Вимірювання механічних напружень

Загальні відомості

План

Тема 5.3 Вимірювання механічних зусиль

1. Загальні відомості

2. Вимірювання механічних напружень

3. Вимірювання механічних сил та тиску

4. Вимірювання крутних моментів

Із механічних величин, які вимірюються найчастіше, основними є механічні зусилля, які поділяються на зосереджені, зокрема спрямовані лінійно (механічні сили) та обертові (крутні моменти), а також розподілені зовнішні зусилля (тиск) та внутрішні розподілені зусилля, що виникають в тілі досліджуваного об'єкта (механічні напруження).

Методи вимірювань різних видів механічних зусиль мають багато спільного, їх можна поділити на чотири групи, що базуються на вимірюванні:

- деформацій досліджуваного об'єкта або деформацій пружного елемента, які виникають під дією вимірюваного зусилля;

- параметрів або властивостей перетворювачів (електричний чи магнітний опір, частота власних коливань, виникнення електричного заряду тощо), що змінюються під дією досліджуваних зусиль;

- безпосередньо властивостей досліджуваного об'єкта чи середовища (наприклад, швидкості розповсюдження звуку, теплопровідності газу, електричної провідності, магнітної проникності тощо), які залежать від зусиль, що діють на них;

- зусиль методом зрівноважувального перетворення, при якому вимірюване зусилля зрівноважується компенсуючим зусиллям.

Найпоширенішим способом визначення механічних напружень є вимірювання деформації поверхні досліджуваного об'єкта. Діапазон вимірюваних деформацій дуже широкий - від часток мікрометра в металах та твердих пластмасах до десятків сантиметрів у зразках еластичних матеріалів з великим видовженням.

Найпростішим та найпоширенішим методом вимірювань деформацій є так званий тензометричний метод, в якому як первинні перетворювачі деформації використовують тензорезистори.

Для вимірювання деформацій чи величин, попередньо перетворених у деформацію пружного перетворювального елемента, тензорезистор наклеюють на досліджувану деталь. Для температур до 200 °С застосовують бакеліто-фенольні клеї (БФ), бакелітовий лак, а для вищих температур - жаростійкі кремнійорганічні цементи та цементи на основі рідкого скла.

Особливістю приклеюваних тензорезисторів є те, що вони не можуть бути переклеєні з об'єкта на об'єкт.

Вихідним інформативним параметром тензорезисторів є зміна їх опору і тому здебільшого вимірювальними колами тензорезистивних перетворювачів є мостові вимірювальні кола. Тензорезистор може бути увімкненим в одне з плеч моста, в два плеча або мостове коло може бути складене повністю із тензорезисторів.

Оскільки відносна зміна опору тензорезисторів дуже мала, то суттєвий вплив на результат вимірювань може мати температура довкілля. Отже, необхідно передбачити температурну компенсацію. Зокрема, якщо використовують мостове коло з одним робочим тензорезистором (рис.1, а), то для температурної компенсації необхідний інший неробочий тензорезистор R_тк, аналогічний робочому R_т, який був би в однакових температурних умовах з робочим. Тоді зміна опорів двох ідентичних (робочого та компенсаційного) тензорезисторів, зумовлена зміною температури довкілля при незмінному значенні вимірюваної деформації, не викликає зміни вихідної напруги

Якщо первинними перетворювачами сили (тиску) в деформацію є консольні (мембранні) перетворювальні елементи, то як робочі можна використати два ідентичні тензорезистори, наклеєні з чутливого елемента так, що один сприймає деформацію розтягу, а інший деформацію стиску, то можливе диференціальне їх увімкнення в мостове коло (рис. 1, б). В цьому випадку температурна похибка також виключається, а чутливість мостового кола збільшується вдвічі.

Рис 1. Схеми увімкнення тензорезисторів у мостові кола

Дві пари диференціальних тензорезисторів, які утворюють повний тензометричний міст, забезпечують найкращу корекцію температурних похибок і в чотири рази збільшують чутливість.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Вимірювання механічних сил та тиску

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.