hz 0 3392 6795 10177 13569 16962

|Monitoring ON |0 |0 | | f

Рис. 3. Программное обеспечение для торсиографирования и анализа полученных данных

В настоящее время Bluetooth - это быстро развивающаяся технология. Ее применение в области измерительных устройств вполне оправдано, т. к. для датчиков беспроводное соединение - это фактически дополнительная и очень важная функция, позволяющая расширить область их применения. Наиболее важна эта функция для датчиков, располагающихся в труднодоступных, опасных местах. Простое и прямое непосредственное сопряжение датчиков, снабженных интерфейсом Bluetooth, с компьютером, без посредников (не нужны более никакие дополнительные устройства, кроме самого датчика, Bluetooth-адаптера и компьютера) делает их очень компактными и универсальными устройствами, на базе которых можно строить большие компактные измерительные системы и комплексы.

По данным специалистов компании B&B Electronics and Sensicast Systems, более 53 % промышленных предприятий рассматривают вопрос о внедрении сетей беспроводных датчиков в течение ближайших лет. Для сравнения: в январе 2005 г. этот показатель был ниже 45 %. Интерес к беспроводным датчикам как к средству дистанционного контроля также возрос с 64 до 73 % [4].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мейтин М. Bluetooth: устройства все стран, соединяйтесь // Электронника: наука, технология, бизнес. -2000. - № 5.

2. Specification of the Bluetooth System. Core. - Bluetooth Specification Version 1.0 B. - Vol. 1.

3. Specification of the Bluetooth System. Profiles. - Bluetooth Specification Version 1.0 B. - Vol. 2.

4. www.nag.ru.

Получено 19.12.2006

TENSOMETERING WITH THE USAGE OF THE WIRELESS INTERFACES

M. N. Pokusaev, V. A. Junitskyi

The article speaks about the matter of developing the wireless sensors for the torsional oscillation control system at the vessels, shifting simple sensors with their characteristics. It also verifies the importance of these sensors while using them at the monitoring systems to increase the technical health of the engine. The article also speaks about the developed software for analizing and monitoring the tensometering data and the importance of the usage of these sensors from the view point of their capacity and economic benefit.

Тензометрирование

Тензометрирование

Тензометрирование

На заводах возникает потребность контролировать напряженно деформированное состояние материала оборудования в режиме реального времени длительный период. Это позволяет повысить надежности его эксплуатации. Для этой цели применяются тензорезисторы разных типов.

При тензометрировании в условиях высоких температур применены специальные тензорезисторы типа НМТ-450-5-100, изготовленные Краснодарским заводом тензометрических приборов.

Тензорезистор представляет собой измерительный преобразователь линейной деформации в изменение активного сопротивления. Деформация от исследуемого объекта передается на чувствительный элемент через подложку. Связь подложки с поверхностью объекта осуществляется с помощью или клея или сварки специальным импульсным сварочным генератором.

Деформация чувствительного элемента тензорезистора изменяет его активное сопротивление и вызывает выходной сигнал тензорезистора, определяемый как отношение приращения сопротивления тензорезистора к его начальному сопротивлению.

Для обеспечения надежной работы тензорезисторов проведятся их исследования, на балке равного сопротивления, установленной в специальную опору. Регистрирующим прибором показаний тензорезисторов являлся персональный компьютер с программой Trace Mode 6-05 МРВ+. Аналоговые сигналы с тензорезисторов, соединенных в мост Уитстона, по интерфейсу RS485 подавались на исследовательский комплекс ИК-1. С него дискретные сигналы подавались по интерфейсу RS232 на ПК, при этом проводилась запись сигналов и их обработка. Визуализация сигналов с датчиков одного из экспериментов показана на рисунке.

Используются технологии uCoz

Тензосилители и датчики в авиационной промышленности

Исследование биротативного ветровентилятора с помощью тензоусилителей тензометрических ТТ033.

В настоящее время расчетные методы интенсивно используются для исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) деталей и узлов конструкций авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Данные методы позволяют смоделировать практически любую форму исследуемого объекта, различные условия внешнего воздействия, получать НДС в любой точке детали. При этом точность расчетов очень высока и позволяют предсказывать надежность и долговечность детали с высокой вероятностью. Однако в расчетных условиях не всегда возможно адекватно назначить действительные условия нагружения деталей: величины нагрузок, закономерности их проявления. Не всегда используемые расчетные методы или конструктор учитывают все условия и механизмы нагружения деталей в реальных условиях. Поэтому экспериментальная оценка НДС является обязательным условием в исследовании работоспособности, долговечности и надежности деталей и узлов конструкций ГТД. Одним из основных методов определения НДС в лопатках биротативного ветровентилятора, является тензометрирование. Тензометрические системы включают в себя тензорезистор, наклеенный на лопатке, тензоусилитель и регистрирующий прибор. Для бесконтактной передачи и преобразования сигнала тензодатчика, находящегося на вращающейся лопасти, возникает необходимость в использование бесконтактного телеметрического тензоусилителя ТТ033, который состоит из подвижного ротора, неподвижного статора, блока сопряжения и аналогового декодера. Ротор с подсоединенными датчиками закрепляется на вращающемся элементе конструкции. Внутри ротора установлен статор, который закреплён на валу или корпусе исследуемого объекта неподвижно. На внешней поверхности статора размещены катушки индуктивности, питающие ротор и передающие с него полезный сигнал. Воздушный зазор между статором и ротором составляет 1,5мм. Статор соединяется кабелем с блоком сопряжения.

Металлический тензодатчик

- обзор

7.3 Носимые датчики CNT для обнаружения движения

Движение человека - это очень сложное понятие, которое зависит и, в свою очередь, зависит от многих факторов, включая физиологические, анатомические, психологические, экологические и другие. социальные эффекты (9,79) . Мониторинг движения человека с помощью носимых устройств считается эффективным подходом к оценке состояния человека; эта технология точна и способна выполнять быстрый анализ (23) .Среди различных методов обнаружения и анализа периодического движения тензодатчик является одним из наиболее важных и потенциальных интеллектуальных датчиков (80) , который освобождает отслеживающее движение от ограниченного пространства (под объективом камеры зрения) фотографического технология (81) . Уникальная прочность (51) , проводимость (52) и сопротивление (82) делают УНТ подходящим материалом для изготовления восстанавливаемых и стабильных тензодатчиков.

Класс носимых и растягиваемых устройств на основе выровненных тонких пленок УНТ для тензодатчика был описан Ямада и соавторами, рис. 7.5A (83) . В процессе растяжения чередующиеся зазоры и островки по всей пленке УНТ, образованные необратимым разрушением, могут привести к монотонному увеличению сопротивления пленки (рис. 7.5B) с деформацией до 280% до разрыва подложки PDMS (50 раз больше, чем у обычных металлических тензодатчиков). Такая экстремальная растяжимость предполагает возможность применения тензодатчика для обнаружения крупномасштабных движений человека.Восемь пленок были удобно соединены вместе, чтобы собрать большой датчик деформации УНТ с расширенной зоной восприятия, а затем собраны на коммерческом чулке поверх коленного сустава (рис. 7.5C). Таким образом, можно легко обнаружить и различить различные движения человека, связанные с разгибанием и сгибанием колена, включая сгибание, марш, приседание и прыжки, а также их комбинации. Также датчик на перчатке мог измерять различные движения каждого пальца, или его можно было превратить в липкую повязку для определения колебаний выступа гортани и груди.Аналогичным образом, параллельный пластинчатый конденсатор был изготовлен из двух слоев пленок УНТ, действующих как электроды, уложенных с двух сторон PDMS (84) . Было обнаружено, что изменение емкости этого емкостного датчика линейно зависит от длины растяжения (рис. 7.5D). Путем интеграции этого датчика деформации в резиновую перчатку была изготовлена ​​прототипная перчатка для обработки данных для обнаружения изгибающих движений пальцев, и такие растягиваемые тензодатчики могут стабильно и надежно различать каждый небольшой изгиб со сверхбыстрым откликом в субсекундном масштабе (рис.7.5E). Более того, Hu et al. продемонстрировали, что пленки на основе УНТ могут выдерживать деформации до 700% с использованием специализированных подложек (85) , что значительно расширяет область применения тензодатчиков.

