Принципът на действие и проектиране на телени тензодатчици

Въведение

Първичните измервателни преобразуватели са намерили широко приложение в много отрасли на отбранителната технология и общо индустриалното производство. Те направиха безценен принос за развитието на новите технологии и всяка конкретна техническа насока и индустрия.

При разработването на какъвто и да е технически обект се изисква експериментално разработване и проверка на проектните решения и изчисления. Най-важната роля в този случай се възлага на първични преобразуватели. Те трябва да отговарят най-точно на условията на измерване, да възприемат и да възпроизвеждат действително стойността на измерения параметър, за да минимизират стойността на грешката на резултата от измерването в приемливи граници при по-нататъшни трансформации в информационно-измервателната система.

В тази работа се извършва изследване на тензорезистивни, терморезистивни, реостатични, пиезоелектрични, индукционни и термоелектрични преобразуватели на неелектрически величини.

Във всички работни програми за курсове, свързани с изучаването на измервателна технология, и по-специално оборудване за преобразуване на сензори, се разглеждат въпросите за физическите основи на работата на първичните измервателни преобразуватели на неелектрически величини. За всички специалности на Факултета по електроника и системно инженерство на МГУЛ се предвижда провеждане на лабораторна работа по изучаване на първични преобразуватели от студенти 2 х -3 х курсове.

Разработеният комплекс от лабораторни работи е предназначен за младши ученици и е посветен на изучаването на преобразуватели с такива широко разпространени параметри като ъглово изместване, деформация, вибрации, скорост и температура.

Лабораторните щандове са разработени отдавна, но досега има нужда от тяхната модернизация и съставяне на нови описания на лабораторната работа.

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА No 20

ИЗСЛЕДВАНЕ НА РЕЗИСТОРИ НА СТРАНИ И СХЕМИ ЗА ВКЛЮЧВАНЕТО им

Целта на тази работа е да изследва метала (проводнициили фолио) тензодатчици, техните комутационни вериги и метод за измерване на механични напрежения при статични натоварвания.

Работата се състои от следните раздели:

1. проучване на експерименталната установка и определяне на нейните метрологични характеристики;

2. Определяне на коефициента на деформационна чувствителност на деформационни резистори;

3. проучване на мостови вериги за свързване на тензорезистори;

4. определяне на деформации и напрежения в конзолна греда при статични натоварвания.

Принципът на действие и проектиране на телени тензодатчици

Принципът на действие на телените тензодатчици се основава на промяна в съпротивлението на метална тел под въздействието на деформация. Естествената входна стойност за тези преобразувателимеханична деформация и изходът е да се промениувеличаване на активното съпротивление.

Най-често тензодатчиците са подложени на чисто компресиране или опън. В този случай големината на въздействието може да бъде оценена отпромяна на линейните размери на преобразувателя - основата на тензодатчика, изчислена в относителни единици.

където е основата на преобразувателя (фиг. 1);

- удължаване на преобразувателя под въздействиеусилие. Съпротивлението на деформационния датчик се намира от следното сотношения:

където е специфичното съпротивление на проводника,;

- дължина на проводника, М;

S - напречно сечение, mm 2 .

Деформацията променя както геометричните размери на проводника, от който е направен тензодатчика, така и неговите специфични характеристикинова съпротива. Общата промяна в съпротивлението на тензорезистора ще бъде равна на

и относителната промяна в съпротивлението

Фиг. 1. Датчик с телена намотка.

Фигура: 2. Мостова верига за включване на тензодатчици:

Rpr1 - опън датчик;

Rpr2 - компресионен деформационен преобразувател;

P- записващо устройство.

Тъй като (е радиусът на напречния ceтел), тогава

С едноосно напрегнато състояние на проводника, относителниятмалка промяна в радиуса му е свързана с относителна промяна в дължината от релацията

където е коефициентът на Поасон, стойността на който варира

за различни метали в рамките на 0,24-0,4.

. (един)

Основната характеристика на деформационния датчик е коефициентъткоефициент на деформация, който е отношението на относителната промяна на съпротивлението на датчика към ототносителна промяна в дължината му, поради което е имало промяна в съпротивлението

(2)

или, позовавайки се на израз (1),

, (3)

Където .

Познаване на стойността и измерване на относителната промяна ссъпротивление на деформатора, ще можем да изчислим относителната деформация на повърхността на детайла на мястото, където е залепена жицатапреобразувател. Вторият член на равенството (3) се крие в границаталак 0,2-1,4, а преди манганин дори има знак минус.

Обикновено стойността варира от 1,7-2,2.

Тъй като деформацията на метални части в рамките на еластичнататехните деформации обикновено не надвишават, след това не надвишават, т.е. 0,5%. В повечето случаи включететвърдите деформации са много по-малки. Въз основа на това, телените преобразуватели са направени от проводници с много малки напречни сечения (от 10 до 30 микрона) с голяма стойност .

В случая с атоми, включително преобразуватели с телена обвивка в mosверига, е възможно да се измерват малки промени в съпротивлението с достатъчна точност.

За да премахнете температурната грешка и да получите болкавключването на две еднакви proтелени преобразуватели в съседни рамена на мостовата верига (фиг. 2). Другите две рамена на мостовата верига са направени от манганинова тел или са оформени от подобни проводниципреобразуватели.

Независимо от факта, че теленият преобразувател е направиле направен от тънка тел и материал с голям, общата дължина на проводника е повече от 100 mm, следователно проводникът е положен в проводника трансформатор под формата на контури (фиг. 1).

Стойността на изходния ток от мостовата верига, образувана от жичните сензори за съпротивление, се определя от израза

, (4)

къде е захранващото напрежение на мостовата верига;

- метър съпротивление.

Ако приемем това, тогава

, .

тези. само 12,5 микроампера, ако искате да преброите деформа (kg/mm за стомана), след това

, и .

Работете с такива чувствителни устройства дори в лабораториятаусловията на работа са много неудобни, следователно, да се работи с проводниксе използват лактопреобразователи в индустриални условияелектронни усилватели.