"Täpsus on kuningate viisakus!" Tänapäeval on selle keskaegse prantsuse aforismi tähtsus ainult kasvamas. Tootmises ja igapäevaelus kasutatakse täpsete mõõtearvutuste tegemiseks üha enam deformatsioonimõõturitel põhinevaid instrumente.
Sisu
Mis on tensoandur ja milleks on tensoandurid?
deformatsioonimõõtur (ladina keelest tensus – pingestatud) on meetod ja tehnika mõõdetava objekti või struktuuri pinge-deformatsiooni oleku mõõtmiseks. Fakt on see, et mehaanilist pinget pole võimalik otseselt mõõta, seega on ülesandeks mõõta objekti deformatsiooni ja arvutada pinge spetsiaalsete tehnikate abil, mis võtavad arvesse materjali füüsikalisi omadusi.
Tensoandurid põhinevad deformatsiooniefektil, mis on tahkete materjalide omadus muuta oma vastupidavust erinevatel deformatsioonidel. Tensomõõturid on seadmed, mis mõõdavad tahke keha elastset deformatsiooni ja muudavad selle väärtuse elektrisignaaliks.See protsess toimub siis, kui anduri juhi takistus muutub selle venitamisel ja kokkusurumisel. Need on tahkete ainete (nt masinaosad, konstruktsioonid, hooned) deformatsiooni mõõtmise seadmete põhielemendid.
Disain ja tööpõhimõte
Tensoandur koosneb pingeandurist, mis on varustatud spetsiaalsete kontaktidega, mis on kinnitatud mõõtepaneeli esiosale. Mõõtmise ajal puudutavad paneeli tundlikud kontaktid objekti. Tekib nende deformatsioon, mis mõõdetakse ja muundatakse elektriliseks signaaliks, mis edastatakse tensoanduri mõõdetud väärtuse töötlemis- ja kuvaelementidele.
Sõltuvalt funktsionaalse kasutuse ulatusest erinevad andurid nii mõõdetud väärtuste tüüpide kui ka tüüpide poolest. Oluline tegur on nõutav mõõtmise täpsus. Näiteks pagariäri väljapääsu juures olev veoautokaalu koormusandur ei vasta absoluutselt elektroonilisele apteegikaalule, kus iga sajandikgramm on oluline.
Vaatame nüüdisaegsete tensomõõturite tüüpe ja liike lähemalt.
Pöördemomendi andurid
Pöördemomendiandurid on ette nähtud pöördemomendi mõõtmiseks süsteemide pöörlevatel osadel, nagu mootori väntvõll või roolisammas. Pöördemomendiandurid suudavad määrata nii staatilist kui ka dünaamilist pöördemomenti kontakt- või kontaktivabalt (telemeetria).
Tala-, konsool- ja servatüüpi koormusandurid
Seda tüüpi andurid põhinevad tavaliselt rööpkülikukujulisel konstruktsioonil koos integreeritud paindeelemendiga, mis tagab mõõtmise kõrge tundlikkuse ja lineaarsuse. Nendes olevad pingeandurid on kinnitatud anduri elastse elemendi tundlikele osadele ja ühendatud täissilla skeemi järgi.
Struktuurselt on tala deformatsioonimõõturil spetsiaalsed avad koormuse ebaühtlaseks jaotamiseks ning surve- ja tõmbepingete tuvastamiseks.Maksimaalse efekti saavutamiseks on tensoandurid spetsiaalsete märkide abil rangelt suunatud tala pinnale selle kõige õhemas kohas. Seda tüüpi ülitäpseid ja töökindlaid andureid kasutatakse mitme anduriga mõõtesüsteemide loomiseks platvorm- või punkerkaaludes. Samuti leidsid nad oma rakenduse kaalupakendajates, puiste- ja vedeltoodete pakkijates, kaablipingemõõturites ja muudes jõukoormuse mõõturites.
Tõmbe- ja surveandurid
Tõmbe- ja surveandurid on üldiselt S-kujulised, valmistatud alumiiniumist ja roostevabast terasest. Mõeldud punkerkaaludele ja -kaaludele mõõtepiirkonnaga 0,2-20 tonni. S-kujulisi tõmbe- ja surveandureid saab kasutada kaablite, kangaste ja kiudude tootmise masinates, et kontrollida nende materjalide tõmbejõudu.
