Тензометричний датчик: види, принцип роботи і пристрій

У різних сучасних сферах життєдіяльності людини існує необхідність контролю різних конструкцій шляхом виміру параметрів і поточного стану даного елемента. Незамінними помічниками в такій справі виступають тензометричні датчики.

Провідні технології все частіше використовують електронні тензодатчики, серед яких найбільше розповсюдження одержали тензорезистивні моделі пристрою. Тензометричні елементи можуть вимірювати вагу, силу, тиск, пересування і тощо

Широке застосування знайшли тензодатчики для ваг, промислових верстатів, різних двигунів, що використовуються в будівельній галузі та багатьох інших напрямках.

Види датчиків

У різних промислових галузях застосовується безліч тензометричних перетворювачів. Розрізняють наступні типи пристроїв:

• засоби вимірювання сили – датчики сканують зміни параметрів зусилля і навантаження;
• прилади для вимірювання проекції прискорення – акселерометри;
• вимірювальні засоби переміщення випробовуваних матеріалів;
• тензометричні пристрої тиску – характеризуються контролем параметрів тиску різних елементів в різних середовищах;
• тензометричні перетворювачі крутного моменту.
  

Для ваг тензодатчики є найбільш типовим конструктивним елементом. В залежності від застосування структури вантажний приймаючої поверхні використовуються датчики наступних видів:

• прилади консольного типу;
• засоби вимірювання у вигляді латинської літери S;
• тензодатчики у формі шайби;
• прилади вимірювання, що віддалено нагадують форму бочки.

Існує класифікація вимірювальних тензодатчиків, що залежить від конструктивної особливості – елемента чутливості. Вихідним матеріалом визначені такі моделі:

• дротяні – створюються у формі дроту, матеріалом служить двокомпонентний ніхром, элементальное з'єднання фехраль, термостабільний сплав константан;
• тензометричні датчики з фольги – використовуються тонкі смужки фольги;
• напівпровідникові датчики – виготовляються з таких хімічних елементів, як кремній, галій, германій.

Принцип функціонування

В основі принципу пристрою використаний тензоэффект. Його суть полягає у зміні робочого протидії напів - провідникових елементів під час їх розтягування або стиснення – механічної деформації.

Більше:

Компанія Акадо - відгуки тільки відмінні!

Акадо – це одна з лідируючих компаній у Росії, що займається підключенням безлімітного інтернету і телебачення в Москві і Московській області, а також у багатьох великих регіонах РФ. Осівши в 1995 році і 13 років протримавшись на одному рівні з...

Кабель RS-232: опис, низначение, технічні характеристики

Строго кажучи, кабель RS-232 – це найменування стандарту, що описує інтерфейс з'єднання з комп'ютера з пристроєм передачі даних. RS – recommended standard, перекладається як "рекомендований стандарт", а 232 – номер типу. В...

Смартфон Samsung Galaxy Alpha: відгуки. «Самсунг Альфа»: характеристики, ціна

Концерн Samsung славиться більш практичними телефонами, на відміну від свого прямого конкурента Apple. Останній більш відомий стилем і красою продукції, в той час як корейська компанія виробляє, швидше, бюджетні, але практичні девайси. Так ось, забуд...

Тензодатчики являють собою конструктивний набір з тензорезистора, який має комунікативну точку на панелі. Остання з'єднується з матеріалом для вимірювання. Функціональна схема спрацьовування тензометричного датчика полягає в тому, що відбувається вплив на елемент чутливості. Під'єднання приладу до джерела живлення проводиться за допомогою электроотводов, які мають контакт з чутливою пластиною.

Контактні місця характеризуються наявністю постійної напруги. Тензодатчик приймає на себе деталь через спеціальну підкладку. Маса матеріалу перериває ланцюг за рахунок деформаційних спотворень. Отриманий процес трансформується в електричний сигнал струму.

Тензометричний датчик тиску найчастіше використовується з тензоусилителями змінного струму. В даній системі здійснюється амплітудна модуляція напруги, яка подається безпосередньо на перетворювальні датчики.

Пристрій тензодатчика

Тензометрическое засіб вимірювання складається з:

• пружного елемента;
• тензорезистора;
• корпусу приладу;
• герметичного роз'єму.

Під пружним елементом мається на увазі тіло, що приймає на себе навантаження. В основному виробляється із спеціальних марок сталі, які заздалегідь пройшли термічну обробку. Це впливає на отримання стабільних показань. Форма виготовлення представлена у вигляді стрижня, кільця або консолі. Стрижнева конструкція більш затребувана і широко поширена.

Тензорезистор – це дротяний або фольговый резисторний вузол, який приклеюється до стрижня. Дана деталь тензометричного датчика змінює свій опір щодо деформації стрижня, а деформаційне спотворення, в свою чергу, пропорційна навантаженні.

Корпус вимірювального приладу оберігає внутрішню конструкцію від всіляких механічних пошкоджень, у тому числі і від негативних впливів навколишнього середовища. Корпус відповідає нормам міжнародного стандарту і має різні форми.

Герметичний роз'єм необхідний для комунікації датчика з додатковим обладнанням (ваги, підсилювачі тощо) за допомогою кабелю. Існують варіативні схеми з'єднання. Конструктивні особливості деяких тензодатчиків передбачають заміну кабелю.

Датчики вимірювання сили

Тензометричні датчики сили мають інше поширена назва – динамометри. Дані засоби вимірювання є складовою частиною вагового обладнання. Їх необхідність важко переоцінити, оскільки вони функціонують у всіх автоматизованих технологічних системахбудь-якого виробництва. Вони знайшли застосування в сфері сільського господарства, медицині, металургії, автомобілебудуванні і т. д.

В даному методі вимірювань відбувається безліч маніпуляцій, і у відповідності з цим розрізняють кілька типів тензодатчиків:

• тактильні – підрозділяються на перетворювачі зусилля, прослизання і дотику;
• резистивні – використовують тензорезистор і мають лінійний сигнал виходу;
• пьезорезонансные – характеризуються прямим і зворотним ефектом, який забезпечує спеціальний датчик – резонатор;
• п'єзоелектричні – стійкі до навколишньої температури, високоміцні, використовується прямий п'єзоефект;
• магнітні – функціонують на явище магнітострикції, змінює геометрію розмірів магнітної області;
• ємнісні – засоби вимірювання параметричного типу, є конденсатором.
  

Датчики виміру ваги

Тензометричні датчики ваги складаються з трьох елементів:

1. Тензорезистор.
2. Балка вигину.
3. Кабель.

Датчики використовуються у ваговому обладнання промислового призначення і особистого користування. Більш популярні дані засоби вимірювання у виробничих сферах і мають такі типи:

• консольні пристрої – алюмінієві або сталеві заготовки. Сталеві можуть бути виконані у формі бочки або шайби, володіють високою герметичністю;
• балкові пристрої – вимірюють навантаження на платформних і мостових конструкціях.
  

Переваги тензодатчиків

Вони наступні:

• Високоточні виміри параметрів.
• Не допускають спотворення інформації.
• Сумісність з вимірами напруг.
• Компактні габаритні розміри.

Недоліком можна вважати втрату чутливості функціонуючих елементів при критичних перепадах температури.