Spændningsmåler: Funktionsprincip & Skematik

Hvad er en spændingsmåler

En spændingsmåler er en modstand, der bruges til at måle spænding på et objekt. Når en ekstern kraft anvendes på et objekt, sker der en deformation i formen af objektet. Denne deformation, både kompressiv eller tensionel, kaldes spænding, og den måles ved hjælp af spændingsmåleren. Når et objekt deformeres inden for elasticitetsgrænsen, bliver det enten smalere og længere eller kortere og bredere. Dette fører til en ændring i modstanden fra ende til anden.

Spændingsmåleren er følsom over for de små geometriske ændringer, der opstår i et objekt. Ved at måle ændringen i modstanden kan den inducerede stress beregnes.

Ændringen i modstanden har normalt en meget lille værdi, og for at registrere denne lille ændring har spændingsmåleren en lang, tynd metalstrip arrangeret i en zigzagmønster på et ikke-ledende materiale, kaldet bæreren, som vist nedenfor, så den kan forstærke den lille mængde stress i gruppen af parallelle linjer og kunne måles med høj præcision. Måleren er bogstaveligt talt limet på enheden ved hjælp af en lim.

Når et objekt viser fysisk deformation, ændres dets elektriske modstand, og denne ændring måles derefter af måleren.

Spændingsmålerbrokreds

Spændingsmålerbrokreds viser den målte stress ved graden af uoverensstemmelse og bruger en voltmeter i midten af broen for at give en præcis måling af denne ubalance:

I denne kreds er R1 og R3 forholdarms, der er lig med hinanden, og R2 er rheostatarmen, der har en værdi, der er lig med spændingsmålerens modstand. Når måleren er ubestrakt, er broen balanceret, og voltmeteret viser nulværdi. Når der sker en ændring i spændingsmålerens modstand, bliver broen ubalanceret og producerer en indikation på voltmeteret. Udgangsspændingen fra broen kan forstærkes yderligere af en differentialforstærker.

Variation af temperaturen hos spændingsmåleren

Et andet faktor, der påvirker modstanden i måleren, er temperaturen. Hvis temperaturen er højere, vil modstanden være højere, og hvis temperaturen er lavere, vil modstanden være lavere. Dette er en almindelig egenskab for alle ledere. Vi kan overkomme dette problem ved at bruge spændingsmålere, der er selvtemperaturkompenseret, eller ved at bruge en dummy spændingsmåler teknik.

De fleste spændingsmålere er lavet af constantan legering, der neutraliserer effekten af temperaturen på modstanden. Men nogle spændingsmålere er ikke lavet af en isoelastisk legering. I sådanne tilfælde bruges en dummy-måler i stedet for R2 i kvartalsbrokredsen, der fungerer som en temperaturkompensation.

Når temperaturen ændrer sig, ændres modstanden i samme proportion i begge arme af rheostaten, og broen forbliver i en balanceret tilstand. Effekten af temperaturen neutraliseres. Det er godt at holde spændingen lav, så selvopvarmningen af spændingsmåleren undgås. Selvopvarmningen af måleren afhænger af dens mekaniske opførsel.

Denne opsætning betragtes som en kvartalsbro. Der findes to flere opsætninger, halvbro- og fuldbrokonfigurationer, der giver større følsomhed end kvartalsbrokredsen. Alligevel er kvartalsbrokredsen stadig vidt udbredt i spændingsmålesystemer.

Anvendelse af spændingsmåler

• Inden for udviklingen af maskinmekanik.

• Til at måle stress, der genereres af maskiner.

• Inden for komponenttest af fly som; koblinger, strukturel skade osv.

Erklæring: Respektér det originale, godt indhold fortjener at deles, hvis der er krænkelse kontakt for sletning.