Рисунок 7.5. Демонстрации использования тензодатчиков для обнаружения движения человека. (A) Основные этапы изготовления тензодатчика с однослойной углеродной нанотрубкой (SWCNT). (B) Относительное изменение сопротивления в зависимости от деформации для тензодатчика [выровненные углеродные нанотрубки (CNT), , красные, (серые в печатных версиях)], произвольно ориентированные CNT (, синие, (темно-серые в печатных версиях)) и обычные металлическая тонкая пленка (черная).(C) Датчик деформации, прикрепленный к чулку, и относительные изменения сопротивления в зависимости от времени для движения колена (83) . (D) Емкостный отклик тензодатчика, изготовленного из УНТ / полидиметилсилоксана (ПДМС), как при загрузке ( красных кружков, (серый в печатных версиях)) и при разгрузке ( зеленых квадратов, (светло-серые в печатных версиях)) деформации. 100%, а также линейная посадка ( синяя линия (темно-серая в версиях для печати)). (E) Прототип информационной перчатки. Вверху: фотоснимки, когда палец был постепенно согнут (I – V), а затем развернут (VI – VIII).Нижний: соответствующие емкостные отклики. Стрелка : Случайное обрыв медного провода (84) .

Части A, B и C адаптированы с разрешения Yamada, T .; Hayamizu, Y .; Yamamoto, Y .; Yomogida, Y .; Izadi-Najafabadi, A .; Futaba, D. N .; и другие. Растягивающийся датчик деформации углеродных нанотрубок для обнаружения движения человека. Nature Nanotechnology 2011 , 6 (5), 296–301, Copyright 2011 Nature Publishing Group. Части D и E адаптированы с разрешения Cai, L .; Песня, Л.; Luan, P .; Zhang, Q .; Zhang, N .; Gao, Q .; и другие. Сверхэластичные емкостные датчики деформации на основе прозрачных углеродных нанотрубок для обнаружения движения человека. Научные отчеты 2013 , 3, Copyright 2013 Nature Publishing Group.

До сих пор ряд новых материалов, включая органические полимеры и небольшие молекулы, неорганические нанопроволоки, металлические нанопроволоки и графен, находятся в прямой конкуренции с УНТ в области носимых датчиков для обнаружения движения (8,80,86–89) .Однако уникальные преимущества (такие как высокая собственная проводимость, технологичность раствора, гибкость и возможность производства при низкой стоимости) УНТ по-прежнему делают их одними из идеальных кандидатов для различных гибких датчиков деформации в ближайшем будущем.

Измерение деформации тензодатчиками

Деформацию можно измерить несколькими методами, но наиболее распространенным является тензодатчик. Электрическое сопротивление тензодатчика изменяется пропорционально величине напряжения в устройстве.Самым распространенным тензодатчиком является металлический тензодатчик. Металлический тензодатчик состоит из очень тонкой проволоки или, чаще, металлической фольги, расположенной в виде сетки. Сетчатый рисунок максимизирует количество металлической проволоки или фольги, подверженной деформации в параллельном направлении. Сетка приклеивается к тонкой основе, называемой держателем, которая прикрепляется непосредственно к образцу для испытаний. Таким образом, напряжение, испытываемое испытуемым образцом, передается непосредственно на тензодатчик, который реагирует линейным изменением электрического сопротивления.

Рис. 3. Электрическое сопротивление металлической сетки изменяется пропорционально величине деформации, испытываемой испытываемым образцом.

Основным параметром тензорезистора является его чувствительность к деформации, количественно выражаемая как коэффициент измерения (GF). GF - это отношение частичного изменения электрического сопротивления к частичному изменению длины или деформации:

GF для металлических тензодатчиков обычно составляет около 2.Фактический GF конкретного тензодатчика можно получить у поставщика датчика или в документации на датчик.

На практике измерения деформации редко включают величины, превышающие несколько миллиштренов (например, 10 -3 ). Следовательно, чтобы измерить деформацию, вы должны точно измерить очень небольшие изменения сопротивления. Например, предположим, что испытуемый образец подвергается деформации в 500 мэ. Тензорезистор с GF 2 показывает изменение электрического сопротивления всего на 2 (500 x 10 -6 ) = 0.1%. Для манометра на 120 Ом это изменение составляет всего 0,12 Ом.

Для измерения таких небольших изменений сопротивления конфигурации тензодатчиков основаны на концепции моста Уитстона. Общий мост Уитстона, показанный на рисунке 4, представляет собой сеть из четырех резистивных плеч с напряжением возбуждения V EX , которое прикладывается к мосту.

Рис. 4. Тензодатчики сконфигурированы в схемах моста Уитстона для обнаружения небольших изменений сопротивления.

Мост Уитстона является электрическим эквивалентом двух параллельных цепей делителя напряжения. R 1 и R 2 составляют одну схему делителя напряжения, а R 4 и R 3 составляют вторую схему делителя напряжения. Выходной сигнал моста Уитстона, Vo , измеряется между средними узлами двух делителей напряжения.

Из этого уравнения видно, что когда R 1 / R 2 = R 4 / R 3 , выходное напряжение В O равно нулю.В этих условиях считается, что мост уравновешен. Любое изменение сопротивления в любом плече моста приводит к ненулевому выходному напряжению. Следовательно, если вы замените R 4 на рис. 4 на активный тензодатчик, любые изменения сопротивления тензодатчика приведут к дисбалансу моста и получению ненулевого выходного напряжения, которое является функцией деформации.

Тензодатчик | инструмент | Britannica

Тензодатчик , устройство для измерения изменений расстояний между точками твердых тел, возникающих при деформации тела.Тензодатчики используются либо для получения информации, на основе которой могут быть рассчитаны напряжения (внутренние силы) в телах, либо в качестве показывающих элементов на устройствах для измерения таких величин, как сила, давление и ускорение.

До 1930-х годов в большинстве тензодатчиков использовались составные механические рычажные системы или зеркала и оптические рычаги. Обычными были увеличения от 1200 до 1, и были измерены деформации всего около 1 микрона (0,00005 дюйма). Калибровочная длина этих инструментов составляла от 1 / 2 до 1 дюйма.(1 1 / 4 до 2 1 / 2 см), а их сравнительно большой размер и вес сделали их неспособными точно реагировать на колебания деформации, возникающие в результате динамической нагрузки.

