"Katumpakan - ang kagandahang-loob ng mga hari!" Sa ating panahon, ang kaugnayan ng medyebal na French aphorism na ito ay lumalaki lamang. Upang magsagawa ng mga tumpak na kalkulasyon sa pagsukat sa produksyon at sa pang-araw-araw na buhay, ang mga aparatong batay sa mga strain gauge ay lalong ginagamit.
Nilalaman
Ano ang strain gauge at para saan ang strain gauges?
Ang Tensometry (mula sa Latin na tensus - stressed) ay isang paraan at pamamaraan para sa pagsukat ng estado ng stress-strain ng isang sinusukat na bagay o istraktura. Ang katotohanan ay imposibleng direktang sukatin ang mekanikal na stress, kaya ang gawain ay upang sukatin ang pagpapapangit ng bagay at kalkulahin ang stress gamit ang mga espesyal na pamamaraan na isinasaalang-alang ang mga pisikal na katangian ng materyal.
Ang gawain ng mga strain gauge ay batay sa epekto ng strain - ito ang pag-aari ng mga solidong materyales upang baguhin ang kanilang paglaban sa iba't ibang mga deformation. Ang mga sensor ng strain gauge ay mga device na sumusukat sa elastic deformation ng isang solidong katawan at ginagawang electrical signal ang halaga nito. Ang prosesong ito ay nangyayari kapag ang paglaban ng konduktor ng sensor ay nagbabago kapag ito ay nakaunat at naka-compress. Ang mga ito ang pangunahing elemento sa mga instrumento para sa pagsukat ng pagpapapangit ng mga solido (halimbawa, mga bahagi ng makina, istruktura, mga gusali).
Device at prinsipyo ng pagpapatakbo
Ang batayan ng strain gauge ay isang strain gauge na nilagyan ng mga espesyal na contact na naayos sa harap ng panel ng pagsukat. Sa panahon ng pagsukat, ang mga sensitibong contact ng panel ay nakikipag-ugnayan sa bagay. Ang kanilang pagpapapangit ay nangyayari, na sinusukat at na-convert sa isang de-koryenteng signal na ipinadala sa pagproseso at pagpapakita ng mga elemento ng sinusukat na halaga ng strain gauge.
Depende sa saklaw ng functional na paggamit, ang mga sensor ay naiiba sa mga uri at uri ng sinusukat na dami. Ang isang mahalagang kadahilanan ay ang kinakailangang katumpakan ng pagsukat. Halimbawa, ang isang load cell load cell sa labasan mula sa panaderya ay talagang hindi angkop para sa mga electronic pharmaceutical scale, kung saan ang bawat daan ng isang gramo ay mahalaga.
Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang mga uri at uri ng modernong strain gauge.
Mga sensor ng metalikang kuwintas
Ang mga torque sensor ay idinisenyo upang sukatin ang torque sa mga umiikot na bahagi ng mga system tulad ng isang engine crankshaft o steering column.Maaaring matukoy ng mga torque strain gauge ang parehong static at dynamic na torque sa pamamagitan ng contact o non-contact (telemetric) na paraan.
Beam, cantilever at edge load cells
Ang mga uri ng transduser na ito ay kadalasang ginagawa batay sa isang parallelogram na disenyo na may built-in na elemento ng baluktot para sa mataas na sensitivity at linearity ng mga sukat. Ang mga strain gauge sa kanila ay naayos sa mga sensitibong lugar ng nababanat na elemento ng sensor at konektado ayon sa buong scheme ng tulay.
Sa istruktura, ang beam load cell ay may mga espesyal na butas para sa hindi pantay na pamamahagi ng pagkarga at pagtuklas ng mga compressive at tensile deformation. Upang makuha ang maximum na epekto, ang mga strain gauge ay mahigpit na nakatuon sa pamamagitan ng mga espesyal na marka sa ibabaw ng beam sa pinakamanipis na punto nito. Ang mga napakatumpak at maaasahang sensor ng ganitong uri ay ginagamit upang lumikha ng mga multi-sensor na mga sistema ng pagsukat sa platform o bunker scale. Natagpuan nila ang kanilang aplikasyon sa mga weighing batcher, packer ng mga maluwag at likidong produkto, cable tension meter at iba pang power load meter.
Tensile at Compressive Load Cells
Ang tensile at compressive load cell ay kadalasang S-shaped, gawa sa aluminum at alloyed stainless steel. Idinisenyo para sa mga bunker scale at batcher na may sukat na saklaw na 0.2 hanggang 20 tonelada. Ang hugis-S na tensile at compressive load cell ay maaaring gamitin sa cable, fabric at fiber machine upang makontrol ang tensile force ng mga materyales na ito.
Wire at foil strain gauge
Kawad Ang mga strain gauge ay ginawa sa anyo ng isang spiral ng maliit na diameter na wire at naka-mount sa isang nababanat na elemento o bahagi sa ilalim ng pagsubok na may pandikit.Sila ay nakikilala sa pamamagitan ng:
- kadalian ng paggawa;
- linear dependence sa strain;
- maliit na sukat at presyo.
