"Precizitāte - karaļu pieklājība!" Mūsu laikā šī viduslaiku franču aforisma aktualitāte tikai pieaug. Lai veiktu precīzus mērījumu aprēķinus ražošanā un ikdienā, arvien vairāk tiek izmantotas ierīces, kuru pamatā ir deformācijas mērītāji.
Saturs
Kas ir tenzometrs un kam tie ir paredzēti?
Tensometrija (no latīņu valodas tensus — stress) ir metode un paņēmiens izmērītā objekta vai struktūras sprieguma-deformācijas stāvokļa mērīšanai. Fakts ir tāds, ka nav iespējams tieši izmērīt mehānisko spriegumu, tāpēc uzdevums ir izmērīt objekta deformāciju un aprēķināt spriegumu, izmantojot īpašus paņēmienus, kas ņem vērā materiāla fizikālās īpašības.
Tensometru darba pamatā ir deformācijas efekts - tā ir cieto materiālu īpašība mainīt savu pretestību ar dažādām deformācijām. Deformācijas sensori ir ierīces, kas mēra cieta ķermeņa elastīgo deformāciju un pārvērš tās vērtību elektriskā signālā. Šis process notiek, kad mainās sensora vadītāja pretestība, kad tas tiek izstiepts un saspiests. Tie ir galvenais elements cietvielu (piemēram, mašīnu detaļu, konstrukciju, ēku) deformācijas mērīšanas instrumentos.
Ierīce un darbības princips
Tenzijas mērītāja pamatā ir tenzometrs, kas aprīkots ar speciāliem kontaktiem, kas piestiprināti mērīšanas paneļa priekšpusē. Mērīšanas laikā paneļa jutīgie kontakti saskaras ar objektu. Notiek to deformācija, kas tiek izmērīta un pārveidota par elektrisko signālu, kas tiek pārraidīts uz deformācijas mērītāja izmērītās vērtības apstrādes un displeja elementiem.
Atkarībā no funkcionālās izmantošanas jomas sensori atšķiras gan pēc mērīto lielumu veidiem, gan veidiem. Svarīgs faktors ir nepieciešamā mērījumu precizitāte. Piemēram, slodzes devēja slodzes devēja pie izejas no maiznīcas absolūti nav piemērota elektroniskajiem farmaceitiskajiem svariem, kur svarīga ir katra simtā grama daļa.
Ļaujiet mums sīkāk apsvērt mūsdienu deformācijas mērītāju veidus un veidus.
Griezes momenta sensori
Griezes momenta sensori ir paredzēti griezes momenta mērīšanai uz rotējošām sistēmu daļām, piemēram, dzinēja kloķvārpstai vai stūres statnei.Griezes momenta deformācijas mērītāji var noteikt gan statisko, gan dinamisko griezes momentu ar kontakta vai bezkontakta (telemetrisko) metodi.
Siju, konsoles un malu slodzes šūnas
Šāda veida devējus parasti izgatavo uz paralelograma konstrukcijas bāzes ar iebūvētu lieces elementu augstai jutībai un mērījumu linearitātei. Tajos esošās deformācijas mērinstrumenti ir fiksēti sensora elastīgā elementa jutīgajās zonās un ir savienoti saskaņā ar pilnu tilta shēmu.
Strukturāli sijas slodzes elementam ir speciāli caurumi nevienmērīgai slodzes sadalei un spiedes un stiepes deformāciju noteikšanai. Lai iegūtu maksimālu efektu, deformācijas mērītāji ir stingri orientēti ar īpašām atzīmēm uz sijas virsmas tās plānākajā vietā. Šāda veida ļoti precīzi un uzticami sensori tiek izmantoti, lai izveidotu daudzsensoru mērīšanas sistēmas platformas vai bunkura svaros. Tie ir atraduši savu pielietojumu svēršanas dozatoros, birstošos un šķidro produktu iepakotajos, kabeļu spriegojuma mērītājos un citos jaudas slodzes mērītājos.
Stiepes un spiedes slodzes elementi
Stiepes un spiedes slodzes elementi parasti ir S formas, izgatavoti no alumīnija un leģēta nerūsējošā tērauda. Paredzēti bunkuru svariem un dozatoriem ar mērījumu diapazonu no 0,2 līdz 20 tonnām. S-veida stiepes un spiedes slodzes šūnas var izmantot kabeļu, audumu un šķiedru iekārtās, lai kontrolētu šo materiālu stiepes spēku.