Тензорезистор - ценный инструмент в области экспериментального анализа напряжений. Он работает по принципу, обнаруженному британским физиком Уильямом Томпсоном (позже лордом Кельвином) в 1856 году, что электрическое сопротивление медной или железной проволоки изменяется, когда проволока либо растягивается, либо сжимается.

Калибр, показанный на рисунке, состоит из отрезка очень тонкой проволоки, скрученной в виде сетки и скрепленной между двумя листами очень тонкой бумаги. Он прочно приклеен (приклеен) к поверхности, на которой должна быть измерена деформация, и запитывается электрическим током. Когда деталь деформируется, датчик следует за любым растяжением или сжатием поверхности, и его сопротивление соответственно изменяется. Это изменение сопротивления усиливается и преобразуется в деформацию после надлежащей калибровки.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Проволочные сетки были первой коммерческой формой измерителя сопротивления; теперь они производятся в виде плоской фольги с помощью печатных технологий в виде сетки на пластиковой основе.

Измерители сопротивления изготавливаются различных форм, размеров и типов, в основном размером с почтовую марку; доступны модели с длиной от 0,015 дюйма (0,038 см) и с малой деформацией до 0.Может быть обнаружено 000001 дюйм на дюйм. Эти датчики можно использовать на поверхности практически любого твердого материала или врезать внутрь бетона; будучи легкими, они особенно подходят для измерения быстро меняющихся деформаций и деформаций вращающихся валов.

Измерители сопротивления

могут быть классифицированы как преобразователи, то есть , устройства для преобразования механического смещения в электрический сигнал.

Двумя другими методами измерения деформации объекта являются фотоупругость и голография с анализом напряжений.Фотоупругость обеспечивает визуальный метод наблюдения за деформацией объекта путем просмотра эффектов поляризованного света на материале с двойным преломлением (двойным преломлением), прикрепленном к объекту. Когда тестируемый объект подвергается нагрузке, полосы в материале с двойным лучепреломлением представляют области деформации внутри объекта. Нагрузочная голография также позволяет непосредственно визуально наблюдать деформацию объекта. Голограмма объекта накладывается на объект. Пока исходный объект и голограмма совпадают, ничего не наблюдается.Однако, если объект подвергается стрессу, образуются узоры бахромы, по которым можно определить нагрузку на объект.

Как работают тензодатчики - Объясните, что материал

II Ваш дом может обрушиться? Это было землетрясение? Воля этот самолет на самом деле летает? Это лишь некоторые из вопросов, которые вы может учиться с помощью небольшого удобного устройства, называемого тензодатчиком (иногда пишется «калибр»). Это удобный способ измерить, сколько материала меняет форму, когда на него действует сила.Тензодатчики варьируются от от безмерно простых до дьявольски сложных, но все они очень полезно для ученых и инженеров. Давайте посмотрим внимательнее как они работают!

Фото: Этот лабораторный прибор предназначен для проверки прочности материала путем его медленного разрыва. Тензодатчики, прикрепленные к материалу (в данном случае куску алюминия в центре), позволяют ученым изучать напряжения и деформации при его деформации. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Что такое штамм?

Вы в стрессе? Вы чувствуете напряжение? Когда мы говорим о "стресс" и "напряжение" в повседневной жизни мы используем два слова взаимозаменяемо. Но в науке и технике эти два слова имеют очень точные и очень разные значения:

Напряжение - это мера того, какое внутреннее давление находится в материале, когда на него действует сила. Чем больше сила или тем меньше площадь над которым он действует, тем больше вероятность того, что материал собирается деформироваться (изменить форму).Так же, как давление, мы измеряем стресс, разделив силу, действующую на область, в которой она действует больше, поэтому напряжение = сила / площадь.

Напряжение - это то, что происходит, когда результат стресса. Если материал подвергается воздействию силы, он часто меняет форму и становится немного длиннее (если вы его потянули отдельно) или короче (если вы сдвинули их вместе). Напряжение определяется как изменение длины, создаваемое силой, деленное на исходная длина материала. Так что, если вы потянете кусок длиной 10 см эластичный и растягивается на 1 см, напряжение 0.1.

Иллюстрация: Сравнение концепций напряжения и деформации. Вверху: напряжение: если вы приложите тянущее усилие к стержню с определенной площадью поперечного сечения, вы создадите определенное напряжение. Если вы приложите ту же силу к грифу, занимающему половину площади, вы произведете вдвое большее напряжение. Внизу: Растяжение: Если вы не применяете силу к грифу, вы вообще не растягиваете его. Приложите определенную силу, и вы увеличите ее длину на определенную величину, создав определенное напряжение. Если вы приложите больше силы, чтобы удвоить удлинение, вы произведете вдвое большую деформацию (при условии, что материал ведет себя красивым, более простым и линейным образом).

Материалы под напряжением

Различные материалы ведут себя по-разному при одинаковых условиях. количество стресса. Если натянуть резиновую ленту, она соответственно тянется; снять стресс, и группа вернется в свое предыдущая форма. Когда материалы возвращаются к своей первоначальной форме и размер после снятия сил напряжения, мы говорим, что они претерпели упругая деформация; многие материалы ведут себя так, включая резину, некоторые пластмассы и многие металлы (которые, возможно, удивлены тем, что они идеально эластичны при очень малых усилиях. вовлеченный).В конце концов, эластичные материалы достигают точки, в которой они не может справиться с лишним стрессом и постоянно растягивается. Этот вид изменение называется пластической деформацией. (Обратите внимание, что правильное значение пластика - это то, что относительно меняет форму с легкостью. Вот почему пластмассы называют пластиками: они легко поддаются обработке. при изготовлении отливаются в различные формы.)

Фото: НАСА использует тензодатчики для измерения того, что происходит внутри крыла самолета. На главном фото показан крупный план; на небольшой вставке справа показано уменьшенное изображение с большим контекстом.Фото любезно предоставлено Центром летных исследований НАСА Армстронг.

Если вы инженер, напряжения и деформации невероятно высоки. важный. Если вы проектируете что-нибудь из автомобильного двигателя или мост к ветряной турбине или крылу самолета, вы знаете, что на него будут воздействовать довольно большие силы. Могут ли материалы, которые вы хотите использовать противостоять этим силам? Будут ли они упруго деформироваться крошечными количества и безопасно вернуться к исходной форме и размеру? Будут ли они распадаться после повторяющихся нагрузок и деформаций в процессе например усталость металла (когда повторяющаяся деформация вызывает металл ослабнет и внезапно сломается).Вам нужно что-то использовать сильнее на всякий случай? А как именно узнать? Ты можете сделать свои расчеты в лаборатории и попытаться выяснить это в продвигать. Вы даже можете создавать сложные компьютерные модели, чтобы помочь ты. Но верный способ узнать, каковы материалы справиться с давлением - это использовать тензодатчики для измерения их вести себя, когда на них действуют реальные силы.

Типы тензодатчиков

Существует пять основных типов тензодатчиков: механические, гидравлические, электрические, оптические и пьезоэлектрические.Давайте сравним, как они работают.

