Strekmeters is toestelle wat die gemete elastiese vervorming van 'n soliede liggaam in 'n elektriese sein omskakel. Dit gebeur as gevolg van 'n verandering in die weerstand van die sensorgeleier wanneer sy geometriese afmetings van spanning of kompressie verander.
Strain gauge: beginsel van werking
Die hoofelement van die toestel is 'n rekmeter wat op 'n elastiese struktuur gemonteer is. Spanmeters word gekalibreer deur stapsgewys te laai met 'n gegewe toenemende krag en die grootte van die elektriese weerstand te meet. Dan, deur dit te verander, sal dit moontlik wees om die waardes van die toegepaste onbekende las en die vervorming eweredig daarmee te bepaal.
Afhangende van die tipe sensors, kan jy meet:
- sterkte;
- druk;
- skuif;
- wringkrag;
- versnelling.
Selfs met die mees komplekse laai skema van die struktuur, die aksie opdie spanningsmeter word verminder om sy rooster langs 'n lang gedeelte wat die basis genoem word te rek of saam te druk.
Watter rekmeters word gebruik
Die mees algemene tipes rekmeters met 'n verandering in aktiewe weerstand onder meganiese aksie – rekmeters.
Draadrekmeters
Die eenvoudigste voorbeeld is 'n reguit stuk dun draad wat aan die deel wat bestudeer word, geheg word. Die weerstand daarvan is: r=pL/s, waar p die weerstand is, L die lengte is, s die deursnee-area is.
Saam met die onderdeel is die vasgeplakte draad elasties vervorm. Terselfdertyd verander sy geometriese afmetings. Wanneer dit saamgepers word, neem die deursnit van die geleier toe, en wanneer dit gestrek word, neem dit af. Daarom verander die verandering in weerstand van teken na gelang van die rigting van vervorming. Die kenmerk is lineêr.
Die lae sensitiwiteit van die rekmeter het gelei tot die behoefte om die lengte van die draad in 'n klein meetarea te vergroot. Om dit te doen, word dit gemaak in die vorm van 'n spiraal (rooster) van draad, aan beide kante vasgeplak met isolasieplate van 'n film van vernis of papier. Om aan die elektriese stroombaan te koppel, is die toestel toegerus met twee koperlooddrade. Hulle word aan die punte van die opgerolde draad gesweis of gesoldeer en is sterk genoeg om aan 'n elektriese stroombaan te koppel. Die rekmeter word met gom aan die elastiese element of die deel wat getoets word geheg.
Draadlaaiselle het die volgende voordele:
- eenvoudige ontwerp;
- lineêre afhanklikheid van spanning;
- klein grootte;
- lae prys.
Nadele sluit in lae sensitiwiteit, invloed van omgewingstemperatuur, die behoefte aan beskerming teen vog, gebruik slegs in die area van elastiese vervormings.
Die draad sal vervorm wanneer die adhesiekrag van die gom daaraan die krag wat nodig is om dit te rek, aansienlik oorskry. Die verhouding van die bindingsoppervlak tot die deursnee-area moet 160 tot 200 wees, wat ooreenstem met sy deursnee van 0,02-0,025 mm. Dit kan verhoog word tot 0,05 mm. Dan, tydens normale werking van die rekmeter, sal die kleeflaag nie vernietig word nie. Daarbenewens werk die sensor goed in kompressie, aangesien die draaddrade integraal met die kleeffilm en die deel is.
Folielaaiselle
Die parameters en beginsel van werking van die foelie-laaisel is dieselfde as dié van die draads. Die enigste materiaal is nichroom-, konstantan- of titaan-aluminiumfoelie. Die fotolitografie-vervaardigingstegnologie maak dit moontlik om 'n komplekse roosterkonfigurasie te verkry en die proses te outomatiseer.
In vergelyking met draadrekmeters, is foelierekmeters meer sensitief, dra meer stroom, dra spanning beter oor, het sterker leidings en het 'n meer komplekse patroon.
Halfgeleier-laaiselle
Die sensitiwiteit van die sensors is ongeveer 100 keer hoër as die draads, wat dit moontlik maak om hulle gereeld sonder versterkers te gebruik. Die nadele is brosheid, hoë afhanklikheid van omgewingstemperatuur en beduidendeparameterverspreiding.
Strekmeter-spesifikasies
- Basis - die lengte van die roostergeleier (0.2-150 mm).
- Nominale weerstand R - aktiewe weerstandwaarde (10-1000 Ohm).
