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Gli estensimetri: descrizione, istruzioni per l'uso, le caratteristiche e feedback

trasduttori estensimetrici sono dispositivi per convertire la misura di deformazione elastica del corpo solido in un segnale elettrico. Ciò avviene a causa della variazione della resistenza del conduttore del sensore cambiarne le dimensioni geometriche del stiramento o compressione.


strain gauge: il principio di azione

L'elemento principale del dispositivo è un estensimetro collegato a una struttura elastica. Le celle di carico sono calibrati gradualmente loading specificare forza crescente e misurando quindi l'entità della resistenza elettrica. Poi, per cambiare può essere applicato per determinare i valori di carico sconosciuto e deformazione è proporzionale ad essa.

A seconda del tipo di sensori può essere misurata:

  • alimentazione;
  • pressione;
  • spostamento;
  • coppia;
  • accelerazione.

Anche i più sofisticati effetti disegno di circuito di carico sul estensimetro è ridotta alla tensione o compressione lungo la sua sezione lungo reticolo, chiamato una base.

Quello che estensimetri

I tipi più comuni di estensimetri con la variazione di resistenza alle sollecitazioni meccaniche – estensimetri.

estensimetri filo

L'esempio più semplice è un segmento di un filo sottile che è attaccato ai dettagli dello studio. La sua resistenza è: r = pL / s, dove p – resistività, L – la lunghezza, s – area di sezione.

Il pezzo incollato elasticamente deformato filo. Allo stesso tempo, modificandone le dimensioni geometriche. Quando si comprime una sezione trasversale degli aumenti conduttori e trazione – diminuisce. Pertanto, la variazione di resistenza cambia segno a seconda della direzione di deformazione. Caratteristico è lineare.

Bassa sensibilità gage ha portato alla necessità di aumentare la lunghezza del filo in una piccola area di misurazione. Per fare questo, è realizzato nella forma di una spirale (reticolo) di filo, incollato su entrambi i lati delle piastre isolanti di pellicola di vernice o carta. Per il collegamento ad apparecchi circuito elettrico è provvisto di due conduttori terminali rame. Essi vengono saldati o saldati alle estremità della spirale metallica e abbastanza forte per collegarsi ad un circuito elettrico. Estensimetri attaccata all'elemento elastico o la parte studiata con adesivo.

estensimetri filo hanno i seguenti vantaggi:

  • struttura semplice;
  • dipendenza lineare di deformazione;
  • piccole dimensioni;
  • piccolo prezzo.

Gli svantaggi includono bassa sensibilità, l'effetto della temperatura ambiente, la necessità di una protezione contro l'umidità, usa solo nel campo di deformazione elastica.

Il filo sarà deformata quando la forza di adesione alla colla che supera di gran lunga lo sforzo richiesto per la sua estensione. Il rapporto del legame superficie per l'area di sezione trasversale dovrebbe essere 160 a 200, che corrisponde al diametro 0,02-0,025 mm. E 'consentito l'aumento di 0,05 mm. Poi, durante il normale funzionamento dello strato adesivo estensimetro è distrutta. Inoltre, il sensore funziona bene per la compressione, poiché filamenti di filo solidali con la pellicola adesiva e il pezzo.

estensimetri lamina

Parametri e funzionamento dell'estensimetro lamina sono la stessa di quella del filo. Solo materiale è una pellicola fatta di nicromo, costantana o titanio-alluminio. produzione di tecnologie fotolitografia consente di ottenere una configurazione reticolare complessa e automatizzare il processo.