Механический

Предположим, у вас образовалась трещина в стене вашего дома из-за проседание, и вы хотите знать, становится ли хуже. Вызывать строительным инспекторам, и они, вероятно, приклеить кусок жесткого оргстекла пластик разлинованная линиями и шкалой прямо над трещиной. Иногда его называют монитором трещин. Вы обнаружите, что на самом деле он состоит из двух отдельных пластиковые слои. Нижний слой имеет линейчатую шкалу, а верхний слой имеет красную стрелку или указатель.Вы приклеиваете один слой к одной стороне трещина и один слой в другой, так что, когда трещина открывается, слои очень медленно скользят друг за другом, и вы можете видеть указатель перемещается по шкале. В зависимости от того, как быстро движется трещина, вы знаете, как долго вы Придется принять меры и решить вашу проблему!

Фото: простой механический монитор трещин. Вы видите, как красное перекрестие перемещается по шкале по мере того, как трещина расширяется. Такие детекторы производят такие компании, как Avongard; вы можете найти другие бренды, выполнив поиск по запросу "crack monitor" в вашей любимой поисковой системе или на аукционе.

Некоторые механические тензодатчики еще более грубые. Вы просто приклеиваете кусок пластиком или стеклом по трещине и подождите, пока оно разобьется, когда здание движется.

Гидравлический

Одна из проблем тензодатчиков - обнаружение очень малых деформаций. Вы можете представить себе, например, ситуация, когда ваш дом медленно оседает, но движение настолько мало, что не будет появиться - возможно, до тех пор, пока не будет нанесен ущерб. С помощью простого детектора трещин, такого как описанные выше, требуется 1 мм движения здания. для перемещения на 1 мм поверхности детектора трещин.Но что, если мы хотим обнаружить движения меньшего размера, которые не отображаются на шкале? В этом случае нам действительно нужен тензодатчик. с рычагом , который усиливает деформацию, поэтому даже небольшое движение детектирующего элемента вызывает очень большое и легко измеримое перемещение указателя по шкале.

Гидравлические детекторы предлагают решение и работают как простые шприцы. Шприцы - это, по сути, гидравлические поршни, где небольшое движение жидкости в большом поршне (часть, которую вы нажимаете пальцем) вызывает гораздо большее движение жидкости в маленьком поршне, прикрепленном к нему (игле, через которую выходит жидкость).Легко увидеть, как это можно использовать в тензометрическом датчике: вы просто подключаете свой большой поршень к тому, что создает напряжение, и используете меньший поршень в меньшей трубке, отмеченной шкалой, чтобы указать, сколько движения произошло. . Относительный размер поршней определяет, насколько масштабируется движение, которое вы пытаетесь обнаружить. Обычно гидравлические тензодатчики, подобные этому, увеличивают перемещение примерно в 10 раз и обычно используются в геологии и науках о Земле.

Иллюстрация: простой пример гидравлического тензодатчика.Деформация, которую вы хотите измерить, нажимает на зеленую кнопку (вверху слева). Это заставляет большой широкий поршень (желтый, 55) попасть в гидравлический цилиндр (красный, 56), выдавливая захваченную жидкость (синий) через узкую трубу. Это гидравлический принцип в действии: крошечные движения зеленой кнопки и желтого поршня усиливаются в гораздо более крупные движения из-за узости трубки. Жидкость течет в свернутую спиралью трубку Бурдона (оранжевая, 83), которая разворачивается в зависимости от давления внутри нее, натягивая рычажный механизм (темно-синий, 84, 85), изменяя перекрытие между парой индукционных катушек, чтобы они отправить более или менее электрический ток в цепь.Таким образом, сила нажатия на зеленую кнопку преобразуется в измеряемый электрический сигнал. Из патента США 2600453: Ричард Вейнгарт, способ и устройство для регулирования нагрева в процессах горячей обработки. 17 июня 1952 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Электрическое сопротивление

Если вы проектируете что-то вроде крыла самолета, обычно вы необходимо проводить более сложные измерения (и многие другие их), чем позволяет простой механический тензодатчик.Ты можешь хотите измерить деформацию при взлете, например, когда двигатели развивают максимальную тягу. Вы не можете немного придерживаться пластиковые тензодатчики на крыло и выйдите, чтобы измерить их во время полета! Но вы можете использовать электрические тензодатчики, чтобы то же самое с бортового регистратора в кабине.

Фото: два электрических тензодатчика крупным планом. Вы можете ясно видеть лабиринтные схемы проводки на фольгированной основе. Они изменяют форму, вызывая изменение сопротивления проводов, когда фольга изгибается под действием напряжений и деформаций.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Самые распространенные электрические тензодатчики - тонкие, полосы фольги прямоугольной формы с лабиринтной разводкой на к ним ведет пара электрических кабелей. Ты наклеиваешь фольгу на материал, который вы хотите измерить, и подключите кабели к вашему компьютер или цепь контроля. Когда материал ты учишься натянута, полоска фольги очень немного погнута формы и лабиринтные провода либо растянуты в стороны (так что их провода растянуты немного тоньше) или сдвинуты вместе (так провода сдвигаются и становятся немного толще).Изменение ширина металлической проволоки изменяет ее электрическое сопротивление, потому что это электронам труднее переносить электрические токи по более узким проводам. Итак, все, что вам нужно сделать, это измерить сопротивление (обычно используя мост Уитстона), и при небольшом соответствующем преобразовании можно рассчитать деформацию. Если задействованные силы малы, деформация будет упругой, и тензодатчик в конечном итоге возвращается к своей первоначальной форме - так что вы можете продолжать измерения в течение определенного периода времени, например, во время испытательного полета прототипа самолет.

Подобные тензодатчики сопротивления

были изобретены в 1938 году профессором Массачусетского технологического института. Артур Руге (1905–2000) до помощь в обнаружении землетрясений.

Иллюстрация: Справа: иллюстрация оригинального тензодатчика электрического сопротивления Артура Руге из патента США, который он подал в сентябре 1939 года. Он состоит из проводящей металлической нити (желтой), натянутой вперед и назад между парой гребенчатых опор (синий) и подключен к контактам (красный), которые можно подключить в цепь.При изменении деформации нить деформируется, и ее сопротивление повышается или понижается; измерение сопротивления - это способ косвенного измерения деформации. Датчик включает в себя вторую аналогичную нить накала (оранжевого цвета), которую можно использовать для компенсации любых изменений сопротивления, вызванных исключительно изменениями температуры. Идея состоит в том, чтобы выбрать разные материалы для двух нитей, чтобы изменения их температуры нейтрализовали друг друга. Руге сделал свои нити из чувствительных к деформации сплавов, таких как Advance (медь-никель) и нихром (никель-хром).Из патента США 2 350 972: тензодатчик Артура К. Руге, 6 июня 1944 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Оптический

Некоторые материалы меняют свои оптические свойства (то, как они пропускают или отражают свет), когда они подвергаются нагрузкам и деформациям. Хорошими примерами являются стекло и пластмассы. Хотя стекло является удивительно полезным и универсальным материалом, оно хрупкое и хрупкое и потенциально очень опасно: если оно подвергается слишком большой нагрузке, оно может внезапно треснуть или расколоться без предупреждения.Это могло быть настоящей проблемой для чего-то вроде зеркального стекла витрины или лобового стекла автомобиля. Один из способов определить деформацию стекла - направить на него поляризованный свет под углом. Часть света будет отражаться, а часть передаваться; относительное количество прошедшего и отраженного света будет меняться в зависимости от того, насколько сильно деформировано стекло. Измеряя количество отраженного света, мы можем точно измерить деформацию стекла.

