Датчик напряжений: принцип работы и схема

Что такое тензодатчик

Тензодатчик - это резистор, используемый для измерения деформации объекта. Когда на объект действует внешняя сила, в результате чего происходит изменение формы объекта. Это изменение формы, будь то сжатие или растяжение, называется деформацией, и она измеряется тензодатчиком. Когда объект деформируется в пределах упругости, он либо становится уже и длиннее, либо короче и шире. В результате этого изменяется сопротивление от конца к концу.

Тензодатчик чувствителен к малым изменениям в геометрии объекта. Измеряя изменение сопротивления объекта, можно вычислить величину вызванного напряжения.

Изменение сопротивления обычно имеет очень малое значение, и для обнаружения этого малого изменения тензодатчик имеет длинную тонкую металлическую полосу, расположенную в зигзагообразном порядке на неметаллическом материале, называемом носителем, как показано ниже, чтобы увеличить малое количество напряжения в группе параллельных линий и измерить его с высокой точностью. Датчик буквально приклеивается к устройству с помощью клея.

Когда объект демонстрирует физическую деформацию, его электрическое сопротивление изменяется, и это изменение затем измеряется датчиком.

Мостовая схема тензодатчика

Мостовая схема тензодатчика показывает измеренное напряжение по степени несоответствия и использует вольтметр в центре моста для точного измерения этого дисбаланса:

В этой схеме R1 и R3 являются равными друг другу соотношениями, а R2 является реостатным плечом, имеющим значение, равное сопротивлению тензодатчика. Когда датчик не деформирован, мост находится в равновесии, и вольтметр показывает нулевое значение. При изменении сопротивления тензодатчика мост теряет равновесие, что приводит к появлению показаний на вольтметре. Выходное напряжение от моста может быть дополнительно усилено с помощью дифференциального усилителя.

Изменение температуры тензодатчика

Еще один фактор, влияющий на сопротивление датчика, - это температура. Если температура выше, сопротивление будет больше, если температура ниже, сопротивление будет меньше. Это общее свойство всех проводников. Мы можем преодолеть эту проблему, используя тензодатчики, которые автоматически компенсируют температуру, или методом использования фиктивного тензодатчика.

Большинство тензодатчиков изготовлены из сплава константан, который компенсирует влияние температуры на сопротивление. Но некоторые тензодатчики не сделаны из изоэластичного сплава. В таких случаях используется фиктивный датчик вместо R2 в четверть-мостовой схеме тензодатчика, который служит устройством компенсации температуры.

При изменении температуры сопротивление изменится в том же соотношении в обоих плечах реостата, и мост останется в состоянии равновесия. Эффект температуры аннулируется. Хорошо поддерживать низкое напряжение, чтобы избежать самонагревания тензодатчика. Самонагрев датчика зависит от его механического поведения.

Эта схема считается четверть-мостовой. Существуют еще две схемы: полумостовая и полная мостовая, которые обеспечивают большую чувствительность по сравнению с четверть-мостовой схемой. Тем не менее, четверть-мостовая схема широко используется в системах измерения деформации.

Применение тензодатчика

• В области развития машиностроения.

• Для измерения напряжений, возникающих в механизмах.

• В области испытания компонентов авиационной техники, таких как; тяги, структурные повреждения и т.д.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, обратитесь для удаления.