Rispetto al filo, lamina estensimetri più sensibili, più corrente passa meglio trasmettere la deformazione di avere un più durevole e più dure conclusioni disegno.

estensimetri semiconduttore

sensibilità del sensore è approssimativamente 100 volte più alto del filo che consente spesso di applicarle senza amplificatore. Gli svantaggi sono fragilità, una forte dipendenza dalla temperatura ambiente e una notevole dispersione parametri.

caratteristiche di estensimetri

  1. Base – lunghezza del conduttore reticolo (0,2-150 mm).
  2. resistenza R Standard – valore di resistenza (Ohm 10-1000).
  3. offerta di lavoro corrente I p – corrente alla quale non è riscaldata sensibilmente il calibro. In caso di surriscaldamento modificare le proprietà del materiale del sensore, base ed uno strato adesivo, distorcendo le prove.
  4. fattore di taratura: s = (ΔR / R) / (d L / L), dove R e L – rispettivamente la resistenza elettrica e la lunghezza della sonda scaricato; ΔR e d L – resistenza al cambiamento e deformazione da una forza esterna. Per materiali diversi può essere positivo (R aumenta trazione) e negativo (aumenti R in compressione). Il valore s per diversi metalli varia da -12.6 a +6.

Schema che incorpora estensimetri

Per misurare piccoli segnali elettrici migliore opzione è l'inclusione di un ponte, al centro del quale è un voltmetro. L'esempio più semplice sarebbe un estensimetro, quale circuito è montato sul principio di ponte elettrico, che è collegato a un braccio. La sua resistenza nello stato senza carico è la stessa di quella delle altre resistenze. In questo caso, il dispositivo visualizzerà una tensione nulla. Il principio di funzionamento del estensimetro è di aumentare o diminuire la grandezza della sua resistenza a seconda forzerà compressa o allungata.

La precisione della lettura è significativamente influenzata dalla temperatura gage. Se l'altro braccio del ponte per includere un tenzosoprotivlenie simile che non verrà caricata, eseguirà la funzione di compensazione a temperature estreme.

Il circuito di misura deve anche tener conto dei valori della resistenza elettrica dei conduttori collegati al resistore. La loro influenza è ridotta mediante l'aggiunta di un altro conduttore collegato a qualsiasi estensimetro conclusione e voltmetro.

Quando l'elemento elastico per attaccare i due sensori in modo che il loro carico differiscono nel segno, il segnale aumenta 2 volte. Se ci sono quattro sensori nel circuito con carichi, indicati dalle frecce nello schema sopra, la sensibilità aumenta significativamente. Nel collegare i manometri filo o lamina deformazione amperometro ordinaria sarà testimoniare senza un amplificatore di segnali elettrici. È importante selezionare accuratamente la denominazione di resistenze con un multimetro modo che siano uguali tra loro in ciascun braccio di un ponte elettrico.

Applicazione di estensimetri nell'arte

  1. Parte della struttura del saldo: il corpo pesare sensore è deformato elasticamente, e con esso le estensimetri incollati ad esso collegato nel circuito. Il segnale elettrico viene trasmesso al strumento di misura.
  2. Il monitoraggio dello stato di sforzo-deformazione di progetti di ingegneria strutturale e civile durante la loro costruzione e il funzionamento.
  3. estensimetro per misurare la forza di deformazione durante metallo formando su laminatoi e punzonatura.
  4. I sensori ad alta temperatura per la metallurgia e altre aziende.
  5. Sensore di misura con un elemento elastico in acciaio inossidabile per uso in ambienti chimicamente aggressivi.

estensimetri standard effettuati sotto forma di rondelle, stringhe o travi semplici bilaterali, S-forma. Per tutti i disegni, è importante che la forza è stata applicata in una direzione: dall'alto verso il basso o viceversa. In condizioni di esercizio gravose, disegni speciali consentono di eliminare l'effetto delle forze di parassiti. Da questo in larga misura dipendono i loro prezzi.

Su estensimetri prezzo varia da centinaia a centinaia di migliaia di rubli. Molto dipende dal produttore, disegno, tessuti, tecniche di fabbricazione, i valori dei parametri misurati, apparecchi elettronici aggiuntivi. Per la maggior parte, sono componenti del bilancio di diversi tipi.

conclusione

Il principio di funzionamento di tutte le celle di carico si basa sulla trasformazione della deformazione dell'organo elastico in un segnale elettrico. Per scopi diversi ha proprio sensore. Quando sono scelti estensimetri, è importante per determinare se v'è una compensazione schemi distorcono letture di temperatura e di effetti parassiti meccanici.