Изображение: оптический датчик деформации, вид сбоку (вверху) и сверху (внизу), работает аналогично устройству, называемому полярископом (или поляриметром).Он состоит из двух полых трубок (серые 1,2), расположенных под углом к ​​стеклу (зеленого цвета). Мощный свет (синий, 6) направляет сфокусированный луч (желтый) на стекло через поляризационный фильтр (красный, 8). В зависимости от того, натянуто ли стекло и насколько сильно, часть света отражается от поверхности стекла через второй фильтр (оранжевый, 9) и попадает на фотоэлемент (фиолетовый, 14). Это преобразует свет в электрический сигнал, заставляя иглу подниматься или опускаться в амперметр (синий, 15).Чем больше нагрузка на стекло, тем больше отражается света и тем выше показания амперметра. Из патента США 2119577: Тензодатчик и метод измерения деформации в стекле Сэмюэля МакК. Грей, 7 июня 1938 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Пьезоэлектрический

Некоторые типы материалов, включая кристаллы кварца и различные типы керамики, по сути, являются «естественными» тензодатчиками. Если вы толкаете и тянете их, они генерируют крошечные электрические напряжения между их противоположными лицами.Это явление называется пьезоэлектричество (произносится как «пи-айыы-зо электричество»), и это, вероятно, наиболее известно как способ создания хронометража сигнал в кварцевых часах. Измерьте напряжение от пьезоэлектрического датчик, и вы можете очень просто рассчитать деформацию. Пьезоэлектрический тензодатчики являются одними из самых чувствительных (примерно в 1000 раз больше, чем более простые типы) и надежны и выдерживают годы многократного использования. (Иногда их называют пьезоэлектрические преобразователи, поскольку они преобразуют механические энергия в электрическую энергию.)

Фото: Как работает пьезоэлектрический тензодатчик. Прикрепите его к тестируемому объекту, который может быть простой стальной балкой (серый, 1). Датчик представляет собой плоский кристалл (синий, 3) с двумя параллельными поверхностями, к которым прикреплены электроды (красного и оранжевого цвета, 4 и 5), прикрепленные к контактам (желтый, 6 и 7), которые выходят на внешнюю цепь и какой-то метр. Нижняя грань кристалла (красная) очень прочно связана цементом (8) с испытуемым образцом. По мере деформации образца кристалл также деформируется, создавая небольшое напряжение между его верхней и нижней гранями при изменении его формы.Чем больше деформация, тем больше напряжение, поэтому измерение напряжения - очень точный способ измерения деформации. Из патента США 2,558,563: пьезоэлектрический тензодатчик, изготовленный Уильямом Янссеном, General Electric, 26 июня 1951 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Другие типы

Бесстрашные инженеры всегда открывают для себя новые и лучшие способы решения задач, в том числе измерение напряжения. Появление новых материалов вдохновило на разработку некоторых гениальных типов детекторов деформации, в том числе гибкие с использованием графена и краски из квантовых точек.

Пьезо и тензодатчик | Kistler

В чем разница между пьезоэлектрическими датчиками и датчиками на основе тензодатчиков?

Практически все измерения силы могут выполняться либо датчиками на основе тензодатчиков, либо пьезоэлектрическими датчиками. Все остальные принципы измерения занимают лишь самые маленькие ниши на этом рынке. Выбор подходящего принципа измерения сильно зависит от требований и приоритетов пользователя: прибл.80 процентов всех измерительных задач можно решить с помощью как тензометрических датчиков, так и пьезоэлектрических датчиков.

Пьезоэлектрический принцип: захват электрического заряда

Сила, приложенная к пьезоэлектрическому кристаллу, вызывает сдвиг заряда на молекулярном уровне и в структуре решетки. Этот электрический заряд улавливается поверхностью кристалла и преобразуется в сигнал напряжения с помощью так называемого усилителя заряда.

Преимущество:

Деформация чрезвычайно мала, поскольку эффект заряда вызывается сдвигами внутри атомной структуры.Это позволяет создавать чрезвычайно жесткие конструкции с высокими собственными частотами. Это идеально подходит для регистрации очень быстрых или высокочастотных событий измерения.

Недостаток:

Электрический заряд очень изменчив. Там, где нет идеальной изоляции, заряд со временем теряется. Это затрудняет длительные стабильные измерения, особенно если вы хотите измерить небольшие силы. Кроме того, пьезоэлектрический датчик гораздо больше подвержен изменениям температуры.

Принцип тензодатчика: регистрация изменения электрического сопротивления, вызванного упругой деформацией

Сила прилагается к корпусу пружины, который деформируется пропорционально приложенной силе.Эта деформация снова вызывает сжатие или растяжение прикрепленных тензодатчиков и, таким образом, изменение их электрического сопротивления. Используя простую электрическую измерительную мостовую схему, можно сгенерировать полезный сигнал напряжения.

Преимущество:

Измерения стабильны в течение длительного времени, а изменения температуры лучше компенсируются. Могут быть реализованы датчики с очень высокой точностью.

Недостаток:

Качество регистрации сигнала улучшается с увеличением степени упругой деформации тензодатчиков.Это означает, что его структура довольно мягкая, с низкой собственной частотой, что не подходит для более быстрых измерений. Из-за деформации усталость материала и перенапряжение являются дополнительными важными аспектами этого принципа измерения.

Подробнее о пьезоэлектрическом эффекте.

Датчики, преобразователи | Тензодатчики

прямоугольная розетка .5% OHRA000 9033 9033 ± 5% Micro-Measurements (подразделение Vishay Precision Group) 903 Подразделение Vishay Precision Group) 1.00 дюймов (25,4 мм) 9033 9034 Bend Sensor Линейный 9006 Активный мешок 9033 9033 9034 Bend Sensor Линейный 9033 9033 9034 Датчик изгиба Линейный

212,78 долл. США *

82 - Немедленные

90 Измерения (подразделение Vishay Precision Group) $ 87,04000

Объемный

57000

FLEX SENSOR 10K OHM 112.24MM

$ 22.

358 - Непосредственно

Spectra Symbol Spectra Symbol 1 9303 Spectra Symbol 1 930 -

Навалом

Активный - - 10 кОм ± 30% 3.75 дюймов (95,25 мм) - 4,41 дюйма (112,0 мм) - - 0,25 дюйма (6,35 мм) -31 ~ 176 ° F (-35 ~ 80 ° C)

30,49 долл. США -ND

C5K

Коробка

Активный Линейный ± 1.5% 350 Ом ± 0,3% 0,030 дюйма (0,76 мм) 0,095 дюйма (2,41 мм) 0,12 дюйма (3,1 мм) 0,063 дюйма (1,60 мм) 0,063 дюйма (1,60 мм) ) 0,10 дюйма (2,6 мм) -100 ~ 400 ° F (-75 ~ 205 ° C)

$ 68.20000

138 - Немедленно

компании Vishay Precision Group) Micro-Measurements (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-1063-ND

C5K

Коробка

Активная 350 Ом ± 0,5% 0,014 дюйма (0,36 мм) на секцию 0,071 дюйма (1,81 мм) 0,09 дюйма (2,2 мм) 0,012 дюйма (0,30 мм) на секцию 0,143 "(3,63 мм) 0,15" (3,9 мм) -100 ~ 400 ° F (-75 ~ 205 ° C)

ДАТЧИК ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

$ 111,670003

$ 111,670003

- Немедленные

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-MMF403929-ND

* 04 Bulk Активный - - - - - - - - - - -
9303

169 долларов США.44000

29 - Немедленно

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-1058-ND

3 C

Коробка

Активный Линейный ± 3% 350 Ом ± 0,3% 0,126 дюйма (3,20 мм) 0,205 дюйма (5,20 мм) 0,28 дюйма (7,1 мм) 0.100 дюймов (2,54 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,16 дюйма (4,1 мм) -60 ~ 180 ° F (-51 ~ 80 ° C)

ДАТЧИК ДАТЧИКА 350 ОМ ЛИНЕЙНЫЙ 10PC

178.20000

44 - Немедленно

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

9-000 ND

C4A

Box

Active Linear ± 3% 350 Ом ± 0.3% 0,235 дюйма (5,97 мм) 0,301 дюйма (7,64 мм) 0,37 дюйма (9,4 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,18 дюйма (4,6 мм) -60 ~ 180 ° F (-51 ~ 80 ° C)

ДАТЧИК 350 ОМ СДВИГ 1 = 5PC

$ 220.92000

117 - Немедленные Микро измерения ( Подразделение Vishay Precision Group)

Micro-Measurements (Подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-MMF404956-ND

CEA

Навалом

Активный сдвиг 350 Ом ± 0.4% 0,187 дюйма (4,75 мм) на секцию 0,560 дюйма (14,22 мм) 0,63 дюйма (15,9 мм) 0,150 дюйма (3,81 мм) на секцию 0,320 дюйма (8,13 мм) 0,39 дюйма (9,8 мм) -100 ~ 350 ° F (-75 ~ 175 ° C)

ДАТЧИК ДАТЧИКА 350 ОМ СДВИГ 1 = 5PC

$ 434,10000

59303

Micro-Measurements (Division Vishay Precision Group)

1

1033-MMF404946-ND

CEA

Bulk

Активные ножницы / Крутящий момент ± 5% 350 Ом ± 0.4% 0,250 дюйма (6,35 мм) на секцию 0,820 дюйма (20,83 мм) 0,96 дюйма (24,4 мм) 0,120 дюйма (3,05 мм) на секцию 0,700 дюйма (17,78 мм) 0,80 дюйма (20,3 мм) -100 ~ 350 ° F (-75 ~ 175 ° C)

ДАТЧИК ДАТЧИКА 350 ОМ ЛИНЕЙНЫЙ 10PC

$ 176,00000

26 - Немедленно 19 90-303 Измерения (подразделение Vishay Precision Group)

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-1051-ND

C4A

Box

Active Line ± 3% 350 Ом ± 0.3% 0,060 дюйма (1,52 мм) 0,144 дюйма (3,66 мм) 0,22 дюйма (5,6 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,16 дюйма (4,1 мм) -60 ~ 180 ° F (-51 ~ 80 ° C)

ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫЙ 120 ОМ 10PC

$ 188,10000

28 - Немедленные измерения

Micro Vishay Precision Group) Micro-Measurements (Подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-1053-ND

C4A

Box

Активный линейный 120 Ом ± 0.3% 0,126 дюйма (3,20 мм) 0,205 дюйма (5,20 мм) 0,28 дюйма (7,1 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,16 дюйма (4,1 мм) -60 ~ 180 ° F (-51 ~ 80 ° C)

ДАТЧИК ТРОЙНИК 350 Ом 1 = 5PC

$ 221,16000

67 - Немедленные измерения

Micro-Measurements (Подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-1003-ND

CEA

Bulk

Active Тройник 3% 350 Ом ± 0.5% 0,062 дюйма (1,57 мм) на секцию 0,235 дюйма (5,97 мм) 0,33 дюйма (8,3 мм) 0,120 дюйма (3,05 мм) на секцию 0,235 дюйма (5,97 мм) 0,33 дюйма (8,3 мм) -100 ~ 150 ° F (-75 ~ 65 ° C)

СТАНДАРТНЫЙ ДАТЧИК ИЗГИБА 1 ДЮЙМ

$ 5,36000

442 - Немедленно

FlexPoint

1

2514-1000-0101-ND

Датчик изгиба®

Сумка

Активный Линейный - - - - - - - 0,28 дюйма (7,1 мм) -31 ~ 185 ° F (-35 ~ 85 ° C)

ДАТЧИК ИЗГИБА В НАПРАВЛЕНИИ 1 ДЮЙМ

$ 8,66000

1,987 - Немедленно

FlexPoint FlexPoint

1

2514-1100-0101-ND

- - - - - 1.15 дюймов (29,2 мм) - - 0,36 дюйма (9,1 мм) -40 ~ 194 ° F (-40 ~ 90 ° C)

СТАНДАРТНЫЙ ДАТЧИК ИЗГИБА 2 ДЮЙМА

$ 8,73000

485 - Немедленно

FlexPoint FlexPoint

1

2514-2000-0201-ND

Bend Sensor® 9 Active - - - - - 2.00 дюймов (50,8 мм) - - 0,28 дюйма (7,1 мм) -31 ~ 185 ° F (-35 ~ 85 ° C)

СТАНДАРТНЫЙ ДАТЧИК ИЗГИБА 3 ДЮЙМА

$ 11,19000

0 - Немедленно

FlexPoint FlexPoint

1

2514-3000-0301-ND

Bend Sensor® Line - - - - - 3.00 дюймов (76,2 мм) - - 0,28 дюйма (7,1 мм) -31 ~ 185 ° F (-35 ~ 85 ° C)

ДАТЧИК ИЗГИБА В НАПРАВЛЕНИИ 2 ДЮЙМА

$ 14,85000

1,985 - Немедленно

FlexPoint FlexPoint

1

2514-2200-0201-ND

- - - - - 2.15 дюймов (54,6 мм) - - 0,36 дюйма (9,1 мм) -40 ~ 194 ° F (-40 ~ 90 ° C)

ДАТЧИК ИЗГИБА ДВИЖЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ 3 ДЮЙМА

$ 19,27000

1,985 - Немедленно

FlexPoint FlexPoint

1

2514-3300-0301-ND

- - - - - 3.15 дюймов (80,0 мм) - - 0,36 дюйма (9,1 мм) -40 ~ 194 ° F (-40 ~ 90 ° C)

ДАТЧИК ДАТЧИКА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ 9030 9

Навалом

Активный - - - - - - - - - - - - -13-125LT-350 ДАТЧИКИ (1

71.68000

76 - Немедленно

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-1041-ND

C

Большой объем

Активный Тройник Розетка ± 3% 350 Ом ± 0,6% 0,125 дюйма (3,18 мм) 0,243 дюйма (6,17 мм) 0,29 дюйма (7,4 мм) 0,29 дюйма 0.150 дюймов (3,81 мм) 0,340 дюйма (8,64 мм) 0,40 дюйма (10,2 мм) -60 ~ 180 ° F (-50 ~ 80 ° C)

C2K-06-G1350 -350 / SP70 STACKED RO

$ 103.20000

85 - Немедленные

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

132

90

1033-1044-ND

C2K

Навалом

Активный Сложенная розетка ± 1.5% 350 Ом ± 0,8% 0,039 дюйма (1,00 мм) на секцию 0,144 дюйма (3,66 мм) 0,20 дюйма (5,1 мм) 0,045 дюйма (1,14 мм) на секцию 0,147 "(3,73 мм) 0,20" (5,1 мм) -60 ~ 150 ° F (-50 ~ 65 ° C)

