Strain gauges: beskrivelse, brugsanvisninger, karakteristika og vurderinger

Strain gauge transducere er apparater til omdannelse af den målte elastiske deformation af det faste legeme til et elektrisk signal. Dette sker på grund af ændringen af lederen modstand af sensoren ændrer dets geometriske dimensioner af strækning eller kompression.

Strain gauge: princippet om handling

Hovedelementet i indretningen er en strain gauge fastgjort til en elastisk struktur. Vejeceller kalibreret trinvis loading specificere stigende kraft og dermed måling af størrelsen af elektrisk modstand. Derefter, for at ændre det kan anvendes til at bestemme værdierne af ukendt belastning og deformation er proportional med det.

Afhængigt af typen af sensorer kan måles:

• magt;
• tryk;
• forskydning;
• drejningsmoment;
• acceleration.

Selv de mest avancerede kredsløbsdesign loading virkninger på trækmåleren reduceres til træk eller tryk langs sin gitter lang sektion, kaldet en base.

Hvad bruges strain gauges

De mest almindelige typer af strain gauges med ændringen i modstand under mekanisk belastning - strain gauges.

wire strain gauges

Den enkleste eksempel er et linjesegment af et tyndt tråd, som er fastgjort til undersøgelsesdetaljerne. Dens modstand er: r = pL / s, hvor p - resistivitet, L - længden, s - tværsnitsareal.

Ved den limede stykke deformeres elastisk tråd. Samtidig ændrer sine geometriske dimensioner. Ved komprimering af et tværsnit af de ledende stiger og trækstyrke - aftager. Derfor, at ændringen i modstand ændrer fortegn afhængigt af retningen af deformation. Karakteristisk er lineær.

Lav følsomhed gage ført til behovet for at øge længden af tråd i et lille område af måling. For at gøre dette, er den fremstillet i form af en spiral (gitter) af tråd, klæbet på begge sider af isoleringspladerne lak film eller papir. Til tilslutning til kredsløb med elektrisk er forsynet med to kobber terminale ledere. De svejses eller loddes til enderne af tråden helix og stærk nok til at oprette forbindelse til et elektrisk kredsløb. Strain gage fastgjort til det elastiske element eller den undersøgte del anvendelse af klæbemiddel.

Wire strain gauges har følgende fordele:

• enkel struktur;
• lineær afhængighed af deformation;
• lille størrelse;
• lille pris.

Ulemperne omfatter lav følsomhed, virkningen af omgivelsernes temperatur, behovet for beskyttelse mod fugt, anvendes kun i området for elastisk deformation.

Tråden bliver deformeret når adhæsionskraften at lime det langt overstiger den nødvendige indsats for dens forlængelse. Forholdet mellem overflade binding til tværsnitsareal bør til 160 til 200, hvilket svarer til dens diameter 0,02-0,025 mm. Det tilladt stigende til 0,05 mm. Derefter under normal drift af strain gage klæbelag ødelægges. Endvidere sensoren fungerer godt for kompression, idet filamenter af tråd integrale med klæbefolien og emnet.

folie strain gauges

Parametre og drift af folien strain gauge er de samme som for tråden. Kun materiale er en folie fremstillet af nichrom, konstantan eller titan-aluminium. fremstilling fotolitografi teknologi gør det muligt at opnå en kompleks gitter konfiguration og automatisere processen.

Sammenlignet med wire, folier strain gauges mere følsomme, mere passerede strøm bedre transmittere deformation at have en mere holdbare og hårdere tegning konklusioner.

halvleder strain gauges

Sensor følsomhed er ca. 100 gange højere end den ledning, der gør det muligt ofte at anvende dem uden forstærkere. Ulemperne er skørhed, en stor afhængighed af den omgivende temperatur og en betydelig scatter parametre.

karakteristika af strain gauges

1. Base - gitter ledningslængde (0,2-150 mm).
2. Standard modstand R - modstand (ohm 10-1000).
3. Arbejde forsyning strøm I _p - strøm, hvor gage ikke er mærkbart opvarmes. Ved overophedning ændre egenskaberne for sensorens materialer, base og et klæbelag, forvrænge beviser.
4. målefaktor: s = (AR / R) / (AL / L), hvor R og L - henholdsvis den elektriske modstand og længden af den ubelastede probe; AR og AL - modstand mod forandring og deformation af en ydre kraft. For forskellige materialer kan det være positive (R øger træk) og negative (R stigninger i kompression). Værdien s for forskellige metaller i området fra -12,6 til +6.

Scheme inkorporerer strain gauges

Til måling af små elektriske signaler bedste løsning er medtagelsen af en bro, hvis centrum er et voltmeter. Den enkleste eksempel ville være en strain gauge, hvilket kredsløb samles på princippet om elektriske bro, som er forbundet i den ene arm. Dens modstand i ubelastet tilstand er den samme som de andre modstande. I dette tilfælde vil indretningen viser en nul spænding. Det transporterende princip trækmåleren er at forøge eller formindske størrelsen af dens modstand afhængigt vil tvinge komprimeret eller strakt.

Nøjagtigheden af aflæsningen væsentligt påvirket af temperaturen gage. Hvis den anden arm af broen til at omfatte et lignende tenzosoprotivlenie der ikke vil blive indlæst, udføres kompensationsfunktionen ved ekstreme temperaturer.

Målekredsløbet skal også tage hensyn til værdierne af den elektriske modstand af ledninger forbundet til modstanden. Deres indflydelse reduceres ved tilsætning af en anden leder er forbundet til nogen konklusion strain gauge og voltmeter.

Når det elastiske element til at holde de to følere, således at deres belastning afviger i fortegn, vil signalet stige 2 gange. Hvis der er fire sensorer i kredsløbet med belastninger, betegnet med pile i diagrammet ovenfor, følsomheden øges betydeligt. Ved tilslutning af tråd eller folie strain gauges almindelig amperemeter vil vidne uden en forstærker af elektriske signaler. Det er vigtigt at vælge præcist den pålydende værdi af modstande med et multimeter, så de er lig med hinanden i hver arm af en elektrisk bro.

Anvendelse af strain gauges i teknikken

1. En del af strukturen af restbeløbet: den vejer sensorlegemet deformeres elastisk, og med det strain gauges klistret til det forbundet i kredsløbet. Det elektriske signal sendes til måleinstrumentet.
2. Overvågning af stress-strain tilstand af strukturel og anlægsprojekter i løbet af deres anlæg og drift.
3. Strain gauge til måling af deformation kraft i metalforarbejdende på valseværker og stempling presser.
4. Høj-temperatursensorer til metallurgiske og andre virksomheder.
5. Målesensor med et elastisk element fremstillet af rustfrit stål til anvendelse i et kemisk aggressivt miljø.

Standard strain gauges foretaget i form af skiver, strenge, eller simple bjælker bilaterale, S-formet. For alle designs er det vigtigt, at den kraft, blev anvendt i én retning: fra top til bund eller omvendt. I svære driftsforhold, særlige design gør det muligt at eliminere virkningen af de parasitiske kræfter. Fra denne i høj grad afhænge af deres priser.

På strain gauges prisklasser fra hundrede til flere hundrede tusinde rubler. Meget afhænger af producenten, design, materialer, produktionsmetoder, værdierne af de målte parametre, ekstra elektronisk udstyr. For det meste, er de komponenter i balancen i forskellige typer.

konklusion

Princippet om drift af alle vejeceller er baseret på transformation af deformation af den elastiske del til et elektrisk signal. Til forskellige formål har sin egen sensor. Når vælges strain gauges, er det vigtigt at fastslå, om der er en erstatning ordninger fordreje aflæsninger af temperatur og mekaniske parasitiske effekter.