เซนเซอร์ตรวจวัดความเครียด: คำอธิบายคู่มือผู้ใช้ข้อกำหนดและคำวิจารณ์

เครื่องวัดความเครียดเป็นอุปกรณ์ที่แปลงการ เปลี่ยนรูปความยืดหยุ่นของ ของแข็งลงในสัญญาณไฟฟ้า เนื่องจากการเปลี่ยนความ ต้านทานของตัวนำ เซ็นเซอร์เมื่อมิติทางเรขาคณิตเปลี่ยนจากการยืดหรือบีบอัด

เซนเซอร์ตรวจวัดความเครียด: หลักการทำงาน

องค์ประกอบหลักของอุปกรณ์คือตัววัดความเครียดที่ยึดกับโครงสร้างยืดหยุ่น เซลล์โหลดถูกปรับเทียบทีละขั้นตอนโดยให้แรงที่เพิ่มขึ้นและวัด ค่าความต้านทานไฟฟ้า จากนั้นโดยการเปลี่ยนแปลงของมันจะเป็นไปได้ที่จะกำหนดค่าของภาระที่ไม่รู้จักใช้ที่รู้จักและการเปลี่ยนรูปสัดส่วนกับมัน

ขึ้นอยู่กับชนิดของเซ็นเซอร์คุณสามารถวัดได้:

• อำนาจ
• ความดัน
• กระจัด;
• ช่วงเวลาการบิด;
• การเร่งความเร็ว

แม้จะมีโครงสร้างการโหลดโครงสร้างที่ซับซ้อนมากที่สุดการกระทำบนเครื่องวัดความเครียดจะลดการยืดหรือบีบอัดตาข่ายไปตามส่วนยาวที่เรียกว่าฐาน

อะไรคือเครื่องวัดความเครียดที่ใช้?

เครื่องวัดความเครียดโดยทั่วไปที่มีการเปลี่ยนแปลง ความต้านทานที่ใช้งานอยู่ ภายใต้การทำงานเชิงกลคือเครื่องวัดความเครียด (Strain Gauges)

เครื่องวัดสายลวด

ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือส่วนตรงของลวดบาง ๆ ซึ่งยึดติดกับส่วนที่ศึกษา ความต้านทานของมันคือ r = pL / s โดยที่ p เป็นค่าความต้านทาน l คือความยาวและ s เป็นพื้นที่ตัดขวาง

ลวดที่ติดกาวจะมีรูปร่างผิดเพี้ยนพร้อมกับชิ้นงาน การเปลี่ยนแปลงมิติทางเรขาคณิตนี้ เมื่อบีบอัดส่วนข้ามของตัวนำจะเพิ่มขึ้นและเมื่อยืดตัวลงจะลดลง ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับทิศทางการเปลี่ยนรูป ลักษณะเป็นเส้นตรง

ความไวต่ำของเครื่องวัดความเครียดนำไปสู่ความต้องการในการเพิ่มความยาวของเส้นลวดในส่วนของการวัดขนาดเล็ก การทำเช่นนี้จะทำในรูปแบบของเกลียว (ขัดแตะ) ที่ทำจากลวดติดกาวทั้งสองด้านด้วยแผ่นฉนวนจากฟิล์มเคลือบหรือกระดาษ สำหรับการเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าอุปกรณ์นี้มีสายนำทองแดงสองสาย พวกเขาจะเชื่อมหรือบัดกรีที่ปลายเกลียวลวดและแข็งแรงพอที่จะเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้า เครื่องวัดความเครียดถูกยึดติดกับชิ้นส่วนยืดหยุ่นหรือชิ้นส่วนที่ทดสอบด้วยกาว

เครื่องวัดความเครียดสายมีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ความเรียบง่ายของการออกแบบ
• การพึ่งพาเชิงเส้นต่อความผิดปกติ
• ขนาดเล็ก;
• ราคาถูก

ข้อเสีย ได้แก่ ความไวต่ำอิทธิพลของอุณหภูมิแวดล้อมความจำเป็นในการป้องกันความชื้นและการประยุกต์ใช้เฉพาะในด้านการยืดหยุ่นของรูปทรง

ลวดจะเปลี่ยนรูปหากความแข็งแรงพันธะของกาวมากขึ้นกว่าแรงที่จำเป็นในการยืดมัน อัตราส่วนของพื้นผิวพันธะกับพื้นที่ตัดขวางควรอยู่ที่ 160 ถึง 200 ซึ่งสอดคล้องกับเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.02-0.025 มิลลิเมตร สามารถเพิ่มได้ถึง 0.05 มิลลิเมตร จากนั้นในระหว่างการทำงานปกติของเครื่องวัดความเครียดชั้นกาวจะไม่ล่มสลาย นอกจากนี้เซ็นเซอร์ทำงานได้ดีสำหรับการบีบอัดเนื่องจากสายไฟของสายเป็นส่วนประกอบกับฟิล์มกาวและส่วน

เครื่องวัดความเครียดจากฟอยล์

พารามิเตอร์และหลักการทำงานของเครื่องวัดความเค้นของฟอยล์จะเหมือนกับขดลวด เฉพาะวัสดุที่เป็นฟอยล์ของ nichrome, constantan หรือไทเทเนียมอลูมิเนียม เทคโนโลยีของ photolithography ทำให้สามารถกำหนดค่าการขัดแตะที่ซับซ้อนและทำให้กระบวนการนี้เป็นไปโดยอัตโนมัติ

เมื่อเปรียบเทียบกับสายไฟเครื่องวัดความเครียดของฟอยล์มีความละเอียดอ่อนมากขึ้นส่งผลให้มีกระแสมากขึ้นส่งผลให้เกิดการเสียรูปได้ดีขึ้นมีข้อสรุปที่แข็งแกร่งและมีการวาดภาพที่ซับซ้อนมากขึ้น

เครื่องวัดความเค้นเซมิคอนดักเตอร์

ความไวของเซนเซอร์สูงกว่าลวดประมาณ 100 เท่าซึ่งทำให้สามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องขยายเสียง ข้อเสียคือความเปราะบางการพึ่งพิงขนาดใหญ่ต่ออุณหภูมิห้องและตัวแปรที่หลากหลาย

ลักษณะของเครื่องวัดความเครียด

1. ฐาน - ความยาวของตัวนำของตาข่าย (0.2-150 มม.)
2. ความต้านทานน้อยคือค่าของความต้านทานที่ใช้งาน (10-1000 โอห์ม)
3. กระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน I _p คือกระแสที่เครื่องวัดความเครียดไม่ได้รับความร้อนอย่างเห็นได้ชัด ในกรณีของความร้อนสูงคุณสมบัติของวัสดุของชิ้นส่วนที่มีความละเอียดอ่อนพื้นผิวและชั้นกาวที่บิดเบือนการอ่านจะเปลี่ยนไป
4. ค่าสัมประสิทธิ์ของความไวคือ: s = (ΔR / R) / (ΔL / L) โดยที่ R และ L เป็นค่าความต้านทานไฟฟ้าและความยาวของเซ็นเซอร์ที่ไม่ได้บรรจุ ΔRและΔL - เปลี่ยนความต้านทานและการเปลี่ยนรูปจากแรงภายนอก สำหรับวัสดุที่แตกต่างกันก็สามารถบวก (R เพิ่มขึ้นด้วยการยืด) และลบ (R เพิ่มขึ้นด้วยการบีบอัด) ค่าของ s สำหรับโลหะที่แตกต่างกันจะมีค่าตั้งแต่ -12.6 ถึง +6

แบบแผนของการรวมมาตรวัดความเครียด

ในการวัดสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็กตัวเลือกที่ดีที่สุดคือสวิตช์สะพานซึ่งอยู่ตรงกลางของโวลต์มิเตอร์ ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือเซนเซอร์วัดความเครียดซึ่งเป็นวงจรที่ประกอบขึ้นจากหลักการของสะพานไฟฟ้าไปยังหนึ่งในไหล่ที่เชื่อมต่ออยู่ ความต้านทานในสภาวะที่ไม่ได้บรรจุจะเหมือนกับส่วนที่เหลือของตัวต้านทาน ในกรณีนี้เครื่องจะแสดงแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ หลักการของเซ็นเซอร์ tensometric คือการเพิ่มหรือลดค่าความต้านทานของมันขึ้นอยู่กับว่ากำลังอัดหรือแรงดึงหรือไม่

