Đồng hồ đo ứng suất: Nguyên lý hoạt động & Sơ đồ

Cảm biến ứng suất là gì

Cảm biến ứng suất là một điện trở được sử dụng để đo ứng suất trên một vật thể. Khi một lực ngoại vi được áp dụng lên một vật thể, dẫn đến sự biến dạng về hình dạng của vật thể. Sự biến dạng này, dù là nén hoặc kéo giãn, được gọi là ứng suất và được đo bằng cảm biến ứng suất. Khi một vật thể biến dạng trong giới hạn đàn hồi, nó có thể trở nên hẹp và dài hơn hoặc ngắn và rộng hơn. Kết quả là, có sự thay đổi trong điện trở từ đầu này sang đầu kia.

Cảm biến ứng suất nhạy với những thay đổi nhỏ xảy ra trong hình học của một vật thể. Bằng cách đo sự thay đổi trong điện trở của một vật thể, lượng ứng suất được tạo ra có thể được tính toán.

Sự thay đổi trong điện trở thường có giá trị rất nhỏ, và để cảm nhận sự thay đổi nhỏ đó, cảm biến ứng suất có một dải kim loại mỏng dài được sắp xếp theo mô hình zigzag trên một vật liệu không dẫn điện gọi là vật mang, như được hiển thị dưới đây, để nó có thể phóng đại lượng ứng suất nhỏ trong nhóm các đường song song và có thể được đo với độ chính xác cao. Cảm biến được gắn chặt vào thiết bị bằng keo dán.

Khi một vật thể thể hiện sự biến dạng vật lý, điện trở điện của nó thay đổi và sự thay đổi đó sau đó được đo bằng cảm biến.

Mạch cầu cảm biến ứng suất

Mạch cầu cảm biến ứng suất cho thấy ứng suất được đo bằng mức độ không cân xứng, và sử dụng một đồng hồ điện áp ở giữa cầu để cung cấp một phép đo chính xác của sự mất cân xứng đó:

Trong mạch này, R1 và R3 là cánh tay tỷ lệ bằng nhau, và R2 là cánh tay rheostat có giá trị bằng với điện trở của cảm biến ứng suất. Khi cảm biến không bị ứng suất, cầu cân bằng, và đồng hồ điện áp hiển thị giá trị không. Khi có sự thay đổi trong điện trở của cảm biến ứng suất, cầu mất cân xứng và tạo ra chỉ báo tại đồng hồ điện áp. Điện áp đầu ra từ cầu có thể được khuếch đại thêm bởi một amplifier chênh lệch.

Biến đổi nhiệt độ của cảm biến ứng suất

Một yếu tố khác ảnh hưởng đến điện trở của cảm biến là nhiệt độ. Nếu nhiệt độ cao, điện trở sẽ cao và nếu nhiệt độ thấp, điện trở sẽ thấp. Đây là một thuộc tính chung của tất cả các chất dẫn. Chúng ta có thể khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng cảm biến ứng suất tự bù nhiệt độ hoặc bằng kỹ thuật cảm biến giả.

Hầu hết các cảm biến ứng suất được làm từ hợp kim constantan, loại bỏ tác động của nhiệt độ lên điện trở. Tuy nhiên, một số cảm biến ứng suất không phải là hợp kim isoelastic. Trong trường hợp đó, cảm biến giả được sử dụng thay cho R2 trong mạch cầu cảm biến ứng suất phần tư, hoạt động như một thiết bị bù nhiệt độ.

Bất cứ khi nào nhiệt độ thay đổi, điện trở sẽ thay đổi theo cùng tỷ lệ trong cả hai cánh tay của rheostat, và cầu vẫn ở trạng thái cân bằng. Tác động của nhiệt độ bị triệt tiêu. Tốt nhất là giữ điện áp thấp để tránh tự làm nóng của cảm biến ứng suất. Tự làm nóng của cảm biến phụ thuộc vào hành vi cơ học của nó.

Sắp xếp này được coi là mạch cầu phần tư. Có hai sắp xếp khác nữa là mạch cầu nửa và mạch cầu toàn bộ, cung cấp độ nhạy cao hơn so với mạch cầu phần tư. Tuy nhiên, mạch cầu phần tư vẫn được sử dụng rộng rãi trong hệ thống đo ứng suất.

Sử dụng cảm biến ứng suất

• Trong lĩnh vực phát triển cơ khí.

• Để đo lường ứng suất do máy móc tạo ra.

• Trong lĩnh vực kiểm tra thành phần của máy bay như; liên kết, hư hỏng cấu trúc, v.v.

Tuyên bố: Tôn trọng nguyên bản, các bài viết tốt xứng đáng được chia sẻ, nếu có vi phạm quyền sở hữu trí tuệ vui lòng liên hệ để xóa.