Тензометр — прибор для измерения деформаций в твердых телах, возникающих под воздействием нагрузок. Применяется для исследования распределения деформаций в деталях машин, конструкций и сооружений, а также при механических испытаниях материалов. По способам преобразования измеряемой величины к виду, удобному для регистрации или отсчета, различают механические, оптикомеханические, пневматические, струнные и электрические тензометры.
Самое широкое распространение получили электрические тензометры, позволяющие производить дистанционные измерения статических и динамических деформаций в широком диапазоне частот в различных сложных условиях (в агрессивных средах, при высоких и низких температуpax и давлениях, при воздействии радиационного облучения и т. п.) и отличающиеся высокими метрологическими качествами.
В электрических тензометрах для преобразования измеряемой деформации в электрические сигналы используют параметрические тензодатчики: сопротивления, индуктивные и емкостные. Датчики включаются в мостовые или потенциометрические схемы. Для измерения и фиксации результатов применяется нулевой метод (статической и медленно-изменяющиеся деформации) или метод усиления и регистрации сигналов, вызванных изменением рабочего параметра датчика (динамической деформации).
Тензодатчик — преобразователь измеряемой деформации твердых тел в электрический сигнал. Наиболее распространены тензодатчики сопротивления (проволочные и фольговые), преобразующие деформацию в изменение электрического сопротивления.
Действие тензодатчика сопротивления основано на свойстве металлической проволоки (или фольги) под воздействием деформации (растяжения или сжатия) изменять свое электрическое сопротивление.
Тензодатчик на фольге
Конструктивно тензодатчик сопротивления представляет собой решетку из проволоки или фольги, которая с помощью клея прикрепляется к какой-либо поверхности. Решетка проволочного тензодатичка может состоять из параллельных петель, витков плоской катушки, параллельных нитей с перемычками из более толстого провода или фольги или одиночной проволоки.
Зависимость сопротивления тензодатчикаот температуры (температурная характеристика) определяется температурными коэффициентом удлинения материала детали и материала решетки датчика, а также температурным коэффициентом сопротивления материала решетки датчика и его тензочувствительностью.
При измерениях деформаций в условиях изменяющейся температуры должны вводиться поправки на температуру или применяться схемная компенсация.
Автоматическое введение поправок на температуру может быть получено при введении в конструкцию датчика дополнит, петель из проволоки, имеющей обратный (по знаку) температурный коэффициент, включаемых последовательно с тензодатчику, или петель из проволоки с высоким температурным коэффициентом, включаемых в смежное плечо моста.
При измерении статических деформаций диапазон допустимых температур определяется стабильностью температурной характеристики, сопротивления, коэффициента тензочувствительности тензодатичка. При измерении динамической деформаций основное значение имеет стабильность коэффициента тензочувствительности.
Сенсорный держатель инструмента с тензодатчиками
Для повышенных температур применяют также привариваемые датчики, в которых тензочувствительная решетка из проволоки или фольги с помощью клея закреплена на подложке из стальной фольги толщиной 0,1 — 0,15 мм. Такие датчики полностью термообрабатываются, тарируются и сортируются по температурной характеристике при изготовлении, что значительно повышает точность измерений.
В приборах для измерения статических и медленно изменяющихся деформаций применяется как ручное уравновешивание мостовых схем с тензодатчиками, с отсчетом результатов измерений по шкале реохорда, так и автоматическое непрерывное и дискретное уравновешивание.
В первом случае результаты измерений фиксируются в виде диаграммы, во втором — в цифровой или кодовой форме, пригодной для ввода данных в различные устройства для обработки результатов измерений.
Приборы для измерения статических деформаций обычно снабжаются переключателями датчиков, позволяющими одним прибором измерять деформации во многих точках, и имеют чувствительность от 1•10-6 до 1•10-5 относительных единиц деформации.
Применение весовой ячейки в промышленных условиях
Приборы с автоматическим уравновешиванием применяются для регистрации деформаций, изменяющихся во времени с частотой, не превышающей нескольких гц.
Измерение и регистрация процессов, содержащих более высокие частоты, обычно производится небалансными методами. При необходимости регистрации деформаций, содержащих постоянные и переменные составляющие, применяют питание мостов переменным напряжением, частота которого в 5 — 10 раз превышает максимальную частоту регистрируемого сигнала.
Для регистрации динамических процессов (без постоянной составляющей) применяют питание мостовых или потенциометрических схем с датчиками сопротивления постоянным током с последующим усилением с помощью усилителей переменного напряжения и регистрацией на осциллографы. Индуктивные и емкостные датчики, кроме упомянутых выше мостовых схем, включаются также в схемы частотной модуляции в качестве элементов колебательных контуров.
Не упустите возможность быть в курсе последних технологических новинок и инженерных трендов! Подпишитесь на наш Telegram-канал "Инженерное дело" и получайте первыми увлекательные статьи
и другие эксклюзивные материалы.Наш Telegram-канал: Инженерное дело