ความถูกต้องของการอ่านได้รับผลกระทบอย่างมากจากอุณหภูมิของเครื่องวัดความเครียด ถ้าคุณมีแรงต้านเทนเซอร์ที่คล้ายกันในอีกแขนหนึ่งของสะพานซึ่งจะไม่สามารถโหลดได้จะทำหน้าที่ในการชดเชยผลกระทบความร้อน

ในวงจรการวัดต้องคำนึงถึงความต้านทานไฟฟ้าของสายไฟที่เชื่อมต่อกับตัวต้านทาน อิทธิพลของพวกเขาจะลดลงโดยเพิ่มอีกหนึ่งสายเชื่อมต่อกับสายนำของเครื่องวัดความเครียดและโวลต์มิเตอร์ใด ๆ

ถ้าองค์ประกอบทั้งสองถูกติดกาวให้กับองค์ประกอบยืดหยุ่นในลักษณะที่โหลดของพวกเขาแตกต่างกันในเครื่องหมายสัญญาณจะเพิ่มขึ้นเป็น 2 หากมีเซ็นเซอร์สี่ตัวอยู่ในวงจรที่มีโหลดระบุไว้ในแผนภาพด้านบนด้วยลูกศรความไวจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ด้วยการเชื่อมต่อสายไฟหรือเครื่องวัดความเครียดของฟอยล์จะมีการใช้เครื่องวัดความหนาแน่นธรรมดาโดยไม่ต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณไฟฟ้า เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องจับคู่ค่าความต้านทานได้อย่างถูกต้องด้วยมัลติมิเตอร์เพื่อให้มีความเท่าเทียมกันในแขนแต่ละข้างของสะพานไฟฟ้า

การใช้เครื่องวัดความเค้นในเทคโนโลยี

1. ส่วนหนึ่งของการออกแบบสมดุล: ในระหว่างการชั่งน้ำหนักตัวเซนเซอร์จะมีรูปร่างผิดเพี้ยนและพร้อมกับตัววัดความเครียดที่ต่ออยู่กับวงจร สัญญาณไฟฟ้าจะถูกส่งไปยัง อุปกรณ์วัด
2. การตรวจสอบความเค้น - ความเครียดของโครงสร้างอาคารและโครงสร้างทางวิศวกรรมในกระบวนการของการสร้างและการใช้งาน
3. เครื่องวัดความเครียดสำหรับวัดแรงดึงในการ บำบัดโลหะด้วยแรงดัน ใน โรงงานรีด และปั๊มอัดฉีด
4. เซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงสำหรับอุตสาหกรรมโลหะและอื่น ๆ
5. เซ็นเซอร์วัดที่มีส่วนประกอบยืดหยุ่นของสแตนเลสเพื่อการทำงานในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวทางเคมี

เครื่องวัดความเครียดมาตรฐานทำในรูปแบบของเครื่องซักล้างคอลัมน์คานธรรมดาหรือทวิภาคีรูปตัว S สำหรับการออกแบบทั้งหมดเป็นสิ่งสำคัญที่บังคับให้ใช้ในทิศทางเดียว: จากบนลงล่างหรือในทางกลับกัน ภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรงการออกแบบพิเศษทำให้สามารถขจัดผลกระทบของแรงกาฝากได้ ราคาของพวกเขาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเรื่องนี้

ในเครื่องวัดความเครียดราคานับร้อยนับจากรูเบิลไปนับแสน มากขึ้นอยู่กับผู้ผลิต, การออกแบบ, วัสดุ, เทคโนโลยีการผลิต, ค่าของพารามิเตอร์ที่วัด, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม ส่วนใหญ่พวกเขาเป็นส่วนประกอบของเครื่องชั่งประเภทต่างๆ

ข้อสรุป

หลักการของการทำงานของเครื่องวัดความเค้นทั้งหมดขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนรูปของชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นเป็นสัญญาณไฟฟ้า สำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันมีการออกแบบเซ็นเซอร์ที่แตกต่างกัน เมื่อเลือกเครื่องวัดความเครียดสิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบว่ามีการชดเชยในวงจรสำหรับการอ่านค่าความผิดเพี้ยนของอุณหภูมิและอิทธิพลทางกลของพยาธิ