![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Принцип работы тензодатчиков
При воздействии внешних сил на твердое тело возникает его деформа- ция, измеряемая тензодатчиком. Принцип действия тензодатчика основан на изменении омического сопротивления под действием деформации. Современный тензодатчик конструктивно представляет собой чувстви- тельный элемент из тензочувствительного материала (проволоки, фольги), закрепленный с помощью связующего (клея, цемента) на исследуемой де-тали. Наиболее распространены тензодатчики из металла. Они разделяются на проволочные и фольговые. Проволочные тензодатчики выполняют из про-волоки диаметром (0,002 - 0,05) мм, которую укладывают петлями на тонкую бумагу или лаковую пленку и приклеивают к ней. К концам проволоки при-паивают или приваривают выводы. Рисунок 2.1- Фольговые тензодатчики Тензодатчик наклеивают на поверхность испытуемой детали таким о-разом, чтобы его продольная ось была расположена в направлении оси из-меряемой деформации детали, т.е. чтобы возможные деформации детали про-исходили вдоль петель датчика.
где Е – величина модуля упругости в кгс/ мм2; ε – относительная деформа- ция; σ – механические напряжения в кгс/ мм2 . У таких материалов, как медь и чугун, предел пропорциональности очень низкий и уже при малых напряжениях зависимость между деформацией и напряжением имеет сложный характер. Экспериментальное определение НДС является необходимой частью ис-следований, проводимых при создании новых машин. Для обеспечения прочности и долговечности конструкций необходимо знать нагрузки и дейст- вующие напряжения. Определение НДС включает получение и обработку ин-формации о зависимостях между внешними быстроменяющимися силами и деформациями в узлах и деталях объекта при динамических периодических процессах. К недостаткам тензодатчиков относятсятся: - возможность однократного использования (наклейки) на ОК; - низкая чувствительность; - небольшой уровень выходных сигналов; - значительный разброс сопротивлений. Достоинства тензодатчиков: - измерение деформаций при различных размерах базы; - дистанционные измерения в большом числе точек; - измерение в широком температурном диапазоне.
Материал тензочувствительной решетки должен удовлетворять следую-щим требованиям: - линейная зависимость изменения сопротивления от деформаций в широком диапазоне измерения; - возможно большее значение тензочувствительности и ее стабильность; - высокое удельное сопротивление; - малый температурный коэффициент сопротивления. Тензоэффект характеризуется величиной тензочувствительности, уста-навливающей связь между относительным изменением сопротивления Передача деформации на тензодатчик характеризуется функцией ε(х), под которой понимается функция распределения деформаций в чувствительном элементе по его длине (базе) в направлении главной оси тензодатчика при за-данной деформации образца
Широкое распространение тензодатчиков как универсального средства объясняется возможностью измерения деформаций при различных размерах базы, начиная с десятых долей мм, дистанционные измерения в большом числе точек, измерения в широком температурном диапазоне при самотермо- компенсации или автоматической схемной компенсации. Электрическое со-противление тела тензодатчика изменяется при деформации за счет измене-ния его геометрических размеров и удельного сопротивления материала.
где μ – коэффициент Пуассона; l – длина базы; ρ – удельное сопротивление материала тензодатчика. Приращение сопротивления за счет изменения удельного сопротивления Если на тензодатчик воздействует только неизвестная деформация, то ее значение находится по измеренному изменению сопротивления. В действи- тельности изменение сопротивления тензодатчика может быть вызвано не только измеряемой деформацией, но и другими причинами. К таким при-чинам относятся воздействия окружающей среды, несовершенство механи-ческих и электрических свойств элементов датчика.
Относительное изменение сопротивления тензодатчика εR в процессе из-мерения деформации и при наличии влияния окружающей среды можно за-писать в виде: εR =F(εl, А1, А2,…,Аm), (2.4) где εl – измеряемая деформация; Аj – факторы, отражающие влияние окру- жающей среды. Предполагается, что каждый из факторов в процессе измерения дефор- мации должен контролироваться независимо, так как при этом условии из суммарного изменения сопротивления можно исключить ту его часть, кото-рая вызвана не деформацией. При этом необходимо учитывать, что предва-рительно установлена зависимость сопротивления от каждого из факторов в отдельности. Определение зависимостей сопротивления от каждого из ожидаемых фак-торов является весьма сложной задачей и она тем сложнее, чем больше фак-торов необходимо обследовать и чем больше их взаимозависимость. К числу наиболее часто встречающихся факторов относятся: температура, влажность, давление, упругое последействие, изменение электропроводности основы и связующего. В связи с тем, что каждое воздействие имеет некоторую продол-жительность, к числу важных факторов следует отнести и время.
- тензодатчики, предназначенные для работы при нормальных температурах; - тензодатчики, работающие при повышенных температурах. Необходимым требованием при наклейке тензодатчика на конструкции является обеспечение сцепления датчика по всей поверхности с конструк- цией. При этом в процессе деформирования тензорешетки происходит изме-нение ее геометрических размеров и удельного сопротивления тензодатчика. Принцип измерения деформаций с помощью тензодатчиков состоит в том, что при деформации изменяется его активное сопротивление. По изменению сопротивления тензодатчика судят об относительной деформации конструк-ции. Деформация ε исследуемой конструкции, переданная с помощью связую-щего чувствительному элементу, приводит к изменению его сопротивления, функционально зависимого от деформации вдоль главной оси тензодатчика. Для измерения деформаций в сложных условиях воздействия различных влияющих факторов необходимо использовать тензодатчики и схемы изме- рения, приводящие к малым значениям поправок. При получении расчетных зависимостей следует учитывать две основные функции, выполняемые тензо- датчиками: - передачу деформации исследуемой конструкции через связующее чувстви-тельному элементу; - преобразование переданной деформации в приращение электрического соп- ротивления ΔR.
|