ДАТЧИК ЛИНЕЙНОЙ 350OHM 5PK

$ 106,85000

9
Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-CEA-05-250UWA-350-ND

CEA

Большой объем

Активный Линейный ± 5% 350 Ом ± 0.3% 0,250 дюйма (6,35 мм) 0,450 дюйма (11,43 мм) 0,55 дюйма (14,0 мм) 0,180 дюйма (4,57 мм) 0,180 дюйма (4,57 мм) 0,27 дюйма (6,9 мм) -103 ~ 347 ° F (-75 ~ 175 ° C)

$ 64,45 000

9 - Немедленно

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group18) 90-303

1

1033-1067-ND

C5K

Box

Active Прямоугольная розетка ± 1.5% 350 Ом ± 0,5% 0,014 дюйма (0,36 мм) на секцию 0,071 дюйма (1,81 мм) 0,09 дюйма (2,2 мм) 0,012 дюйма (0,30 мм) на секцию 0,143 "(3,63 мм) 0,15" (3,9 мм) -100 ~ 400 ° F (-75 ~ 205 ° C)

ДАТЧИК 350 ОМ ЛИНЕЙНЫЙ 1 = 5PC

57 - Немедленно

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-MMF404326-ND

- 9 Активный - - - - - - - - - - -

28 - Немедленно

Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group) Микро-измерения (подразделение Vishay Precision Group)

1

1033-1064-ND

C

Коробка

Active Прямоугольная розетка ± 1,5% 350 Ом ± 0,5% 0,014 дюйма (0,36 мм) на сечение 0,071 дюйма (1,81 мм) 0.09 дюймов (2,2 мм) 0,012 дюйма (0,30 мм) на секцию 0,143 дюйма (3,63 мм) 0,15 дюйма (3,9 мм) -100 ~ 400 ° F (-75 ~ 205 ° C)

ДАТЧИК 350 ОМ ЛИНЕЙНЫЙ 10PC

$ 154,66

1

1033-1057-ND

C4A

Коробка

Активный Линейный ± 3% 350 Ом ± 0.3% 0,126 дюйма (3,20 мм) 0,205 дюйма (5,20 мм) 0,28 дюйма (7,1 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,100 дюйма (2,54 мм) 0,16 дюйма (4,1 мм) -60 ~ 180 ° F (-51 ~ 80 ° C)

как работают датчики - тензодатчик


ШТАМ ДАТЧИК



Штамм манометр используется в течение многих лет и является основным датчиком элемент для многих типов датчиков, включая датчики давления, тензодатчики, датчики крутящего момента, датчики положения и т. д.

Большинство тензодатчиков - фольговые, доступны в широком ассортименте формы и размеры для различных областей применения. Они состоят шаблона из резистивной фольги, которая закреплена на основе материал. Они работают по принципу, что по мере того, как фольга подвергается к стрессу сопротивление фольги изменяется определенным образом.

Штамм датчик подключен к цепи моста Уитстона с помощью комбинации четырех активных датчиков (полный мост), двух датчиков (полумост),
или, реже, одноколейный (четверть моста).В половине и четверть круга, мост выполнен с точностью резисторы.

Полный Мост Уитстона возбуждается стабилизированным источником постоянного тока и с дополнительной электроникой кондиционирования, может быть обнулен на нулевая точка измерения. Поскольку напряжение приложено к склеенному тензодатчик, происходит изменение сопротивления и дисбаланс мост Уитстона.

Это приводит к выходному сигналу, связанному со значением напряжения. Как сигнал значение небольшое, (обычно несколько милливольт) формирование сигнала электроника обеспечивает усиление для увеличения уровня сигнала от 5 до 10 вольт, подходящий уровень для подключения к внешним системы сбора данных, такие как регистраторы или сбор данных с ПК и системы анализа.

Некоторые из доступно множество шаблонов манометров

Большинство производителей тензодатчиков предлагают широкий диапазон различных
шаблоны для широкого спектра приложений в исследованиях и промышленный
проекты.

Они также поставляют все необходимые аксессуары, включая подготовку материалы, клеящие вещества, бирки для соединений, кабель и т. д.В соединение
тензодатчиков - это навык, и предлагаются курсы обучения некоторыми поставщиками.
Есть также компании, которые предлагают склеивание и калибровку. услуги,
либо как внутренняя, либо на месте обслуживания.

Подробнее о тензодатчик ...
Если полоса токопроводящего металла растягивается, она станет тоньше и дольше, оба изменения приводят к увеличению электрического сопротивление сквозное.И наоборот, если полоска проводящего металла находится под сжимающим усилием (без потери устойчивости), он будет расширять и сокращать. Если эти напряжения удерживаются в пределах упругого предел металлической полосы (чтобы полоса не постоянно деформировать) полосу можно использовать как измерительный элемент для физических сила, величина приложенной силы, полученная при измерении ее сопротивление.

Такое устройство называется тензодатчиком.Часто используются тензодатчики
в исследованиях и разработках в области машиностроения для измерения напряжения, создаваемые машинами. Тестирование компонентов самолета это одна из областей применения, крошечные полоски тензорезистора приклеиваются к структурные элементы, связи и любой другой критический компонент планера для измерения напряжения. Большинство тензодатчиков меньше чем почтовая марка, и выглядят они примерно так:


Штамм жилы датчика очень тонкие: если из круглой проволоки, то около
Диаметр 1/1000 дюйма.В качестве альтернативы, тензометрические проводники может быть
тонкие полоски металлической пленки, нанесенные на непроводящую подложку материал называется носителем. Последняя форма тензодатчика представлен на предыдущем рисунке. Название "скреплено" датчик »дается тензодатчикам, приклеенным к большему конструкция под напряжением (так называемый образец для испытаний). приклеивание тензодатчиков к испытуемым образцам может показаться очень сложным. просто, но это не так.«Измерение» - это ремесло в своем собственное право, абсолютно необходимое для получения точных, стабильных измерения деформации. Также возможно использование несмонтированного Калибровочная проволока протянута между двумя механическими точками для измерения напряжение, но у этой техники есть свои ограничения.

Типичная деформация Сопротивления датчиков колеблются от 30 Ом до 3 кОм (без напряжения). Это сопротивление может измениться только на доли процента
для полного диапазона усилия манометра с учетом ограничений введен
пределы упругости материала калибра и испытуемого образца.Сил
достаточно большой, чтобы вызвать большие изменения сопротивления, навсегда
деформировать испытательный образец и / или сами измерительные проводники, таким образом
разрушение манометра как измерительного прибора. Таким образом, чтобы используйте
колея поезда как практический инструмент, мы должны измерять чрезвычайно маленький
изменения сопротивления с высокой точностью.

Такой требовательный точность требует мостовой схемы измерения. В отличие от
мост Уитстона, показанный в последней главе, с использованием нулевого баланса
детектор и человек-оператор для поддержания равновесия, штамм
измерительная мостовая схема показывает измеренную деформацию в градусах дисбаланса и использует прецизионный вольтметр в центре мост для точного измерения этого дисбаланса:

Как правило, плечо реостата моста (R2 на схеме) установлено на значение, равное сопротивлению тензодатчика без приложения силы.Два передаточных рычага моста (R1 и R3) установлены равными друг с другом. Таким образом, без приложения силы к тензодатчику, мост будет симметрично сбалансирован, а вольтметр будет Укажите ноль вольт, что означает нулевую силу на тензодатчике. Поскольку тензодатчик либо сжат, либо растянут, его сопротивление будет уменьшаться или увеличиваться, соответственно, разбалансируя мост и выдача показания на вольтметре.Это расположение, с одним элементом моста, изменяющим сопротивление в ответ измеряемой переменной (механической силе), известна как четвертьмостовая схема.

