рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Сенсоры деформации

Сенсоры деформации - раздел Философия, Раздел 1 Метрология Сенсоры Деформации Используются Для Различных Целей: Измерения Уровня Деформа...

Сенсоры деформации используются для различных целей: измерения уровня деформаций и механических напряжений, возникающих в узлах и конструкциях технологического оборудования, вооружения, изделий летной и ракетно-космической техники. Кроме того, сенсоры деформации (СД) используются в качестве чувствительных элементов в датчиках давления и силы.

Обобщенная структура СД приведена на рис. 5.4, где условно представлена входная величина деформации εх, которая, воздействуя на несущий элемент (подложку, пластинку, балку), вызывает в нем механические напряжения (σx), передающиеся на чувствительный элемент (ЧЭ). С другой стороны на ЧЭ от внешнего источника питания (ИП) подается поток энергии (Э) в виде напряжения, тока или частоты, который модулируется изменяющимися параметрами ЧЭ, зависящими, в свою очередь, от величины деформации εх. Кроме того, в реальных условиях на СД воздействуют параметры внешней среды, в частности, температура (Твн), которая изменяет его характеристики. Таким образом, на выходе СД возникает сигнал У, функционально связанный с εх, Э, Твн:

У = Fх, Э, Твн).

Чаще всего роль ЧЭ выполняют тензорезисторы (ТР), которые закрепляются на подложке или объекте измерения специальными клеями или клеевыми композициями.

Рисунок 5.4–Структурная схема сенсора деформации

 

Рассмотрим более подробно ТР, которые являются базовыми элементами СД. В настоящее время на практике используются проволочные, фольговые и полупроводниковые ТР, особенно первые и вторые. Кратко опишем принцип работы ТР и приведем основные расчетные зависимости.

Проволочные ТР представляют собой проволоку из высокоомного металлического сплава, сопротивление которой изменяется под действием напряжения, растяжения или сжатия.

Зависимость сопротивления проволоки ТР можно представить в виде:

,

где ρ – удельное электрическое сопротивление материала проволоки; L и S – соответственно длина проволоки и площадь поперечного сечения.

При растяжении ТР его сопротивление изменится (возрастет или уменьшится) на величину DR и составит R + DR, поэтому относительное изменение сопротивления может быть представлено соотношением

,

где DL – изменение длины ТР; Dρ – изменение удельного электрического сопротивления; μ – коэффициент Пуассона.

Для применяемых металлических материалов – величина второго порядка малости, поэтому ей пренебрегают, тогда соотношение (1.8) будет выглядеть следующим образом:

.

Так как – относительная деформация ТР, то окончательно получим:

,

где k – коэффициент тензочувствительности, он зависит от свойств материала и технологии изготовления ТР. Как правило, для большинства металлов
μ = 0,4…0,6, поэтому k = 2 + 0,2.

Устройство проволочного ТР схематично представлено на рис. 5.5.

ТР состоит из подложки-основы 1, тензопроволоки 2, уложенной в виде решетки и приклеенной к основе, защитной пленки 3 и электрических выводов 4. Длина активной части ТР, которая изменяет свое сопротивление, называется базой ТР и обозначается как L.

В качестве основы (подложки) используют тонкую бумагу или пленку из бакелитового лака, клея БФ-2. На основе БФ-2 ТР работоспособны в диапазоне от минус 40 до 70ºС, а на бакелитовом лаке до 200ºС. Для обеспечения работоспособности ТР при более высоких температурах используются высокотемпературные клеи или цементы.

Материалом тензопроволоки служат высокоомные сплавы имеющие высокий коэффициент тензочувствительности и малый температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Этим требованиям отвечают ТР на основе сплавов хрома и никеля с кремнием (нихром, константан, сплав НМ23ХЮ и др.). Диаметр тензопроволоки 0,01…0,05 мм.

Следует отметить, что проволочные ТР отличаются сравнительно несложной технологией изготовления, поэтому могут изготавливаться самостоятельно на различных предприятиях для обеспечения собственных нужд.

Пленочные ТР более технологичны при изготовлении и применении, чем проволочные ТР. Конструктивно они представляют собой одиночный ТР или розетку из ТР, сформированных на изоляционной основе-пленке методом вакуумного напыления (тонкопленочный ТР) или травлением тонкой металлической фольги, наклеенной на изоляционную основу (фольговый ТР) (рис.5 6).

 

Рисунок 5.5 – Конструкция петлевого проволочного ТР: 1 – основа (бумага); 2 – проволочные нити чувствительной решетки; 3 – слой клея; 4 – место пайки или сварки; 5 – выводные проводники; L – общая длина; H – ширина; h – толщина; l – база

 

Розеточный вариант пленочного ТР позволяет фиксировать не только величину, но и направление механических напряжений. Топология (конфигурация) пленочных ТР может быть самой различной: меандровая, круговая, смешанная. В качестве основы пленочных и фольговых ТР используется полиимидная пленка (неметаллизированная и металлизированная).

 

Рисунок 5.6– Внешний вид фольговых ТР различной формы

Достоинством пленочных ТР является отсутствие клеевой прослойки между ТР и изоляционной пленкой, поэтому они имеют очень малые гистерезис и временной дрейф, что определяет их высокую временную стабильность. Недостатки по сравнению с фольговыми ТР – более высокое значение ТКС и большой разброс по номиналам, что требует необходимости использования в СД балансировочных резисторов. Материалами для ТР служат специальные сплавы на основе никеля, хрома с кремнем, которые для повышения стабильности легируются определенными металлами (ванадием, рением и др.).

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Раздел 1 Метрология

Раздел Метрология... Метрология наука об измерениях методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Сенсоры деформации

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Терминология
Очень важным фактором правильного понимания дисциплины и науки метрология служат использующиеся в ней термины и понятия. в метрологии используются следующие величины и их определения:

Единицы измерения
В 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам была утверждена Международная система единиц (СИ). В основе Международной системы единиц лежат семь единиц, охватывающих следующие

Погрешность измерений
В практике использования измерений очень важным показателем становится их точность, которая представляет собой ту степень близости итогов измерения к некоторому действительному значению, которая ис

Основные термины и определения
1. Стандартизация – деятельность, направленная на достижение упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного применения в отнош

Объекты стандартизации
Объектом стандартизации могут быть продукция, услуги и процессы, имеющие перспективу многократного воспроизведения и (или) использования. В стандартах регламентируются методы измерения, контроля и

Система сертификации
Система сертификации создается федеральными органами исполнительной власти организациями и представляет собой совокупность участников сертификации, осуществляющих сертификацию по правилам, установл

Обязательная сертификация
Обязательная сертификация осуществляется в случаях, предусмотренных законодательными актами Российской Федерации. При обязательной сертификации действие сертификата и знака соответствия распростран

Добровольная сертификация
Добровольная сертификация проводится по инициативе заявителей (изготовителей, продавцов, исполнителей) в целях подтверждения соответствия продукции требованиям стандартов, технических условий, реце

Измерение линейных размеров
К методам измерения линейных размеров, нашедшим наибольшее применение на практике, относятся следующие: 1. Метод непосредственной оценки. 2. Методы сравнения с мерой - дифференциа

Измерение давления
Из всех параметров наиболее измеряемым является давление. Давление – одна из основных величин, связанных с описанием поведения жидких и газообразных сред. В нефтегазовом комплексе измерение давлени

Датчики силы
К силе принято относить следующие параметры: усилие, вес, крутящий элемент. Данные параметры вызывают деформацию (растяжение, сжатие, сдвиг) воспринимающего элемента, поэтому базовым чувствительным

Принципы преобразования тепловых параметров
  6.1.1. Терморезистивный метод Терморезистивный метод является наиболее распространенным и хорошо апробированным на практике. Принцип терморезистивного преобразования основа

Объемные термочувствительные элементы
В промышленных ДТ используются стандартные ТЧЭ, чаще всего термисторы и терморезисторы проволочного, фольгового или дискретного типов. Из перечисленной группы терморезисторы выпускаются серийно.

Визуальные УМ
Наиболее простыми по конструкции и принципу действия являются УМ, основанные на визуальном измерении высоты уровня жидкости. Конструктивно они представляют собой трубки или водомерные стёкла

Косвенные измерения
При прямых измерениях не всегда удается получить значение всех исследуемых величин (токов, напряжений, мощности, фазы и др.) методом прямого измерения. Это обусловливается отсутствием специальных п

Средства измерения электрических величин
Условное графическое изображение электроизмерительных приборов показано в табл. 8.1 Таблица 8.1 Наименование приборов, их элементов и физических величин

Цифровые ЭИП
В настоящее время наиболее современными ЭИП являются цифровые, так как имеют гораздо больше функций и меньшую погрешность измерения, чем аналоговые. Рассмотрим несколько типовых цифровых и

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги