Применение тензопреобразователей

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. Преимущественные распространения получили прибо­ры с усилителями. Эти приборы называются тензоусилителями или тензостанциями. Они обладают рядом достоинств:

1) возможностью одновременно измерять статические и динамические деформации;

2) простотой изготовления и наладкой усилителей;

3) малой чувствительностью к помехам от электрических и магнитных полей.

На рис. 4.42 приведена типичная структурная схема прибора для измерения деформации.

Рис. 4.42. Структурная схема 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. 4.43 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. 4.43. Манометр с температурной коррекцией.

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

(4.16)

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. 4.44.

Рис. 4.44. Схема расположения тензосопротивлений для измерения крутящего момента вала.

Крутящий момент выражается через измеренное напряжение t.

(4.17)

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 непосредственнойградуировке тензометра путем нагружения вала с накленными на него тензосопротивлениями.

4.4. Индуктивные преобразователи