Как расстояние между тензодатчиком и тремя другими сопротивлениями в мостовая схема может быть значительной, сопротивление провода имеет значительное влияние на работу схемы.Чтобы проиллюстрировать эффекты сопротивления проводов, я покажу ту же схему, но добавьте два символа резистора последовательно с тензодатчиком, чтобы представить провода:

Штамм сопротивление датчика (Rgauge) - не единственное сопротивление, равное
Измерено: сопротивление проводов Rwire1 и Rwire2, включенных последовательно с
Rgauge, также способствуют сопротивлению нижней половины реостатный рычаг моста и, следовательно, способствуют индикация вольтметра.Это, конечно, будет ложно интерпретируется измерителем как физическая нагрузка на манометр.

Пока это эффект не может быть полностью устранен в этой конфигурации, его можно свести к минимуму добавлением третьего провода, соединяющего правую часть вольтметра прямо к верхнему проводу тензодатчик:

Потому что по третьему проводу практически нет тока (из-за того, что вольтметр чрезвычайно высокое внутреннее сопротивление), его сопротивление не будет падение любого значительного напряжения.Обратите внимание, как сопротивление верхнего провода (Rwire1) был "обойден" теперь, когда вольтметр подключается непосредственно к верхней клемме тензодатчика калибра, оставляя только сопротивление нижнего провода (Rwire2), чтобы вносить вклад любое паразитное сопротивление последовательно с датчиком. Не идеальный Раствор, конечно, но вдвое лучше прошлой схемы!

Есть способ, однако, уменьшить ошибку сопротивления провода далеко за пределы только что описанный метод, а также помогает смягчить другой вид погрешность измерения из-за температуры.Плохая характеристика тензодатчиков - изменение сопротивления при изменении температура. Это свойство общее для всех проводников, некоторые больше, чем другие. Таким образом, наша четвертьмостовая схема, как показано (либо с двумя или тремя проводами, соединяющими датчик с мостом) работает как термометр так же хорошо, как и индикатор деформации.

Если все, что мы хотим сделать, это измерить деформацию, это плохо.Мы может преодолеть эту проблему, однако, используя "манекен" тензодатчик вместо R2, так что оба элемента реостата рука изменит сопротивление в той же пропорции, когда температура изменения, тем самым отменяя эффекты изменения температуры:

Резисторы R1 и R3 имеют одинаковое значение сопротивления, а тензодатчики идентичны друг другу.Без приложения силы мост должен быть в идеально сбалансированном состоянии, а вольтметр должен регистрируем 0 вольт. Оба манометра прикреплены к одному и тому же образцу для испытаний. но только один размещается в таком положении и ориентации, чтобы подвергаться физическому перенапряжению (активный датчик). Другой калибр изолирован от всех механических нагрузок и действует просто как устройство температурной компенсации («манекен»).

При изменении температуры оба датчика сопротивления изменятся. на тот же процент, и состояние баланса моста будет остаются незатронутыми. Только
дифференциальное сопротивление (разница сопротивлений между два штамма
манометры), вызванные физической силой на испытуемом образце, могут изменить
баланс моста.

Сопротивление провода не влияет на точность схемы так сильно, как раньше, потому что провода, соединяющие оба тензодатчика с мостом примерно равной длины.Поэтому верхний и нижний секции реостата моста содержат примерно такое же количество случайного сопротивления, и их эффекты имеют тенденцию отменяться:

Хотя в мостовой схеме теперь два тензодатчика, только один реагирует на механическое напряжение, поэтому мы все равно будем ссылаться на к этому расположению как четвертьмост.Однако если бы мы были взять верхний тензодатчик и расположить его так, чтобы он подвергается воздействию силы, противоположной силе нижнего датчика (т. е. когда верхний датчик сжимается, нижний датчик растягивается, и наоборот), оба датчика будут реагировать на нагрузку, и мост будет более чувствителен к приложенной силе. Этот использование известно как полумост. Поскольку оба тензодатчика увеличит или уменьшит сопротивление в той же пропорции в ответ на изменение температуры, влияние температуры изменение остается отмененным, и цепь будет страдать от воздействия минимальной температуры
погрешность измерения:

Пример о том, как пара тензодатчиков может быть прикреплена к испытательному образцу Чтобы получить этот эффект, показано здесь:

Без силы приложенные к испытательному образцу, оба тензодатчика имеют одинаковое сопротивление а мостовая схема сбалансирована.Однако при понижении к свободному концу образца приложена сила, он изогнется вниз, датчик растяжения №1 и датчик сжатия №2 на одновременно:


В приложения, где такие дополнительные пары тензодатчиков может быть прикреплен к испытательному образцу, может быть полезно сделать все четыре элемента моста «активными» на ровное большая чувствительность.
Это называется полномостовой схемой:

Оба полумоста и конфигурации с полным мостом обеспечивают большую чувствительность четвертьмостовая схема, но часто не удается склеить дополнительные пары тензодатчиков к испытуемому образцу. Таким образом, четвертьмостовая схема часто используется при измерении деформации системы.

Когда возможно, лучше всего использовать конфигурацию с полным мостом. Это правда не только потому, что он более чувствителен, чем другие, но и потому, что он линейный, а другие - нет. Четвертьмост и полумост схемы обеспечивают выходной сигнал (дисбаланс), который только приблизительно пропорционально приложенной силе тензодатчика.

Лучшая линейность или пропорциональность этих мостовых схем когда величина изменения сопротивления из-за приложенной силы равна очень мало по сравнению с номинальным сопротивлением датчика (ов).Однако с полным мостом выходное напряжение прямо пропорционально приложенной силе без приближения (при условии, что изменение сопротивление, вызванное приложенной силой, одинаково для всех четырех тензодатчики!).

В отличие от Уитстона и мосты Кельвина, которые обеспечивают измерение при условии идеального баланса и, следовательно, функционируют независимо от источника напряжение, величина источника (или «возбуждения») напряжения имеет значение в таком неуравновешенном мосту.Поэтому напрягайте измерительные мосты рассчитаны в милливольтах дисбаланса, создаваемого за вольт возбуждения на единицу измерения силы. Типичный пример для тензодатчика того типа, который используется для измерения силы в промышленных среды составляет 15 мВ / В при 1000 фунтов. То есть ровно 1000 фунтов приложенной силы (сжимающей или растягивающей), модель
мост будет разбалансирован на 15 милливольт на каждый вольт напряжение возбуждения.Опять же, такая цифра точна, если мост цепь полностью активна (четыре активных тензодатчика, по одному в каждом плечо моста), но только приблизительное для полумоста и четвертьмостовые устройства.

Тензодатчики могут быть приобретены комплектными, с обоими тензометрическими элементами и мостовые резисторы в одном корпусе, герметизированы и инкапсулированы для защиты от непогоды и оснащен механическим точки крепления для крепления к машине или конструкции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *