Новини високих технологій
» » Тензометричний датчик: види, принцип роботи і пристрій

Тензометричний датчик: види, принцип роботи і пристрій

13-02-2018, 22:50
3 026
У різних сучасних сферах життєдіяльності людини існує необхідність контролю різних конструкцій шляхом виміру параметрів і поточного стану даного елемента. Незамінними помічниками в такій справі виступають тензометричні датчики. Провідні технології все частіше використовують електронні тензодатчики, серед яких найбільше розповсюдження одержали тензорезистивні моделі пристрою. Тензометричні елементи можуть вимірювати вагу, силу, тиск, пересування і т. п. Широке застосування знайшли тензодатчики для ваг, промислових верстатів, різних двигунів, що використовуються в будівельній галузі та багатьох інших напрямках.

Види датчиків

У різних промислових галузях застосовується безліч тензометричних перетворювачів. Розрізняють наступні типи пристроїв: засоби вимірювання сили – датчики сканують зміни параметрів зусилля і навантаження; прилади для вимірювання проекції прискорення – акселерометри; вимірювальні засоби переміщення випробовуваних матеріалів; тензометричні пристрої тиску – характеризуються контролем параметрів тиску різних елементів в різних середовищах; тензометричні перетворювачі крутного моменту.
Для ваг тензодатчики є найбільш типовим конструктивним елементом. В залежності від застосування структури вантажний приймаючої поверхні використовуються датчики наступних видів:


прилади консольного типу; засоби вимірювання у вигляді латинської літери S; тензодатчики у формі шайби; прилади вимірювання, що віддалено нагадують форму бочки. Існує класифікація вимірювальних тензодатчиків, що залежить від конструктивної особливості – елемента чутливості. Вихідним матеріалом визначені такі моделі: дротові створюються у формі дроту, матеріалом служить двокомпонентний ніхром, элементальное з'єднання фехраль, термостабільний сплав константан; тензометричні датчики з фольги – використовуються тонкі смужки фольги; напівпровідникові датчики – виготовляються з таких хімічних елементів, як кремній, галій, германій.

Принцип функціонування

В основі принципу пристрою використаний тензоэффект. Його суть полягає у зміні робочого протидії напів - провідникових елементів під час їх розтягування або стиснення – механічної деформації.


Тензодатчики являють собою конструктивний набір з тензорезистора, який має комунікативну точку на панелі. Остання з'єднується з матеріалом для вимірювання. Функціональна схема спрацьовування тензометричного датчика полягає в тому, що відбувається вплив на елемент чутливості. Під'єднання приладу до джерела живлення проводиться за допомогою электроотводов, які мають контакт з чутливою пластиною. Контактні місця характеризуються наявністю постійної напруги. Тензодатчик приймає на себе деталь через спеціальну підкладку. Маса матеріалу перериває ланцюг за рахунок деформаційних спотворень. Отриманий процес трансформується в електричний сигнал струму. Тензометричний датчик тиску найчастіше використовується з тензоусилителями змінного струму. В даній системі здійснюється амплітудна модуляція напруги, яка подається безпосередньо на перетворювальні датчики.

Пристрій тензодатчика

Тензометрическое засіб вимірювання складається з: пружного елемента; тензорезистора; корпусу приладу; герметичного роз'єму. Під пружним елементом мається на увазі тіло, що приймає на себе навантаження. В основному виробляється із спеціальних марок сталі, які заздалегідь пройшли термічну обробку. Це впливає на отримання стабільних показань. Форма виготовлення представлена у вигляді стрижня, кільця або консолі. Стрижнева конструкція більш затребувана і широко поширена. Тензорезистор – це дротяний або фольговый резисторний вузол, який приклеюється до стрижня. Дана деталь тензометричного датчика змінює свій опір щодо деформації стрижня, а деформаційне спотворення, у свою чергу, пропорційно навантаженню. Корпус вимірювального приладу оберігає внутрішню конструкцію від всіляких механічних пошкоджень, у тому числі і від негативних впливів навколишнього середовища. Корпус відповідає нормам міжнародного стандарту і має різні форми. Герметичний роз'єм необхідний для комунікації датчика з додатковим обладнанням (ваги, підсилювачі тощо) за допомогою кабелю. Існують варіативні схеми з'єднання. Конструктивні особливості деяких тензодатчиків передбачають заміну кабелю.

Датчики вимірювання сили

Тензометричні датчики сили мають інше поширена назва – динамометри. Дані засоби вимірювання є складовою частиною вагового обладнання. Їх необхідність важко переоцінити, оскільки вони функціонують у всіх автоматизованих технологічних системах будь-якого виробництва. Вони знайшли застосування в сфері сільського господарства, медицині, металургії, автомобілебудуванні і т. д. У даному методі вимірювань відбувається безліч маніпуляцій, і у відповідності з цим розрізняють кілька типів тензодатчиків: тактильні – поділяються на перетворювачі зусилля, прослизання і дотику; резистивні – використовують тензорезистор і мають лінійний сигнал виходу; пьезорезонансные – характеризуються прямим і зворотним ефектом, який забезпечує спеціальний датчик – резонатор; п'єзоелектричні – стійкі до навколишньої температури, високоміцні, використовується прямий п'єзоефект; магнітні функціонують на явище магнітострикції, змінює геометрію розмірів магнітної області; ємнісні засоби вимірювання параметричного типу, є конденсатором.

Датчики вимірювання ваги

Тензометричні датчики ваги складаються з трьох елементів:
Тензорезистор. Балка вигину. Кабель. Датчики використовуються у ваговому обладнання промислового призначення і особистого користування. Більш популярні дані засоби вимірювання у виробничих сферах і мають такі типи: консольні пристрою – алюмінієві або сталеві заготовки. Сталеві можуть бути виконані у формі бочки або шайби, володіють високою герметичністю; балкові пристрою – вимірюють навантаження на платформних і мостових конструкціях.

Переваги тензодатчиків

Вони наступні: Високоточні виміри параметрів. Не допускають спотворення інформації. Сумісність з вимірами напруг. Компактні габаритні розміри. Недоліком можна вважати втрату чутливості функціонуючих елементів при критичних перепадах температури.
Цікаво по темі
Електронний нівелір: опис, характеристики, інструкції
Електронний нівелір: опис, характеристики, інструкції
Для визначення різниці висот між точками в будівельній галузі використовують спеціальний прилад – нівелір. Сучасні пристрої оснащені безліччю
Сигналізатор рівня для контролю рівня рідини або сипких матеріалів
Сигналізатор рівня для контролю рівня рідини або сипких матеріалів
Стаття присвячена сигналізаторів рівня рідини та сипучих матеріалів. Розглянуті найбільш популярні види таких приладів.