Traadist ja fooliumist pingeandurid
Ühendatud Tensoandurid on valmistatud väikese läbimõõduga traadi spiraali kujul ja kinnitatud elastse elemendi või uuritava osa külge liimi abil. Nende omadused on järgmised:
- valmistamise lihtsus;
- lineaarne sõltuvus tüvest;
- väikesed mõõdud ja hind.
Puudustest tuleb märkida madal tundlikkus, keskkonna temperatuuri ja niiskuse mõju mõõtmisveale, kasutusvõimalus ainult elastse deformatsiooni valdkonnas.
Foolium tensomõõturid on oma kõrgete metroloogiliste omaduste ja valmistatavuse tõttu praegu kõige levinumad tensoandurid. See sai kättesaadavaks tänu nende tootmise fotolitograafilisele tehnoloogiale. Täiustatud tehnoloogia võimaldab toota üksikuid 0,3 mm põhjaga tensoandureid, spetsiaalseid tensomõõturite pesasid ja tensoandurite kette laia töötemperatuurivahemikuga -240 kuni +1100 ºС, sõltuvalt mõõtematerjalide omadustest. võre.
Koormusandurite eelised ja puudused
Tensomõõtureid kasutatakse laialdaselt nende omaduste tõttu:
- tensoanduri monoliitse ühendamise võimalus uuritava osaga;
- mõõteelemendi väike paksus, mis tagab mõõtmiste suure täpsuse 1-3% veaga;
- paigaldamise mugavus nii tasasele kui ka kõverjoonelisele pinnale;
- võime mõõta dünaamilisi deformatsioone, mis muutuvad sagedusega kuni 50000 Hz;
- mõõtmise võimalus rasketes keskkonnatingimustes temperatuurivahemikus -240 kuni +1100˚C;
- Võimalus mõõta parameetreid samaaegselt osade paljudes punktides;
- võimalus mõõta deformatsioonimõõtmissüsteemidest suurte vahemaade kaugusel asuvate objektide deformatsioone;
- liikuvate (pöörlevate) osade deformatsioonide mõõtmise võimalus.
Puudustest tuleb märkida:
- meteoroloogiliste tingimuste (temperatuur ja niiskus) mõju andurite tundlikkusele;
- kerged muutused mõõteelementide takistuses (umbes 1%) nõuavad signaalivõimendite kasutamist.
- Kui tensoandurid töötavad kõrge temperatuuriga või söövitavas keskkonnas, on nende kaitseks vaja erimeetmeid.
Põhilised ühendusskeemid
Vaatleme näidet pingeandurite ühendamisest kodu- või tööstuskaaludega. Kaalude standardsel koormusanduril on neli erinevat värvi juhet: kaks sisendit on võimsus (+Ex, -Ex), ülejäänud kaks on mõõteväljundid (+Sig, -Sig). Leidub ka viie juhtmega variante, kus lisatraat on kõikidele teistele varjeks. Tala tüüpi kaalumõõteanduri olemus on üsna lihtne. Toide antakse sisenditele ja pinge võetakse väljunditest. Pinge suurus sõltub mõõteandurile rakendatavast koormusest.
Kui juhtmete pikkus kaalukoormusandurist ADC-seadmeni on märkimisväärne, mõjutab juhtmete endi takistus kaalu näitu. Sel juhul on soovitatav lisada tagasisideahel, mis kompenseerib pingelanguse, parandades vea mõõteahelasse sisestatud juhtmete takistusest. Sel juhul on ühendusskeemil kolm paari juhtmeid: toide, mõõtmine ja kadude kompenseerimine.
Näited deformatsioonimõõturi andurite kasutamisest
- Kaalude ehituse komponent.
- deformatsioonijõudude mõõtmine metalli vormimisel sepistamispressidel ja valtspinkides.
- Ehituskonstruktsioonide ja -konstruktsioonide pinge- deformatsiooniseisundite jälgimine nende püstitamise ja ekspluateerimise ajal.
- Kuumakindlast legeeritud terasest kõrgtemperatuurilised andurid metallurgiatehastele.
- roostevabast terasest elastse elemendiga mõõtmiseks keemiliselt agressiivses keskkonnas.
- rõhu mõõtmiseks nafta- ja gaasijuhtmetes.
Koormusandurite lihtsus, mugavus ja valmistatavus on peamised tegurid nende edasiseks aktiivseks rakendamiseks nii metroloogilistes protsessides kui ka igapäevaelus kodumasinate mõõteelementidena.
Seotud artiklid:
