Strain gage sensors: paglalarawan, manu-manong user, pagtutukoy at mga review

Ang mga strain gauges ay mga aparato na nag-convert ng sinusukat nababanat na pagpapapangit ng isang solid sa isang de-koryenteng signal. Ito ay dahil sa isang pagbabago sa paglaban ng sensor konduktor kapag ang kanyang geometric sukat ay nagbago mula sa kahabaan o compression.

Pinagmumuhian sensor ng gage: prinsipyo ng operasyon

Ang pangunahing elemento ng aparato ay isang strain gage na naayos sa isang nababanat na istraktura. Ang mga cell ng pag-load ay naka-calibrate, stepwise puno ng isang naibigay na lakas at pagsukat ng mga de- koryenteng pagtutol. Pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagbabago nito posible upang matukoy ang mga halaga ng inilapat na di-kilalang load at ang pagpapapangit proporsyonal sa ito.

Depende sa uri ng mga sensor, maaari mong sukatin ang:

• Puwersa;
• Presyon;
• Paglipat;
• Ang sandali ng twisting;
• Pagpapabilis.

Kahit na ang pinaka-kumplikadong istraktura ng paglo-load ng istraktura, ang pagkilos sa strain gage ay binabawasan ang pag-uunat o pag-compress sa kanyang sala-sala sa isang mahabang seksyon na tinatawag na base.

Ano ang ginagamit ng mga strain gauges?

Ang pinakakaraniwang mga uri ng strain gauges na may pagbabago sa aktibong paglaban sa ilalim ng mekanikal na aksyon ay strain gauges.

Wire strain gauges

Ang pinakasimpleng halimbawa ay isang tuwid na seksyon ng isang manipis na kawad, na naka-attach sa bahagi sa ilalim ng pag-aaral. Ang paglaban nito ay: r = pL / s, kung saan ang p ay ang resistivity, L ay ang haba, at s ang cross-sectional area.

Ang nakadikit na kawad ay nababanat nang magkasama kasama ang workpiece. Binabago nito ang mga geometriko na sukat nito. Kapag naka-compress, ang cross-seksyon ng konduktor ay nagdaragdag, at kapag ito ay nakaunat, bumababa ito. Samakatuwid, ang pagbabago sa mga pagbabago sa paglaban ay nag-sign depende sa direksyon ng pagpapapangit. Ang katangian ay linear.

Ang mababang sensitivity ng strain gage ay humantong sa pangangailangan upang madagdagan ang haba ng wire sa isang maliit na seksyon ng pagsukat. Upang gawin ito, ito ay ginawa sa anyo ng isang spiral (sala-sala) na gawa sa kawad, nakadikit sa magkabilang panig na may mga lamat ng pagkakabukod mula sa isang film ng may kakulangan o papel. Para sa koneksyon sa isang de-koryenteng circuit ang aparato ay nilagyan ng dalawang tanso lead wires. Ang mga ito ay welded o soldered sa mga dulo ng wire spiral at sapat na malakas upang kumonekta sa electrical circuit. Ang strain gage ay naka-attach sa nababanat na elemento o bahagi na sinubukan ng isang malagkit.

Ang mga sinulid na sinulid ng Wire ay may mga sumusunod na pakinabang:

• Ang pagiging simple ng disenyo;
• Linear na pag-asa sa pagpapapangit;
• Maliit na sukat;
• Mababang presyo.

Kabilang sa mga disadvantages ang mababang sensitivity, ang impluwensya ng temperatura ng kapaligiran, ang pangangailangan para sa proteksyon mula sa kahalumigmigan, at aplikasyon lamang sa lugar ng nababanat na mga deformation.

Ang kawad ay mababawasan kung ang lakas ng bonding ng malagkit ay mas malaki kaysa sa lakas na kinakailangan upang mabatak ito. Ang ratio ng bonding surface sa cross-sectional area ay dapat na 160 hanggang 200, na tumutugma sa diameter nito ng 0.02-0.025 mm. Posible itong taasan ito sa 0.05 mm. Pagkatapos, sa panahon ng normal na operasyon ng strain gage, ang malagkit na layer ay hindi bumagsak. Bilang karagdagan, ang sensor ay mahusay na gumagana para sa compression, dahil ang mga wire ng kawad ay mahalaga sa malagkit na pelikula at ang bahagi.

Mga sinulid na gauge mula sa palara

Ang mga parameter at prinsipyo ng aksyon ng foil strain gage ay katulad ng sa mga wire gages. Tanging ang materyal ay isang palara ng nichrome, constantan o titan-aluminyo. Ang teknolohiya ng photolithography ay ginagawang posible upang makakuha ng isang kumplikadong configuration ng sala-sala at i-automate ang proseso.

Sa paghahambing sa kawad, mas mataas ang sensitibo sa mga pilay ng pilay ng foil, nagpapasa sila ng mas kasalukuyang, mas mahusay na pagpapadala ng pagpapapangit, may mas matibay na konklusyon at mas kumplikadong pagguhit.

Semiconductor strain gauges

Ang pagiging sensitibo ng mga sensors ay halos 100 beses na mas mataas kaysa sa kawad, na kadalasang posible na gamitin ang mga ito nang walang mga amplifiers. Ang mga disadvantages ay kahinaan, isang malaking pag-asa sa temperatura ng ambient at malawak na hanay ng mga parameter.

