Тензометрический датчик принцип действия: Тензометрические датчики: виды, принцип работы

Тензометрические датчики: виды, принцип работы

 

Системы контроля производят постоянное наблюдение за состоянием различных механизмов и, в том числе, контролируют вес. Для проведения измерений на многих предприятиях широко востребованы тензодатчики. Основным компонентом прибора выступает тензорезистор. Он преобразует величину упругой деформации в удобный для измерения сигнал, в основном — в электрический.

Процесс происходит при изменении сопротивления измерительной решетки тензорезистора при его растяжении или сжатии. Конструктивно резистивный преобразователь можно представить в виде тонкой упругой проволоки из константана или пленки (фольги), распределенной по контролируемой поверхности. Устройство позиционируется как один из основных составляющих высокоточного оборудования для взвешивания. Его используют в любых весах электронного типа: от бытовых напольных до сверхточных лабораторных.

Содержание:

1. Виды:
   • Фольговый тензорезистор
   • Пленочный тензорезистор
   • Проволочный тензорезистор
2. Принцип действия тензодатчиков
3. Принцип действия датчиков силы
4. Преимущества тензометрических датчиков
5. Подключение тензометрических датчиков к индикатору веса

Виды

Ассортимент тензометрических датчиков очень большой, их выбирают с учетом сферы использования: измеряют силу и нагрузку; контролируют давление; контролируют момент для станков, моторов автомобилей.

Чаще всего для определения веса используются следующие модели:

• мембранные — широко используются в вагонных и автомобильных весах, для взвешивания цистерн, баков;
• колонные — для многотонных весов — автомобильных, вагонных, бункерных, а также для модернизации механического весового оборудования;
• S-образные — для подвесных, бункерных измерительных приборов, дозаторов массы.

Кроме классификации по форме, тензорезисторы различают по конструкционному чувствительному элементу. Рассмотрим эти разновидности подробнее.

Фольговый тензорезистор

Получили наибольшее распространение. Производят методом фотохимического травления.

Решетка тензорезистора выполняется из разных металлосплавов, обеспечивающих достаточную чувствительность и в то же время имеющих хорошую адгезию с изоляционной основой, на которой выполняется устройство. Толщина проводящего покрытия 3–15 мкм. Сопротивление находится в пределах 30–2000 Ом. Для защиты от внешней среды датчик покрывается специальным слоем.

Основные преимущества изделий — наибольшая чувствительность по сравнению с проволочными устройствами, прочные выводы и сложная конфигурация решетки.

Пленочный тензорезистор

Изготовляют путем напыления слоя германия, теллура, висмута или сульфида свинца на эластичное изоляционное основание из слюды или кварца.

Малая толщина таких тензодатчиков (15–30 мкм) предоставляет существенный плюс при измерениях деформаций в динамическом режиме в области высоких температур. Тензометрический коэффициент преобразователя равен 2–4, а его сопротивление варьируется в пределах 100–1000 Ом.

Проволочный тензорезистор

Представляет собой тонкую проволоку диаметром d 0 002н–0 5 мм, которая укладывается в виде петель длиной 5–25 мм, шириной 8–10 мм и приклеивается к бумаге. К ее концам припаиваются выводы 3 из более толстой проволоки, при помощи которых тензорезистор включается в цепь измерительной системы. Проволока должна соответствовать высокому удельному сопротивлению и малому температурному коэффициенту.

Принцип действия тензодатчиков

Суть работы довольна проста: на вход подается питание, с выхода снимается сигнал. Выходное напряжение зависит от приложенной нагрузки на весовой измерительный датчик для весов.

На практике используют несколько типов весоизмерительных датчиков — четырех-, и шестипроводные. Предлагаем рассмотреть подробнее принцип действия на самом простом — первом варианте.

Четырехпроводной и шестипроводной тензодатчик работает по принципу моста Уитстона. Измерительная схема следующая: на гибкой подложке расположены четыре тензорезистора. Для обеспечения на выходе в состоянии покоя нулевого значения разности потенциалов в точках + S и – S все элементы имеют равное сопротивление. Ток не протекает в выходной цепи измерительного прибора, если считать тензорезистор идеальным. На практике из-за конструкционных особенностей и температурных перепадов все равно наблюдается токовая нагрузка.

При механическом воздействии нагрузки на тензодатчик гибкое основание деформируется. В результате в мостовой измерительной схеме изменяются рабочие параметры 4 резисторов, в том числе сжатие и растяжение. Обратите внимание на рисунок ниже.

Стрелка гальванометра отклоняется, что свидетельствует о том, что равновесие электроцепи нарушается, и ток начинает протекать через выход тензорезистора. Гибкая пластина вернется в исходное состояние, а измерительный мост придет в равновесие, как только нагрузка прекратится.

По факту, тензорезистор меняет параметр омического сопротивления по отношению к прилагаемой силе. На практике устройства широко используются для измерения массы и нагрузки в весоизмерительных системах.

Принцип действия датчиков силы

Специальные устройства предназначены для измерения показателей силы или получения параметров момента действующей силы. Они определяют усилие либо силу, с которой один объект действует на другой.

Наличие датчиков силы в весах обуславливает возможность автоматизировать техпроцесс на производстве. Они востребованы в различных сферах — в с/х, строительстве и металлургической промышленности.

Принцип работы: весовая нагрузка деформирует упругий элемент. В месте возникновения деформации возрастает сопротивление, что приводит к изменению силы тока. Последняя пропорциональна величине деформации и, соответственно, действующей на датчик силе. Модели тензометрических датчиков характеризуются высокой точностью, обладают минимальными габаритами и весом.

Высокоточные малогабаритные устройства предназначены для измерения усилий сжатия и расширения. Самое широкое распространение получили датчики с металлическими тензометрами за свою универсальность, достаточную точность, простоту обработки выходного сигнала и приемлемую цену. Кроме того, они универсальны — подходят для измерения статических и динамических сил.

Преимущества тензометрических датчиков

К преимуществам тензодатчиков следует отнести:

• малый вес и размеры. Современные устройства компактные и не такие громоздкие, как раньше;
• простоту конструкции и крепления датчиков к изделиям. Процесс взвешивания гораздо упростился, а фиксация возможна как на плоских, так и на криволинейных поверхностях;
• способность измерять статические и динамические деформации. Это очень востребовано при использовании устройств в транспортных средствах или экстремальных условиях работы;
• возможность проведения измерений в сложных условиях окружающей среды в температурном интервале от -50 до +50 ˚С.

У нас вы можете купить тензометрические датчики для различных, в том числе больших нагрузок — до 200 т. Устройства работают результативно и обладают максимальной точностью измерения показателей. Подберем для вас нужную конструкцию исходя из области использования — S-образный, колонный, консольный, мембранный, балочный.

Подключение тензометрических датчиков к индикатору веса

В зависимости от пожеланий заказчика и технического задания мы можем изготовить устройства, которые могут иметь 4-х проводный или 6-ти проводный кабель для подключения к весовому индикатору.

Посмотрите на рисунок, где указаны эти две схемы:

Если промышленные весы имеют сразу несколько тензодатчиков, то они должны быть подключены параллельно, желательно с использованием специализированных соединительных коробок. Также они позволят сбалансировать систему, состоящую из множества устройств.

Например, для автовесов используют сборную конструкцию грузоприемного устройства. Платформа состоит из двух полуплатформ. Каждая платформа размещается на четырех тензодатчиках. Для подключения группы тензометрических датчиков применяют соединительные коробки. Они позволяют не только объединить сигналы с тензометрических датчиков, но и произвести выравнивание угловых нагрузок за счет добавочных резисторов, которые включаются в цепь сигнала датчиков.

В комплектацию устройств входит кабель. Если изменить его длину, то требуется обязательная калибровка весового индикатора, иначе показания могут быть недостоверными. Например, удлинение и укорачивание кабеля всегда приводят к потере точности определения массы. Отметим, что сколько бы проводов не было, датчик должен соответствовать требованиям ГОСТ.

Смотрите также:

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

устройство, принцип работы, схема подключения

• Статья
• Видео

Для измерения давления и веса на производстве и в бытовой электронике используются тензометрические датчики. Это устройства, основная задача которых преобразовать механическое воздействие в электрический сигнал. В этой статье мы рассмотрим, что такое тензодатчик, какой у него принцип работы и схема подключения.

• Виды и сфера применения
• Устройство и принцип действия
• Схема подключения

Виды и сфера применения

Для начала разберемся в принципе действия тензометрических датчиков. При воздействии на тело внешних сил оно деформируется, противодействует приложенной силе. За счёт деформаций корпуса датчика происходит воздействие на измерительный элемент тензодатчика. В результате устройство выдаёт электрический сигнал, считывая который система обработки выдаёт результат измерений. Но для чего нужен такой тип устройств?

Тензометрические датчики используются для:

• Измерения веса. При этом в зависимости от конструкции измерительного узла могут использоваться на сжатие или на растяжение. Соответственно их назначение – измерение веса на платформах (например, весы в магазинах) или на подвесе (краны и прочее).
• Измерения давления. Например, в трубопроводах газов и жидких веществ.
• Измерения крутящего момента (на двигателях автомобилей или станков).
• Определения ускорения.
• Контроля перемещения.

По типу измерительного элемента и принципа работы тензодатчики делятся на:

• Тензорезистивные.
• Пьезоэлектрические.
• Оптико-поляризационные.
• Волоконно-оптические.
• Пьезорезистивные.

Конструктивные особенности тензодатчика определяет то где он применяется, ведь конструкция определяет наличие монтажных отверстий и векторов возможного приложения сил, соответственно и самого процесса измерения. По форме также тензометрические датчики бывают разных типов:

1. Консольные. Назначение таких устройств – измерение количества веществ в дозаторах, конвейерных, платформенных, бункерных и напольных весах.
2. Цилиндрические. Применяются для взвешивания вагонов, автомобилей, баков и емкостей – там, где нужно измерять большие веса.
3. S-образные, срабатывают на растяжение, подходят для измерения веса, поднимаемого краном и в других подобных конструкциях.

На практике тензометрические датчики могут производиться в совершенно разнообразном исполнении.

Устройство и принцип действия

Для измерения давления или веса используется тензодатчики, все они выдают электрический цифровой или аналоговый электрический сигнал при изменении формы чувствительного элемента. Но из чего они состоят?

Основа или корпусы бывают разных типов, от этого зависит, куда вы сможете установить датчик. А также то, в каком направлении он работает – на сжатие, растяжение или на изгиб.

В корпусе тензодатчика кроме чувствительного элемента могут находиться и дополнительные блоки, например, АЦП, формирователи питания и пр. Если тензометрический датчик цифровой, то и блок для преобразования аналогового сигнала (АЦП). Рассмотрим принцип работы чувствительного элемента тензометрического датчика на примере тензорезистивного компонента – они нашли наиболее широкое применение.

Тензометрический датчик резистивного типа представляет собой гибкую плёнку или подложку, на которую нанесён резистивный слой. Если это плёночный датчик – тонкое напыление или фольга, если проволочный — на гибкой подложке размещена проволока. Напыление или проволока укладываются в извилистую линию.

При механическом воздействии на подложку он изгибается, в результате чего плёнка, фольга или проволока растягивается. Соответственно в натянутом состоянии изменяется (уменьшается) её площадь поперечного сечения и сопротивление увеличивается. При снижении давления подложка возвращается в исходное положение, резистивный слой тоже, а его сопротивление начинает уменьшаться и возвращаться к норме.

Пьезоэлектрические чувствительные органы работают напротив. При давлении на пьезокристалл возникает ЭДС, тогда как у пьезорезистивных датчиков из тонких плёнок полупроводников также изменяется сопротивление.

Ещё можно встретить и емкостные датчики – это приборы, принцип работы которых заключается в измерении ёмкости между гибкими пластинами. А также электромагнитные устройства, в которых под воздействием на магнитопровод изменяются характеристики контура.

Схема подключения

Как работает тензодатчик мы разобрались. Теперь следует ознакомиться со схемой подключения. Блок схема устройства, которое считывает сигнал, изображена на рисунке ниже. На ней вы видите один из вариантов усиления и преобразования сигнала с датчика.

Если рассмотреть тензорезистивный датчик, то реально он представляет собой мост из резисторов, включённый следующим образом. Такая схема включения называется «Мост Уинстона» или измерительный мост.

Для его работы недостаточно подключить лишь сигнальные провода, нужны еще и провода питания. В некоторых сложных системах могут подключаться еще и провода для термостабилизации или других функций.

На видео подробно рассказывается, что собой представляют тензометрические датчики и как они работают:

Современные тензометрические датчики в зависимости от своего назначения могут использоваться в установках для измерения от долей грамм до сотен тон. Соответственно для каждого диапазона весов подбираются тензодатчки определённой конструкции и типа чувствительного элемента. Кроме измеряемых весов немаловажную роль в выборе контрольно-измерительной аппаратуры играет и условия, в которых они будт работать, а также требуемый класс точности.

Материалы по теме:

• Как зависит сопротивление проводника от температуры
• Для чего нужно реле напряжения
• Маркировка резисторов по мощности и сопротивлению

[обновлено] Тензорезистор: принцип, типы, особенности и применение

Тензодатчики являются важными геотехническими инструментами, которые измеряют деформацию в подземных полостях, туннелях, зданиях, бетоне, каменных дамбах, мостах и ​​заделках в грунте/бетоне. и т. д. Основное назначение тензодатчика — косвенное количественное определение напряжения и его изменения во времени. Изменение напряжения определяется путем умножения измеренной деформации на модуль упругости.

Вот все, что вам нужно знать о тензодатчиках. Мы рассмотрели его принципы работы, характеристики, возможности, а также области применения.

Что такое тензодатчик?

Тензодатчик или тензодатчик был изобретен в 1938 году Эдвардом Э. Симмонсом и Артуром К. Руге. Это один из важных датчиков, используемых в геотехнической области для измерения степени деформации любой конструкции (плотин, зданий, атомных станций, туннелей и т. д.). Сопротивление тензорезистора изменяется в зависимости от приложенной силы и преобразует такие параметры, как сила, давление, натяжение, вес и т. д., в изменение сопротивления, которое можно измерить позже.

Всякий раз, когда к объекту прикладывается внешняя сила, он имеет тенденцию изменять свою форму и размер, тем самым изменяя свое сопротивление. Напряжение — это внутренняя сопротивляемость объекта, а деформация — это степень деформации, которую он испытывает.

Любой базовый тензорезистор состоит из изолирующей гибкой подложки, поддерживающей узор из металлической фольги. Датчик крепится к объекту под напряжением с помощью клея. Деформация объекта приводит к деформации фольги, что в конечном итоге изменяет удельное электрическое сопротивление фольги. Это изменение удельного сопротивления измеряется мостом Уитстона, который связан с деформацией величиной, называемой манометрическим коэффициентом.

Как работает тензодатчик?

Тензодатчик зависит от удельного электрического сопротивления любого проводника. Сопротивление любого проводящего устройства зависит как от его длины, так и от площади поперечного сечения.

Предположим, что L1 — первоначальная длина провода, а L2 — новая длина после приложения к нему внешней силы, деформация (ε) определяется по формуле:

ε = (L2-L1)/L1

Теперь , всякий раз, когда внешняя сила изменяет физические параметры объекта, изменяется и его удельное электрическое сопротивление. Тензодатчик измеряет эту деформацию, используя формулу манометрического коэффициента.

В случае реального мониторинга при строительстве бетонных конструкций или памятников нагрузка прикладывается в точке приложения нагрузки тензодатчика, состоящего из расположенного под ним тензодатчика. Как только прикладывается сила, тензорезистор деформируется, и эта деформация вызывает изменение его электрического сопротивления, что в конечном итоге приводит к изменению выходного напряжения.

Коэффициент тензорезистора представляет собой коэффициент чувствительности тензодатчиков и определяется по формуле:

GF = [ΔR / (RG * ε)]

Где,

ΔR = изменение сопротивления, вызванное деформацией

RG = сопротивление недеформированного калибра

ε = деформация фольга обычно немного больше 2. Выходное напряжение моста Уитстона, SV определяется по формуле:

SV = {EV x [(GF x ε)/4]}

напряжение возбуждения

Измерительный коэффициент различных материалов приведен ниже:

Material	Gauge Factor
Metal foil strain gauge	2-5
Thin-film metal (e. g. constantan)	2
Single crystal silicon	-125 to + 200
Polysilicon	±30
p-type Ge	102
Thick Film Resistors	100

What is the working principle of Strain Gauge?

Тензорезистор работает по принципу электрической проводимости и ее зависимости от геометрии проводника. Всякий раз, когда проводник растягивается в пределах его упругости, он не рвется, а сужается и удлиняется. Точно так же, когда он сжимается, он становится короче и шире, что в конечном итоге меняет его сопротивление.

Известно, что сопротивление напрямую зависит от длины и площади поперечного сечения проводника:

R= L/A

Где,

R = Сопротивление

L = Длина

A = Площадь поперечного сечения

Изменение формы и размера проводника также изменяет его длину и площадь поперечного сечения, что в конечном итоге влияет на его сопротивление.

Любой типичный тензорезистор имеет длинную тонкую токопроводящую полоску, расположенную в виде зигзага из параллельных линий. Причина их зигзагообразного расположения заключается в том, что они не увеличивают чувствительность, поскольку процентное изменение сопротивления при данной деформации для всей проводящей полосы одинаково для любой отдельной дорожки.

Кроме того, отдельная трасса подвержена перегреву, что может изменить ее сопротивление и, таким образом, затруднить точное измерение изменений.

Как измерить деформацию с помощью тензодатчика?

Как упоминалось ранее, тензометрические датчики работают по принципу сопротивления проводника, который дает значение коэффициента тензорезистора по формуле:

GF = [ΔR / (RG * ε)]

Теперь на практике в деформации объекта очень малая величина, которую можно измерить только с помощью моста Уитстона. Схема моста Уитстона приведена ниже.

Рис. 1. Цепь тензодатчика

Мост Уитстона представляет собой сеть из четырех резисторов с напряжением возбуждения Vex , которое приложено к мосту. Мост Уитстона представляет собой электрический эквивалент двух параллельных цепей делителя напряжения, где R1 и R2 — одна из них, а R3 и R4 — другая.

Выход схемы Уитстона определяется как:

Vo = [(R3/ R3+ R4) – (R2/ R1+2)] * Vex

Всякий раз, когда R1/R2 = R4/R3, выходное напряжение Vo равен нулю, и говорят, что мост уравновешен. Следовательно, любое изменение значений R1, R2, R3 и R4 изменит выходное напряжение. Если вы замените резистор R4 тензометрическим датчиком, даже незначительное изменение его сопротивления изменит выходное напряжение Vex, которое является функцией деформации. Выходная эквивалентная деформация и выходное напряжение всегда имеют соотношение 2:1.

Характеристики тензодатчиков 

Характеристики тензорезисторов следующие:

1. Они обладают высокой точностью и не подвержены влиянию изменений температуры. Однако, если на них влияют изменения температуры, для корректировки температуры доступен термистор.
2. Идеально подходят для дальней связи, так как на выходе — электрический сигнал.
3. Тензорезисторы просты в обслуживании и имеют длительный срок службы.
4. Производство тензорезисторов несложно благодаря простому принципу действия и небольшому количеству компонентов.
5. Тензорезисторы подходят для долговременной установки. Тем не менее, они требуют определенных мер предосторожности при установке.
6. Все тензодатчики производства Encardio Rite герметичны и изготовлены из нержавеющей стали, что делает их водонепроницаемыми.
7. Они полностью герметизированы для защиты от повреждений при обращении и установке
8. Также возможно дистанционное цифровое считывание показаний для тензодатчиков

Где используются тензометрические датчики (применения)

Тензометрические датчики широко используются в области геотехнического мониторинга для постоянного контроля конструкций, плотин, туннелей и зданий, чтобы можно было вовремя избежать несчастных случаев. Применение тензометров включает:

Аэрокосмическая промышленность

Тензодатчики крепятся к несущим элементам конструкции для измерения напряжений вдоль траекторий нагрузки при прогибе или деформации крыла в самолете.

Тензорезисторы подключаются к цепям моста Уитстона, а области их применения включают бортовые блоки формирования сигналов, источники питания возбуждения и телеметрию, необходимую для считывания измерений на месте.

Вантовые мосты

Контрольно-измерительные приборы мостов проводятся для проверки проектных параметров, оценки эффективности новых технологий, используемых при строительстве мостов, для проверки и контроля процесса строительства и последующего мониторинга производительности.

Хорошо оснащенные мосты могут предупредить ответственные органы о приближающемся отказе, чтобы принять превентивные меры. Выбор надлежащих типов датчиков, технологии, диапазона измерения и их расположения на мосту очень важен для оптимизации затрат и получения всех преимуществ от приборов.

Возникает необходимость регулярно контролировать мосты на предмет деформации любого рода, так как это может привести к несчастным случаям со смертельным исходом. Технология тензодатчиков используется для мониторинга огромных мостов в режиме реального времени, что делает проверки более точными.

Например, мост Ямуна в Аллахабаде-Найни — это 630-метровый вантовый мост через реку Ямуна. На мосту установлено множество измерительных каналов, которые измеряют скорость ветра и натяжение тросов.

Мониторинг рельсов

Тензометрические датчики давно используются для обеспечения безопасности рельсов. Он используется для измерения напряжения и деформации на рельсах. Тензорезисторы измеряют осевое растяжение или сжатие без воздействия на рельсы. В случае чрезвычайной ситуации тензометрические датчики могут генерировать предупреждение, поэтому техническое обслуживание может быть выполнено заблаговременно, чтобы свести к минимуму воздействие на железнодорожное движение.

Измерение крутящего момента и мощности во вращающемся оборудовании

Тензометрические датчики могут измерять крутящий момент, прилагаемый двигателем, турбиной или двигателем к вентиляторам, генераторам, колесам или гребным винтам. Вы найдете такие типы оборудования на электростанциях, кораблях, нефтеперерабатывающих заводах, автомобилях и в промышленности.

Почему важны тензометрические датчики?

Тензометрические датчики широко используются в области геотехнического мониторинга и приборостроения для постоянного контроля плотин, внутренней обделки туннелей, сооружений, зданий, вантовых мостов и атомных электростанций во избежание аварий и аварий в случае их деформации .

Своевременные действия помогут избежать несчастных случаев и гибели людей из-за деформаций. Следовательно, тензометрические датчики являются важными датчиками в геотехнической области.

На этих конструкциях устанавливаются тензометрические датчики, после чего полные данные с них можно получить дистанционно с помощью регистраторов данных и устройств считывания. Они считаются важным измерительным оборудованием для обеспечения производительности и безопасности.

Типы тензодатчиков

Существует несколько типов тензорезисторов, основанных на принципе их работы, а именно. механические, оптические, акустические, пневматические или электрические. С учетом монтажа тензорезисторы могут быть клеевыми или несвязанными, а в зависимости от конструкции могут быть фольгированные, полупроводниковые и фотоэлектрические тензорезисторы.

Encardio Rite в основном имеет дело с шестью различными типами тензорезисторов:

1. Модель EDS-11V / Герметичный вибрационный тензорезистор

Модель EDS-11V подходит для заделки в почву, бетон или поверхность монтаж сваркой на металлоконструкциях. Он предоставляет важные количественные данные о величине и распределении деформации сжатия и растяжения и ее изменениях во времени.

В тензодатчике Encardio Rite используется новейшая технология вибропровода для дистанционного цифрового считывания деформации сжатия и растяжения в плотинах, мостах, подземных полостях, канализационных/метро/железнодорожных/автомобильных туннелях, шахтах, стальных конструкциях и других областях применения. там, где требуется измерение деформации.

Долговременная стабильность достигается за счет термоциклирования и циклической нагрузки, уникального метода зажима проволоки путем создания вакуума 1/1000 торр внутри датчика с помощью электронно-лучевой сварки. Это приводит к полному исключению влияния окисления, влаги, условий окружающей среды и любого проникновения воды.

Принцип работы герметически закрытого вибропроводного тензорезистора

Вибропроводной тензометр Encardio Rite в основном состоит из намагниченной натянутой проволоки с высокой прочностью на растяжение, один конец которой закреплен, а другой конец смещается пропорционально изменению деформации.

Любое изменение деформации напрямую влияет на натяжение проволоки, что приводит к соответствующему изменению частоты вибрации проволоки. Резонансная частота, с которой вибрирует проволока, считывается блоком отсчета. Деформация пропорциональна квадрату частоты, и блок считывания может отображать это непосредственно в деформациях.

Характеристики герметичных вибропроводных тензорезисторов

1. Этот тензодатчик является точным, надежным и недорогим
2. Обеспечивает долговременную стабильность и высокую надежность
3. Герметично запаян под вакуумом 0,001 Торр
4. Тензорезистор изготовлен из нержавеющей стали
5. Не требует специальной установки и обслуживания
6. Широкий ассортимент вместе с этим тензодатчиком доступны аксессуары
7. Термистор доступен для коррекции температуры
8. Дистанционное цифровое считывание для измерения деформации
9. Простота регистрации данных 

Применение герметичных тензорезисторов

1. Измерение и контроль деформации в бетонных, каменных и стальных конструкциях
2. Изучение распределения напряжений в опорных ребрах подземных полостей и тоннелей
3. Определение и контроль распределения напряжений в бетонные и каменные дамбы
4. Испытание тройниковых секций
5. Контроль напряжений в напорных валах

2.

Модель EDS-12V/Sister Bar тензометр

Модели Encardio Rite Тензометр EDS-12V специально разработан для заделки в бетонные конструкции. Они идеально подходят для измерения напряжения в бетонных конструкциях, таких как сваи, диафрагмы/стены из цементного раствора, опоры мостов, облицовка туннелей, дамбы, фундаменты и т. д.

Простота установки и водонепроницаемость

Возможность надежного и точного измерения

Полностью герметизирован для защиты от повреждений при транспортировке и установке

Прочная конструкция

Применение тензометра с вибрирующей проволокой

1. Подходит для измерения деформации в железобетонных конструкциях
2. Измерение деформации в бетонных сваях и монолитном бетоне геморрой.
3. Измерение деформации в шламовых стенках диафрагмы
4. Модель EDS-12V Измерение деформации в облицовке туннелей, плотинах и опорах мостов
5. Обеспечивает получение надежных показаний с высоким разрешением

3.

Модель EDS-20V-Series/Тензорезистор с вибрационным тросом

Тензорезистор с вибропроводом включает в себя три разные модели:

• EDS-20V-AW/Arc Wieldable Тензодатчик

Модель EDS-20V-AW в основном состоит из двух концевых частей, соединенных трубкой, в которую заключен отрезок натянутой проволоки с магнитным натяжением и высокой прочностью на растяжение. Провод герметизируется в трубке набором двойных уплотнительных колец, закрепленных на каждом наконечнике. Двойные кольцевые уплотнения надлежащим образом защищают тензорезистор от проникновения воды. На тензодатчике предусмотрена дополнительная гидроизоляция в виде термоусадочной трубки для предотвращения попадания воды.

Трубка сплющена посередине для размещения датчика в сужении. Датчик является неотъемлемой частью тензорезистора. Тензодатчик лучше подходит для мест, подверженных капающей или проточной воде, или мест, которые могут быть погружены в воду.

Для монтажа тензорезистора два кольцевых монтажных блока точно позиционируются и выравниваются с помощью монтажного шаблона и манекена и привариваются к конструкции. Затем манекен манометра окончательно заменяется настоящим тензодатчиком и фиксируется парой установочных винтов на каждом блоке.

Кольцевые монтажные блоки с армированными стержнями для заливки цементным раствором доступны для поверхностного монтажа тензорезистора на бетонную конструкцию.

• EDS-20V-E/Малодиапазонный встраиваемый тензорезистор

Вибропроволочный тензорезистор модели EDS-20V-E предназначен для измерения деформации в подземных полостях, тоннелях, зданиях, бетонных и каменных плотинах и т.д. Датчик подходит для заделки в почву или бетон.

Встраиваемый тензорезистор аналогичен тензодатчику для дуговой сварки, за исключением того, что монтажные блоки заменены фланцами из нержавеющей стали.

• EDS-20V-SW/Тензорезистор

В модели EDS-20V-SW тензодатчик точечной сварки, язычок из нержавеющей стали, прикрепленный к каждому концевому блоку, позволяет приваривать или фиксировать тензорезистор место эпоксидной смолой. Датчик предварительно натянут небольшой пружиной сжатия. Начальное натяжение может быть установлено во время установки, что обеспечивает максимальный диапазон растяжения или сжатия по мере необходимости. Манометр предназначен для использования только на плоских поверхностях.

4. Модель серии EDS-21V/тензометр высокого диапазона

Серия вибрационных проволочных тензорезисторов высокого диапазона Encardio Rite используется для измерения деформаций до 5000 микродеформаций. В этой серии есть две разные модели:

• EDS-21V-E/Тензодатчик высокого диапазона для заглубления
  

Модель EDS-21V-E — это тензорезистор, очень похожий на модель EDS 20V-E. Тензорезистор высокого диапазона используется для определения напряжения в бетонной массе, подземных полостях, туннелях, зданиях, бетоне, каменных дамбах и т. д. Фланцы из нержавеющей стали на обоих концах прибора позволяют встраивать его непосредственно в любой бетон.

Деформация бетонной массы отражается в изменении натяжения проволоки, что приводит к изменению частоты колебаний.

Встраиваемый тензодатчик высокого диапазона может измерять до 3000 микродеформаций.

• EDS-21V-AW/Тензодатчик высокого диапазона для дуговой сварки
  

Encardio Rite Model EDS-21-AW находит свое применение в поверхностном монтаже путем сварки на стальных конструкциях, таких как мосты, сваи, тройники, напорные валы, облицовка туннелей, опоры и т. д. Он используется для определения деформации стальной или бетонной поверхности композитной конструкции.

Тензорезистор для дуговой сварки имеет диапазон 5000 микродеформаций при активной длине датчика 150 мм.

5. Модель EDS-40D/Динамический тензодатчик

Модель Encardio Rite EDS-40D представляет собой прецизионный тензодатчик с высокочастотной характеристикой для мониторинга динамической деформации или напряжения. Динамический тензодатчик обычно применяется для мониторинга состояния конструкции. Он устанавливается на мембрану из конструкционной стали, где необходимо контролировать напряжение/деформацию. Модель EDS-40D полезна в приложениях, где напряжения быстро меняются и необходим динамический мониторинг.

Динамический тензодатчик Encardio Rite подходит для долгосрочного мониторинга, поскольку он поставляется с приспособлением для водонепроницаемой установки и хорошо работает даже в агрессивных средах.

Часто задаваемые вопросы

Что такое расчетная длина?

Невозможно измерить поля нелинейных деформаций без внесения некоторой погрешности, потому что деформацию нельзя измерить в точке с помощью датчика любого типа.

В таких случаях погрешность зависит от длины и ширины датчика. Размер датчика для механического тензорезистора рассчитывается по расстоянию между двумя кромками ножа, контактирующими с образцом, и по ширине подвижной кромки ножа.

Что такое чувствительность датчика?

Чувствительность можно определить как наименьшее значение деформации, которое можно прочесть на шкале тензодатчика.

Выбор манометра сильно зависит от требуемой степени чувствительности, и довольно часто выбор манометра с очень высокой чувствительностью усложняет метод измерения.

Какой диапазон тензометрического датчика?

Следующей характеристикой тензодатчика является его диапазон. Диапазон представляет максимальную деформацию, которая может быть зарегистрирована без сброса или замены тензодатчиков.

Также диапазон и чувствительность взаимосвязаны, так как высокочувствительный манометр реагирует на малые деформации при отклонениях индикатора, а диапазон обычно ограничивается отклонением индикатора на полную шкалу.

Что такое точность с точки зрения тензодатчика?

В механическом тензометрическом датчике неточности могут быть вызваны потерями движения, такими как люфт зубчатой ​​передачи, трение, изменения температуры и износ механизма, проскальзывание, изгиб или отклонение компонентов.

Можно ли повторно использовать тензодатчики?

Основными преимуществами механических тензорезисторов являются простота их использования, их относительно низкая стоимость и возможность многократного использования. Тензодатчики электрического сопротивления преодолевают большинство недостатков механических тензорезисторов.

Почему для измерения деформации используется мост Уитстона?

Не всегда необходимо использовать схему моста Уитстона для измерения электрического сопротивления. Основное преимущество четырехпроводной омической схемы заключается в том, что подводящие провода не влияют на значения, поскольку напряжение определяется непосредственно на тензометрическом элементе.

Что такое стресс?

Это мера внутреннего давления на объект всякий раз, когда на него действует внешняя сила. Чем больше сила или чем меньше площадь, на которую она действует, тем больше вероятность деформации материала.

Деформация является безразмерной величиной, поскольку значения в числителе и знаменателе всегда имеют одни и те же единицы измерения.

S = Δx/X

Где, 

S = деформация (без единицы измерения)

Δx = изменение размера (м для продольной деформации или деформации сдвига, м3 для объемной деформации)

X = первоначальный размер (м для продольной деформации или деформации сдвига, м3 для объемной деформации)

Что такое деформация?

Величина деформации, возникающая в объекте, называется деформацией. Деформация определяется как изменение длины, производимое силой, деленное на первоначальную длину материала.

Напряжение обозначается σ. Он представлен в Н/м2.

Формула напряжения сформулирована следующим образом:

σ = F/A

Где,

F = приложенная сила

A = площадь, на которую действует сила. Если у вас есть дополнительные вопросы, сообщите нам об этом в комментариях ниже.

Тензорезистор

— принцип работы, типы и области применения В 1938 Эдвард Э. Симмонс и писатель К. Руге изобрели тензодатчики. Металлическая фольга поддерживается изолирующей гибкой подложкой, состоящей из тензорезистора.

При приложении силы тензорезистор используется в качестве датчика для измерения изменений сопротивления с последующим преобразованием этих изменений электрического сопротивления в измерения. Тензорезисторы изготавливаются из длинных тонких кусков металлической проводящей фольги, прикрепленных к гибкому материалу подложки, известному как носитель.

Содержание

• 1. Что такое тензодатчик?
• 2. Принцип работы тензодатчиков
• 3. Типы тензорезисторов
• 4. Характеристики тензорезисторов
• 5. Конструктивные особенности тензорезисторов
• 6. Применение тензорезисторов
90
• 1. Деформация Ограничения для тензодатчиков

Прочитать статью полностью

Что такое тензодатчик?

Тензодатчик представляет собой датчик, который преобразует силу, давление, напряжение, вес и т. д. в изменение электрического сопротивления, которое впоследствии можно измерить. Сопротивление тензорезистора зависит от приложенной силы. Стресс и деформация возникают, когда внешние силы воздействуют на стационарный объект.

Тензодатчик является одним из наиболее важных датчиков, используемых в методе электрических измерений, используемых для оценки механических величин.

Принцип работы тензодатчика

Тензодатчик на принципе электрической проводимости и ее зависимости от геометрии проводника. Всякий раз, когда проводник растягивается в пределах его эластичности, он не порвется, но может стать уже и длиннее. Точно так же, когда он сжимается, он становится короче и шире и в конечном итоге меняет сопротивление.

Типы тензорезисторов

В зависимости от положения и расположения тензодатчиков они подразделяются на следующие типы.

• Линейный тензометр
• Розеточный тензорезистор
• Мембранный тензорезистор
• Тензорезистор сдвига
• Двойной параллельный тензорезистор

В зависимости от типа материала сопротивления, он подразделяется на следующие четыре типа.

• Тензорезистор из тонкой проволоки
• Тензорезистор из металлической фольги
• Полупроводниковый тензодатчик
• Фотоэлектрический тензодатчик

В зависимости от метода изготовления он подразделяется на следующие два типа.

• Несвязанного типа
• Скрепленного типа

Характеристики тензорезистора

Характеристики тензорезистора в основном определяются размерами тензорезистора, сопротивлением, тензорезистором, удельным сопротивлением, температурным коэффициентом и термической стабильностью. Размеры и форма датчика имеют важное значение при выборе правильного типа датчика деформации для данного приложения.

• Наряду с тензодатчиком
• доступен широкий ассортимент принадлежностей. Он обладает высокой точностью и не подвержен влиянию изменений температуры. Однако термистор используется для коррекции температуры, если на нее влияют изменения температуры.
• Тензодатчик идеально подходит для связи на большие расстояния, так как на выходе он представляет собой электрический сигнал.
• Тензорезисторы требуют минимального обслуживания и имеют длительный срок службы.
• Производство тензорезисторов несложно благодаря их простому принципу действия и небольшому количеству компонентов.
• Тензорезистор для долговременной установки. Тем не менее, тензорезисторы требуют определенных мер предосторожности при установке.
• Все тензодатчики производства Encardio-Rite герметичны и изготовлены из нержавеющей стали, поэтому они водонепроницаемы.
• Тензорезисторы полностью герметизированы для защиты от повреждений при обращении и установке.
• Дистанционное цифровое считывание удельного сопротивления также возможно в тензодатчиках.

Тензорезисторы изготовлены из металла. Его можно разделить на типы с проволочной обмоткой и металлической фольгой. самая ранняя форма устройства — проволочная рана. В настоящее время наиболее распространены тензометрические датчики с металлической фольгой. Тензорезистор из металлической фольги, изготовленный методом фотохимического травления или печати схем. Некоторым сырьем, используемым для производства металлических тензодатчиков, являются медно-никелевые, никель-хромовые и платиновые сплавы.

Применение тензометрических датчиков

Тензометрические датчики широко используются в геотехническом мониторинге для постоянной проверки конструкций, плотин, туннелей и зданий, чтобы можно было вовремя избежать несчастных случаев. Применение тензометров включает:

• Самолет: тензодатчики крепятся к несущим элементам конструкции для измерения напряжений вдоль траекторий нагрузки при деформации крыла самолета.
• Вантовый мост: тензометрический датчик становится важным для регулярного контроля мостов на предмет любой деформации, поскольку это может привести к несчастным случаям со смертельным исходом. Технология тензодатчиков используется для мониторинга огромных мостов в режиме реального времени, что делает проверки более точными.
• Мониторинг рельсов: тензометрические датчики имеют большой опыт в обеспечении безопасности рельсов. Тензорезистор используется для измерения деформации, соответствующей нагрузке на рельсы. Тензорезисторы измеряют осевое растяжение или сжатие без воздействия на рельсы. В аварийной ситуации тензометрические датчики могут выдать предупреждение. Следовательно, техническое обслуживание может быть выполнено заблаговременно, чтобы свести к минимуму воздействие на железнодорожное движение.

Розетка тензодатчика

Мы используем наиболее распространенный тип тензорезистора для определения деформации в другом направлении.

• Для измерения напряжения, силы и деформации по нескольким осям используются тензометрические розетки. Можно использовать тензометрическую розетку с двумя тензорезисторами, если известно направление главных напряжений. Комбинация из 3 тензодатчиков была размещена для определения деформации в любом направлении.
• Деформации, возникающие в большинстве инженерных конструкций и машин, очень малы. Например, в металлической стяжке максимально допустимая осевая деформация будет меньше, чем деформация смещения, равная 0,2%.
• Широко используемый метод тензометрических измерений основан на тензометрическом датчике электрического сопротивления. Эти тензорезисторы измеряют нормальную или продольную деформацию, растяжение или сжатие в точке на поверхности деформируемого твердого тела.
• Когда деформация сдвига не может быть измерена напрямую с помощью одного единственного тензодатчика. Расположение трех датчиков, установленных в одной точке, используется для определения состояния деформации точки; такое устройство известно как розетка тензодатчика.

Розетки тензорезисторов подразделяются на три типа:

• Розетки дельтаметров (2-й и 3-й тензорезисторы 60 ⁰ и 120 ⁰ на расстоянии от 1-го тензодатчика)
• Розетка прямоугольная 2-й и 3-й тензодатчики45 ⁰ и 90 ⁰ на расстоянии от 1-го тензорезистора)
• Розетки тензодатчиков типа Y или Star (2-й и 3-й тензорезисторы 120 ⁰ и 240 ⁰ тензодатчик)

Ограничения для тензодатчиков

Каждый тензодатчик имеет свои ограничения в отношении температуры, усталости, степени деформации и среды измерения. Эти ограничения необходимо изучить перед использованием тензодатчика.

• Тензодатчики измеряют деформацию только в одном направлении, одиночный тензодатчик часто называют аксиальным тензодатчиком, что является сокращением от одноосного тензорезистора и отражает его чувствительность к деформации только в одном направлении.
• Чем больше температура, тем больше сопротивление, и наоборот. Это общее свойство для всех проводников. Эту проблему можно решить, используя тензометрические датчики с температурной самокомпенсацией (или) методом фиктивных тензорезисторов.

Часто задаваемые вопросы о тензометрическом датчике

• Что такое тензодатчик?

  Сопротивление тензорезистора определяется как электрическое сопротивление, измеренное между двумя контактными площадками, предназначенными для подключения измерительных кабелей.

• Каковы преимущества и недостатки тензодатчика?

  Преимущество: В тензодатчике нет движущихся частей. Тензодатчики обычно небольшие, поэтому с ними легко обращаться.

  Недостаток: Тензодатчики нелинейны. Он нуждается в регулярной калибровке, чтобы использовать его безукоризненно.

• Какие бывают типы тензодатчиков?

  Тензорезисторы делятся на следующие типы в зависимости от их положения и расположения тензодатчиков;

  • Линейный тензометр
  • Розеточный тензорезистор
  • Мембранный тензорезистор
  • Тензорезистор
  • Двойной параллельный тензорезистор

• Какова формула коэффициента калибра?

  Коэффициент тензорезистора = (ΔR/R)/(ΔL/L)

  Где R = сопротивление тензодатчика

  L = длина тензодатчика

• Почему тензодатчик важен?

  Своевременные действия помогут избежать несчастных случаев и гибели людей из-за деформаций. Следовательно, тензодатчик является важным датчиком в геотехнической области. Тензодатчики устанавливаются на конструкциях, и полные данные с них можно получить удаленно с помощью регистраторов данных и устройств считывания.