- Werktoevoerstroom Ip - stroom waarteen die rekmeter nie merkbaar verhit nie. Wanneer dit oorverhit word, verander die eienskappe van die materiale van die waarneemelement, die basis en die kleeflaag, wat die lesings verwring.
- Vervormingsfaktor: s=(∆R/R)/(∆L/L), waar R en L onderskeidelik die elektriese weerstand en die lengte van die ongelaaide sensor is; ∆R en ∆L - verandering in weerstand en vervorming van eksterne krag. Vir verskillende materiale kan dit positief wees (R neem toe met spanning) en negatief (R neem toe met kompressie). Die waarde van s vir verskillende metale wissel van -12.6 tot +6.
Skemas vir die aanskakel van rekmeters
Om klein elektriese seine te meet, is die beste opsie 'n brugverbinding, in die middel waarvan 'n voltmeter is. Die eenvoudigste voorbeeld sou 'n rekmeter wees, waarvan die stroombaan volgens die beginsel van 'n elektriese brug saamgestel is, in een van die arms waarvan dit gekoppel is. Sy ongelaaide weerstand sal dieselfde wees as die res van die resistors. In hierdie geval sal die toestel nulspanning wys.
Die beginsel van werking van 'n rekmeter is om die waarde van sy weerstand te verhoog of te verlaag, afhangende van of die kragte druk- of trekkragte is.
Die temperatuur van die rekmeter het 'n beduidende uitwerking op die akkuraatheid van die lesings. As 'n soortgelyke rekweerstand by die ander arm van die brug ingesluit is, wat nie gelaai sal word nie, sal dit die funksie verrig om vir termiese effekte te kompenseer.
Die meetkring moet ook die waardes van die elektriese weerstand van die drade wat aan die resistor gekoppel is, in ag neem. Hulle invloed word verminder deur nog 'n draad by te voeg wat aan een van die penne van die rekmeter en die voltmeter gekoppel is.
As beide sensors op so 'n manier op die elastiese element vasgeplak is dat hul vragte in teken verskil, sal die sein met 2 keer versterk word. As daar vier sensors in die stroombaan is met vragte wat deur pyle in die diagram hierbo aangedui word, sal die sensitiwiteit aansienlik toeneem. Met hierdie verbinding van draad- of foelie-rekmeters sal 'n konvensionele mikroammeter lesings gee sonder 'n elektriese seinversterker. Dit is belangrik om die weerstandswaardes akkuraat met 'n multimeter te kies sodat hulle gelyk is aan mekaar in elke arm van die elektriese brug.
Toepassing van rekmeters in ingenieurswese
- Deel van die ontwerp van die skale: wanneer dit geweeg word, word die sensorliggaam elasties vervorm, en daarmee saam is die rekmeters wat daaraan vasgeplak is, in 'n stroombaan gekoppel. Die elektriese sein word na die meter oorgedra.
- Monitering van die spanning-vervormingstoestand van boustrukture en ingenieurstrukture in die proses van hul konstruksie en bedryf.
- Vervormingsmeters vir die meting van vervormingskragte tydens bewerkingmetaaldruk by walserye en stempelperse.
- Hoëtemperatuursensors vir staal en ander nywerhede.
- Meetsensors met vlekvrye staal elastiese element vir werking in chemies aggressiewe omgewings.
Standaard rekmeters word gemaak in die vorm van wassers, kolomme, eenvoudige of dubbelsydige balke, S-vormig. Vir alle strukture is dit belangrik dat die krag in een rigting toegepas word: van bo na onder of andersom. Onder ernstige bedryfstoestande maak spesiale ontwerpe dit moontlik om die werking van parasitiese kragte uit te skakel. Hul pryse hang grootliks hiervan af.
Vir rekmeters wissel die prys van honderde roebels tot honderdduisende. Baie hang af van die vervaardiger, ontwerp, materiaal, vervaardigingstegnologie, die waardes van die gemete parameters, bykomende elektroniese toerusting. Vir die grootste deel is hulle komponente van verskillende tipes skale.
Gevolgtrekking
Die beginsel van werking van alle rekmeters is gebaseer op die transformasie van die vervorming van die elastiese element in 'n elektriese sein. Vir verskillende doeleindes is daar verskillende sensorontwerpe. By die keuse van rekmeters is dit belangrik om te bepaal of die stroombane kompensasie het vir vervorming van temperatuurlesings en parasitiese meganiese invloede.