Mga katangian ng strain gages

1. Base - ang haba ng konduktor ng sala-sala (0.2-150 mm).
2. Ang nominal na pagtutol R ay ang halaga ng aktibong paglaban (10-1000 oum).
3. Ang kasalukuyang pagpapatakbo ay _p ay ang kasalukuyang kung saan ang strain gage ay hindi kapansin-pansing pinainit. Sa kaso ng overheating, ang mga katangian ng mga materyales ng sensitibong elemento, ang substrate at ang malagkit na layer, na nagpapasama sa pagbabasa, pagbabago.
4. Ang koepisyent ng pagiging sensitibo ay: s = (ΔR / R) / (ΔL / L), kung saan ang R at L ay ang mga de-koryenteng paglaban at ang haba ng di-nakakarga na sensor, ayon sa pagkakabanggit; ΔR at ΔL - pagbabago ng pagtutol at pagpapapangit mula sa panlabas na puwersa. Para sa iba't ibang mga materyales, maaaring ito ay positibo (R ay nagdaragdag sa lumalawak) at negatibong (R ay nagdaragdag sa compression). Ang halaga ng s para sa iba't ibang riles ay nag-iiba mula -12.6 hanggang +6.

Mga scheme ng pagsasama ng strain gauges

Upang sukatin ang mga maliliit na signal ng elektrisidad, ang pinakamagandang pagpipilian ay isang switch ng tulay, sa gitna ng isang boltimetro. Ang pinakasimpleng halimbawa ay isang sensor ng strain sensor, ang circuit na kung saan ay binuo sa prinsipyo ng isang electric bridge, sa isa sa kung saan balikat ito ay konektado. Ang paglaban nito sa isang unloaded estado ay magiging katulad ng sa iba pang mga resistors. Sa kasong ito, ang instrumento ay magpapakita ng zero boltahe. Ang prinsipyo ng tensometric sensor ay upang madagdagan o mabawasan ang halaga ng paglaban nito, depende sa kung ang pwersa ay compressive o tensile.

Ang katumpakan ng mga pagbabasa ay malaki ang apektado ng temperatura ng strain gage. Kung kasama mo ang isang katulad na tensor paglaban sa iba pang mga braso ng tulay, na hindi mai-load, ito ay gumanap ang function ng compensating para sa thermal effect.

Sa circuit ng pagsukat, ang mga de-koryenteng resistances ng mga wire na konektado sa risistor ay dapat ding isaalang-alang. Ang kanilang impluwensya ay nabawasan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isa pang kawad na nakakonekta sa anumang tingga ng strain gaage at isang voltmeter.

Kung ang dalawang elemento ay nakadikit sa nababanat na sangkap sa isang paraan na ang kanilang mga naglo-load ay naiiba sa pag-sign, ang signal ay tataas sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng 2. Kung may apat na sensors sa circuit na may mga load na ipinahiwatig sa diagram sa itaas ng mga arrow, ang sensitivity ay tataas nang malaki. Sa koneksyon na ito ng wire o foil strain gauges isang ordinaryong microammeter ay magbibigay ng indikasyon na walang amplifier ng mga electrical signal. Mahalaga na tumpak na tutugma ang mga halaga ng paglaban sa isang multimeter upang ang mga ito ay pantay sa bawat braso ng electric bridge.

Ang paggamit ng strain gauges sa teknolohiya

1. Bahagi ng disenyo ng balanse: sa panahon ng pagtimbang, ang sensor katawan ay nababanat deformed, at kasama nito ang strain gauges nakalakip sa ito ay konektado sa circuit. Ang de-koryenteng signal ay ipinapadala sa aparato ng pagsukat.
2. Pagmamanman ng stress-strain na estado ng mga istraktura ng gusali at mga istraktura ng engineering sa proseso ng kanilang pagtayo at pagpapatakbo.
3. Ang mga panukat na sinulid para sa pagsukat ng strain force sa paggamot ng mga metal sa pamamagitan ng presyon sa rolling mills at stamping presses.
4. Mataas na temperatura sensor para sa metalurhiko at iba pang mga negosyo.
5. Pagsukat ng mga sensor na may nababanat na elemento ng hindi kinakalawang na asero para magtrabaho sa isang agresibong kapaligiran ng chemist.

Ang karaniwang mga panukat ng strain ay ginawa sa anyo ng mga washers, mga haligi, simple o bilateral beam, hugis ng S. Para sa lahat ng mga disenyo, mahalaga na ang puwersa ay inilapat sa isang direksyon: mula sa itaas hanggang sa ibaba o sa kabaligtaran. Sa ilalim ng malubhang mga kondisyon ng operating, ang mga espesyal na disenyo ay nagbibigay posible upang maalis ang epekto ng parasitic pwersa. Ang kanilang mga presyo ay nakasalalay sa mga ito.

Sa strain sinusukat ang presyo mula sa daan-daang rubles hanggang daan-daang libo. Ang karamihan ay nakasalalay sa tagagawa, disenyo, materyales, teknolohiya sa pagmamanupaktura, ang mga halaga ng mga parameter na nasusukat, karagdagang elektronikong kagamitan. Para sa karamihan, ang mga ito ay ang mga bahagi ng mga antas ng iba't ibang uri.

Konklusyon

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng lahat ng strain gauges ay batay sa pagbabagong-anyo ng pagpapapangit ng isang nababanat na elemento sa isang de-koryenteng signal. Para sa iba't ibang mga layunin, may iba't ibang mga disenyo ng sensor. Kapag pinipili ang strain gauges, mahalagang malaman kung may kompensasyon sa mga circuits para sa mga nabagong pagbabasa ng temperatura at parasitiko na impluwensya sa makina.