Измерительные цепи тензосопротивлений.

Чаще всего измерительной цепью является делитель на­пряжения либо мостовая цепь (рис. 3.44).

Рис. 3.44. Схемы включения тензосопротивлений.

а) делитель напряжения; б) мостовая цепь

Делитель напряже­ния с питанием постоянным током (рис. 3.44.а) применяют лишь в том случае, когда интересуются только переменной составляющей измеряемой величины, при этом постоянная со­ставляющая падения напряжения на сопротивлении R_П тензопреобразователя, в сотни раз превышающая переменную со­ставляющую, отфильтровывается разделительным конденса­тором С. Во всех других случаях в качестве измерительной цепи используется цепь моста (рис. 3.44.б), питаемого постоянным или переменным током.

Чаще применяется неравновес­ный режим мостовой цепи и при статических измерениях и особенно при динамических, когда другие виды работы мосто­вой цепи не могут быть использованы. При динамических измерениях в качестве указателя применяют самописец или осциллограф. Однако мощность, развиваемая преобразователем, недостаточна для работы самопишущих приборов и пет­левых вибраторов осциллографа и возникает необходимость использования усилителей.

Тензопреобразователи наиболее часто применяются для измерения деформаций и механических напряжений. Прово­лочные тензометры на бумажной основе, а также фольговые и пленочные тензометры применяются для измерения относительных деформаций e_l от 0,005…0,02 до 1,5…2%. Свободные проволочные

тензометры могут быть использованы для изме­рения деформаций до 6…10%.

Тензосопротивления практиче­ски безынерционны и применяются в диапазоне частот от 0 до 100 кГц. Измерительные цепи тензометров весьма разнооб­разны.

Для уменьшения температурной погрешности используют дифференциальную схему включения преобразователей – в соседнее плечо моста включают такой же преобразователь, наклеенный на тот же самый материал и помещенный в те же температурные условия.

Его можно разместить на детали и включить в соседние плечи моста два преобразователя, испытывающих равную деформацию разного знака (рис. 3.45). При этом одновременно достигается температурная коррекция и повышается вдвое чувствительность измерительной цепи.

Рис. 3.45. Схема включения тензосопротивлений с температурной коррекцией

На рис. 3.46 приведена типичная структурная схема одно­го канала прибора для измерения деформации.

Рис. 3.46. Структурная схема канала измерителя деформации

Измеритель­ный мост М питается переменным напряжением от генератора Г несущей частоты. Модулированный сигнал несущей ча­стоты с измерительной диагонали моста попадает на вход усилителя Ус. Усиленный сигнал демодулируется фазочувствительным демодулятором Д и через фильтр Ф поступает в указатель. Усилитель и генератор несущей частоты питаются от источника В, Для поверки чувствительности служит уст­ройство П, которое в некоторых приборах выполняется авто­матическим, а для предварительного уравновешивания мо­ста – устройство Р. Для одновременного определения дефор­мации во многих точках тензостанции выполняются многока­нальными.

Для измерения давлений (от 100 Н/мм² до 3 кН/мм²) используются манганиновые преобразователи сопротивления. При измерении давлений тензосопротивления могут быть установлены непосредственно на стенках сосуда, давление в котором измеряется, а для повышения чувствительности их можно разместить на мембранах, сильфонах и т.д.

В манометрах с тензосопротивлениями в качестве упруго­го элемента используется металлический стакан с утолщен­ным дном. На наружной поверхности стакана наклеиваются два рабочих преобразователя, а на донной поверхности – два для температурной коррекции. На рис. 3.47 приведена конструкция упругого элемента, поверхность которого изолирована и обмотана тензочувствительной проволокой: половина ее R₁ является рабочей, а вторая половина – R₂ служит для тем­пературной коррекции.

Рис. 3.47. Манометр с температурной коррекцией

Величина относительного удлинения проволоки при толщине стенки трубки d и внутреннем радиусе r под действием давления Р равна

, (3.44)

где Е и m – модуль упругости и коэффициент Пуассона.

Крутящий момент можно измерить путем измерения на­пряжения в материале вала при помощи тензосопротивлений, наклеенных так, как показано на рис. 3.48.

Рис. 3.48. Схема расположения тензосопротивлений для измерения крутящего момента вала

Крутящий момент выражается через измеренное напряжение t.

, (3.45)

где – полярный момент сопротивления сплошного круглого вала.

При включении преобразователей в два соседних плеча моста влияние деформаций изгиба вала на результат изме­рения практически исключается, поскольку при изгибе дефор­мации обоих преобразователей одинаковы по величине и по знаку.

Погрешность измерения тензометрами составляет 5…10%, но может быть снижена до 1…2% при непосредственной градуировке тензометра путем нагружения вала с накленными на него тензосопротивлениями.