Stiepļu un folijas deformācijas mērītāji
Vads tenzometrus izgatavo maza diametra stieples spirāles formā un uzmontē uz elastīga elementa vai pārbaudāmās daļas ar līmi.Tās izceļas ar:
- ražošanas vienkāršība;
- lineāra atkarība no deformācijas;
- mazs izmērs un cena.
Starp trūkumiem tiek atzīmēta zemā jutība, temperatūras un vides mitruma ietekme uz mērījumu kļūdu, iespēja izmantot tikai elastīgo deformāciju jomā.
folija tenzometri pašlaik ir visizplatītākais tenzometru veids to augsto metroloģisko īpašību un izgatavojamības dēļ. Tas kļuva pieejams, pateicoties to izgatavošanas fotolitogrāfiskajai tehnoloģijai. Uzlabotā tehnoloģija ļauj iegūt vienu tenzometru ar 0,3 mm pamatni, specializētas tenzometra ligzdas un tenzometru ķēdes ar plašu darba temperatūras diapazonu no -240 līdz +1100 ºС atkarībā no mērrežģa materiālu īpašībām.
Tenzijas mērītāju priekšrocības un trūkumi
Tenzijas mērinstrumenti tiek plaši izmantoti to īpašību dēļ:
- deformācijas mērītāja monolīta savienojuma iespēja ar pētāmo daļu;
- mazs mērelementa biezums, kas nodrošina augstu mērījumu precizitāti ar kļūdu 1-3%;
- stiprinājuma vieglums gan uz plakanām, gan izliektām virsmām;
- spēja izmērīt dinamiskas deformācijas, kas mainās ar frekvenci līdz 50 000 Hz;
- iespēja veikt mērījumus sarežģītos vides apstākļos temperatūras diapazonā no -240 līdz +1100˚С;
- iespēja izmērīt parametrus vienlaicīgi daudzos detaļu punktos;
- iespēja izmērīt deformāciju objektiem, kas atrodas lielos attālumos no deformācijas mērinstrumentu sistēmām;
- spēja izmērīt deformācijas kustīgās (rotējošās) daļās.
No trūkumiem jāatzīmē:
- laika apstākļu (temperatūras un mitruma) ietekme uz sensoru jutīgumu;
- nenozīmīgas mērelementu pretestības izmaiņas (apmēram 1%) prasa izmantot signālu pastiprinātājus.
- ja deformācijas mērītāji darbojas augstā temperatūrā vai agresīvā vidē, ir nepieciešami īpaši pasākumi to aizsardzībai.
Pamata elektroinstalācijas shēmas
Apsvērsim to, izmantojot piemēru, kā savienot sprieguma mērītājus ar sadzīves vai rūpnieciskiem svariem. Standarta slodzes elementam svariem ir četri daudzkrāsaini vadi: divas ieejas ir barošanas avots (+Ex, -Ex), pārējās divas ir mērīšanas izejas (+Sig, -Sig). Ir arī iespējas ar pieciem vadiem, kur papildu vads kalpo kā ekrāns visiem pārējiem. Sijas tipa svara mērīšanas sensora darba būtība ir diezgan vienkārša. Strāva tiek piegādāta ieejām, un spriegums tiek noņemts no izejām. Sprieguma vērtība ir atkarīga no mērīšanas sensora pieliktās slodzes.
Ja vadu garums no svara slodzes elementa līdz ADC blokam ir ievērojams, tad pašu vadu pretestība ietekmēs svaru nolasījumu. Šajā gadījumā ir vēlams pievienot atgriezeniskās saites ķēdi, kas kompensē sprieguma kritumu, labojot kļūdu no mērīšanas ķēdē ievadīto vadu pretestības. Šajā gadījumā savienojuma shēmā būs trīs vadu pāri: jauda, mērīšana un zaudējumu kompensācija.
Pielietojuma piemēri deformācijas mērītājiem
- svēršanas elements.
- deformācijas spēku mērīšana metālu apstrādē ar spiedienu uz štancēšanas presēm un velmētavām.
- būvkonstrukciju un konstrukciju spriedzes-deformācijas stāvokļu monitorings to uzstādīšanas un ekspluatācijas laikā.
- augstas temperatūras sensori no karstumizturīga leģēta tērauda metalurģijas uzņēmumiem.
- ar nerūsējošā tērauda elastīgo elementu mērījumiem ķīmiski agresīvā vidē.
- spiediena mērīšanai naftas un gāzes cauruļvados.
Tensometru vienkāršība, ērtība un izgatavojamība ir galvenie faktori to turpmākai aktīvai ieviešanai gan metroloģiskajos procesos, gan ikdienā kā sadzīves tehnikas mērelementi.
Līdzīgi raksti:
