Senzorji napetosti: opis, priročnik, specifikacije in pregledi

Merilniki sevanja so naprave, ki pretvorijo izmerjene vrednosti elastična deformacija

Senzor napetosti: načelo delovanja

Glavni element naprave je senzor, pritrjen na elastično strukturo. Celice obremenitve so kalibrirane, stopenjsko obremenjene z dano povečano silo in merijo vrednost električni upor. Nato bo s spremembo mogoče določiti vrednosti uporabljenega neznanega tovora in deformacijo, ki je sorazmerna z njo.

Glede na tip senzorjev lahko merite:

• sila;
• tlak;
• premikanje;
• trenutek zvijanja;
• pospešek.

Tudi pri najbolj zapleteni shemi nakladanja strukture se dejanje na senzorju zmanjša na raztezanje ali stiskanje svoje rešetke vzdolž dolgega odseka, imenovanega osnove.

Katere so uporabljene merilniki sevanja?

Najpogostejši tipi merilnikov napetosti s spremembami aktivni upor pri mehanskem vplivu - napetostni merilniki.

Žični merilniki žice

Najenostavnejši primer je raven del tanke žice, ki je pritrjen na del, ki ga preučujemo. Njegova odpornost je: r = pL / s, kjer je p uporovnost, L je dolžina in s je prečni prerez.

Zlepljena žica se elastično deformira skupaj z obdelovancem. To spremeni svoje geometrijske razsežnosti. Med stiskanjem se presek vodnika povečuje in ko se raztegne, se zmanjša. Zato sprememba odpornosti spremeni znak, odvisno od smeri deformacije. Karakteristika je linearna.

Nizka občutljivost senzorja povzroča potrebo po povečanju dolžine žice v majhnem merilnem delu. To naredimo v obliki spirale (mrežice), izdelane iz žice, z obeh strani pritrjene z izolacijskimi ploščami iz filma iz laka ali papirja. Za priključitev na električno vezje je naprava opremljena z dvema vodnikoma iz bakra. Varjene so ali spajkane na konca žične spirale in dovolj močne za povezavo z električnim krogom. Senzor je pritrjen na elastični element ali na del, ki je pod testom, z lepilom.

Žični merilniki žice imajo naslednje prednosti:

• enostavnost oblikovanja;
• linearna odvisnost od deformacije;
• majhna velikost;
• nizka cena.

Slabosti vključujejo nizko občutljivost, vpliv temperature okolja, potrebo po zaščiti pred vlago in uporabo le na področju elastičnih deformacij.

Žica se deformira, če je vezna trdnost lepila precej večja od sile, ki jo potrebujemo, da jo raztegnemo. Razmerje med lepljivo površino in presekom mora biti 160 do 200, kar ustreza premeru 0,02-0,025 mm. Možno je povečati na 0,05 mm. Nato med normalnim delovanjem senzorja se lepilni sloj ne zruši. Poleg tega senzor deluje dobro za stiskanje, saj so žične žarilne nitke z lepilnim filmom in delom.

Merilni trakovi iz folije

Parametri in načelo delovanja folije senzorja so enaki kot pri žičnih merilnikih. Samo material je folija nichrome, constantan ali titan-aluminij. Tehnologija fotolitografije omogoča pridobitev kompleksne konfiguracije rešetke in avtomatizacijo procesa.

V primerjavi z žico so folije senzorji bolj občutljivi, prehajajo večje tokove, bolje prenašajo deformacije, imajo močnejše zaključke in bolj zapleten vzorec.

Polprevodniški merilniki sevanja

Občutljivost senzorjev je približno 100-krat večja od žične hitrosti, zaradi česar je pogosto mogoče uporabiti brez ojačevalnikov. Pomanjkljivosti so krhkost, velika odvisnost od temperature okolja in širok razpon parametrov.

Značilnosti senzorjev

1. Podstavek - dolžina vodnika rešetke (0,2-150 mm).
2. Nazivna upornost R je vrednost aktivnega upora (10-1000 Ohm).
3. Delovni tok I_str - tok, pri katerem se senzor ne opazno segreje. V primeru pregrevanja se spreminjajo lastnosti materialov občutljivega elementa, substrata in lepilne plasti, ki izkrivljajo odčitke.
4. Koeficient občutljivosti je: s = (ΔR / R) / (ΔL / L), pri čemer sta R in L električni upor in dolžina praznega senzorja je ΔR in ΔL je sprememba upornosti in deformacija od zunanje sile. Pri različnih materialih je lahko pozitiven (R se poveča z raztezanjem) in negativno (R se poveča s stiskanjem). Vrednost s za različne kovine je od -12,6 do +6.

Sheme za vključitev merilnikov napetosti

Za merjenje majhnih električnih signalov je najboljša možnost preklapljanje mostov, v središču katerega je voltmeter. Najenostavnejši primer je senzor senzorja sevanja, katerega vezje je sestavljeno po principu električnega mosta, na katerega je povezana njegova ramena. Njegova odpornost v neobremenjenem stanju bo enaka kot za ostale upore. V tem primeru bo instrument prikazal ničelno napetost.Načelo tenzometričnega senzorja je povečati ali zmanjšati vrednost njegove upornosti, odvisno od tega, ali je sila tlačno ali natezna.

Na natančnost odčitkov močno vpliva temperatura senzorja. Če je podoben tenzor vključen v drugo roko mostu, ki se ne bo naložil, bo opravil funkcijo kompenzacije toplotnih učinkov.

V merilnem vezju je treba upoštevati tudi električne odpornosti žic, priključenih na upor. Njihov vpliv se zmanjša z dodajanjem še ene žice, ki je priključena na nekaj svinca merilnika sevanja in voltmetra.

Če sta dva elementa zlepljena na elastični element tako, da se njihova obremenitev razlikuje v znaku, se bo signal povečal za faktor 2. Če v tokokrogu obstajajo štiri senzorje s puščicami, prikazanimi na zgornjem diagramu, se občutljivost znatno poveča. S to povezavo merilnikov napetosti žice ali folije bo navaden mikromameter pokazal brez ojačevalnika električnih signalov. Pomembno je, da natančno ujemajo vrednosti upora z multimeterom, tako da so enaki v vsaki roki električnega mostu.

Uporaba merilcev sevanja v tehnologiji

1. Del oblikovanja ravnotežja: med tehtanjem se telo senzorja elastično deformira, skupaj z njim pa so vezani merilni napetosti priključeni na vezje. Električni signal se prenaša na merilni instrument.
2. Spremljanje stanja napetostnih deformacij gradbenih konstrukcij in inženirskih konstrukcij v procesu njihove postavitve in delovanja.
3. Navojni merilniki za merjenje napetostnih sil pri kovinsko oblikovanje na valjarnah in žigosalnih stiskalnicah.
4. Visoko temperaturni senzorji za metalurška in druga podjetja.
5. Merilni senzorji z elastičnim elementom iz nerjavečega jekla za delo v kemično agresivnem okolju.

Standardni merilniki napetosti so izdelani v obliki podložke, stebrov, preprostih ali dvostranskih žarkov, S-oblike. Pri vseh modelih je pomembno, da se sila uporablja v eni smeri: od zgoraj navzdol ali obratno. V težkih pogojih obratovanja posebni modeli omogočajo odpravo učinka parazitskih sil. To je zelo odvisno od njihovih cen.

Na napetostnih merilnikih je cena stotine rubljev do sto tisoč. Veliko je odvisno od proizvajalca, dizajna, materialov, proizvodne tehnologije, vrednosti izmerjenih parametrov, dodatne elektronske opreme. Večinoma so sestavni deli lestvic različnih vrst.

Zaključek

Načelo delovanja vseh zateznih merilnikov temelji na preoblikovanju deformacije elastičnega elementa v električni signal. Za različne namene obstajajo različni modeli senzorjev. Ko so izbrani napetostni merilniki, je pomembno ugotoviti, ali v shemah obstajajo odškodnine za izkrivljene odčitke temperaturnih in parazitskih mehanskih vplivov.