Kabilang sa mga pagkukulang, mababang sensitivity, ang impluwensya ng temperatura at halumigmig ng kapaligiran sa error sa pagsukat, ang posibilidad na gamitin lamang sa larangan ng nababanat na mga deformation ay nabanggit.
palara Ang mga strain gauge ay kasalukuyang pinakakaraniwang uri ng mga strain gauge dahil sa kanilang mataas na metrological na katangian at kakayahang makagawa. Naging available ito salamat sa teknolohiyang photolithographic ng kanilang paggawa. Ginagawang posible ng advanced na teknolohiya na makakuha ng mga solong strain gauge na may base na 0.3 mm, mga dalubhasang strain gauge socket at mga chain ng strain gauge na may malawak na hanay ng temperatura ng operating mula -240 hanggang +1100 ºС, depende sa mga katangian ng mga materyales sa pagsukat ng grid.
Mga kalamangan at kawalan ng mga strain gauge
Ang mga strain gauge ay malawakang ginagamit dahil sa kanilang mga katangian:
- ang posibilidad ng monolitikong koneksyon ng strain gauge sa bahaging pinag-aaralan;
- maliit na kapal ng elemento ng pagsukat, na nagsisiguro ng mataas na katumpakan ng pagsukat na may error na 1-3%;
- kadalian ng pangkabit, kapwa sa patag at hubog na mga ibabaw;
- ang kakayahang sukatin ang mga dynamic na deformation na nagbabago sa dalas ng hanggang 50,000 Hz;
- ang posibilidad ng pagsasagawa ng mga sukat sa mahirap na mga kondisyon sa kapaligiran sa hanay ng temperatura mula -240 hanggang +1100˚С;
- ang posibilidad ng pagsukat ng mga parameter nang sabay-sabay sa maraming mga punto ng mga bahagi;
- ang posibilidad ng pagsukat ng pagpapapangit ng mga bagay na matatagpuan sa malalaking distansya mula sa mga sistema ng strain gauge;
- ang kakayahang sukatin ang mga deformasyon sa mga gumagalaw (umiikot) na bahagi.
Sa mga pagkukulang, dapat itong tandaan:
- impluwensya ng mga kondisyon ng panahon (temperatura at halumigmig) sa sensitivity ng mga sensor;
- Ang mga hindi gaanong pagbabago sa paglaban ng mga elemento ng pagsukat (mga 1%) ay nangangailangan ng paggamit ng mga signal amplifier.
- kapag gumagana ang mga strain gauge sa mataas na temperatura o agresibong kapaligiran, kinakailangan ang mga espesyal na hakbang upang maprotektahan ang mga ito.
Mga pangunahing wiring diagram
Isaalang-alang natin ito gamit ang halimbawa ng pagkonekta ng mga strain gauge sa mga timbangan ng sambahayan o pang-industriya. Ang isang karaniwang load cell para sa mga kaliskis ay may apat na maraming kulay na mga wire: dalawang input ay power supply (+Ex, -Ex), ang dalawa pa ay nagsusukat ng mga output (+Sig, -Sig). Mayroon ding mga opsyon na may limang wire, kung saan ang karagdagang wire ay nagsisilbing screen para sa lahat ng iba pa. Ang kakanyahan ng gawain ng sensor ng pagsukat ng timbang ng uri ng beam ay medyo simple. Ang kapangyarihan ay ibinibigay sa mga input, at ang boltahe ay tinanggal mula sa mga output. Ang halaga ng boltahe ay nakasalalay sa inilapat na pagkarga sa sensor ng pagsukat.
Kung ang haba ng mga wire mula sa weight load cell hanggang sa ADC unit ay makabuluhan, kung gayon ang paglaban ng mga wire mismo ay makakaapekto sa pagbabasa ng mga kaliskis. Sa kasong ito, ipinapayong magdagdag ng circuit ng feedback na nagbabayad para sa pagbaba ng boltahe sa pamamagitan ng pagwawasto ng error mula sa paglaban ng mga wire na ipinakilala sa circuit ng pagsukat. Sa kasong ito, ang diagram ng koneksyon ay magkakaroon ng tatlong pares ng mga wire: kapangyarihan, pagsukat at pagkawala ng kabayaran.
Mga halimbawa ng aplikasyon para sa mga strain gauge
- elemento ng pagtimbang.
- pagsukat ng mga puwersa ng strain sa pagproseso ng mga metal sa pamamagitan ng presyon sa mga stamping press at rolling mill.
- pagsubaybay sa mga estado ng stress-strain ng mga istruktura at istruktura ng gusali sa panahon ng kanilang pagtayo at pagpapatakbo.
- mga high-temperature sensor na gawa sa heat-resistant alloy steel para sa mga metalurhiko na negosyo.
- na may hindi kinakalawang na asero na nababanat na elemento para sa mga sukat sa mga agresibong kemikal na kapaligiran.
- para sa pagsukat ng presyon sa mga pipeline ng langis at gas.
Ang pagiging simple, kaginhawahan at kakayahang gumawa ng mga strain gauge ay ang pangunahing mga kadahilanan para sa kanilang karagdagang aktibong pagpapatupad, kapwa sa mga proseso ng metrological at sa pang-araw-araw na buhay bilang mga elemento ng pagsukat ng mga kasangkapan sa bahay.
Mga katulad na artikulo:
