A nyúlásmérő mérés alapjai

A nyúlásmérő az egyik leghasznosabb eszköz az anyag kitágulásának vagy összehúzódásának pontos mérésére az erők hatására. A nyúlásmérők akkor is hasznosak az alkalmazott erők közvetett mérésére, ha azok megközelítőleg lineárisan illeszkednek az anyag alakváltozásához.

Mik a feszültségmérők

A nyúlásmérők olyan érzékelők, amelyek elektromos ellenállása a megterhelés mértékével (anyag deformációjával) arányosan változik.

Ideális feszültségmérő az ellenállását arányosan változtatná annak a felületnek a hosszirányú igénybevételével, amelyhez az érzékelő csatlakozik.

Vannak azonban más tényezők, amelyek befolyásolhatják az ellenállást, például a hőmérséklet, az anyag tulajdonságai és a ragasztó, amely a mérőt az anyaghoz köti.

A nyúlásmérő egy nagyon finom fémdrótból vagy fóliából álló párhuzamos rácsból áll, amelyet a feszített felülethez vékony, szigetelt epoxiréteg köt. Ha a ragasztott anyagot megerőltetjük, a törzs átjut a ragasztón. A rács alakja olyan mintázatú, amely maximális ellenállás-változást biztosít területegységenként.

Hogyan válasszuk ki a törzsmérőt

Amikor egy alkalmazáshoz nyújtunk egy nyúlásmérőt, a három fő szempont az üzemi hőmérséklet, a detektálandó törzs jellege és a stabilitási követelmények.

Mivel a feszültségmérő egy feszített felületre van felszerelve, fontos, hogy a nyomtató egyformán feszüljön a felülettel. A ragasztóanyagot gondosan kell megválasztani, hogy a feszültség az érzékelőhöz széles hőmérsékleti tartományban és egyéb körülmények között megbízhatóan továbbadódjon.

A nyúlásmérő ellenállási értéke az alkalmazott törzs függvényében változik: az R / R = S változása, ahol R az ellenállás, e a törzs és S a nyúlásérzékenységi tényező. Fémes fóliamérőknél a feszültségérzékenységi tényező körülbelül 2.

A törzs növekményei általában kisebbek, mint 0,005 hüvelyk / hüvelyk, és gyakran mikrotörzs egységekben vannak kifejezve. A képletből látható, hogy a feszültségmérő ellenállása az adott törzsnél nagyon kis mértékben, 0,1% nagyságrendben változik.

Ezután az ellenállásról feszültségértéket lehet levenni millivolt / volt (mV / V) értékben, hogy megadjuk a feszültség mérési értékét.

A Poisson-arány az elvékonyodás és megnyúlás mértéke, amely az anyagban feszülés közben jelentkezik. Ha húzóerőt fejtünk ki például egy rezisztív huzalra, akkor a huzal kissé meghosszabbodik, ugyanakkor vékonyabb lesz. Ennek a két törzsnek az aránya a Poisson Ratio.

Ez az alapelv a feszültségmérő mérések mögött, mivel a huzalellenállás a Poisson-effektus miatt arányosan növekedne.

A feszültségmérő kimenetének pontos mérése

Az ellenállás kis változásának pontos mérése érdekében a feszültség gerjesztő forrással rendelkező hídkonfigurációban szinte mindig megtalálhatók a feszültségmérők.

A Wheatstone-hidat általában a diagramon látható módon használják. A híd kiegyensúlyozott, ha az ellenállás aránya mindkét oldalon egyenlő, vagy R1 / R2 = R4 / R3. Nyilvánvaló, hogy a kimeneti feszültség nulla ebben a feltételben.

Amint a feszültségmérő ellenállása (Rg) változik, a kimeneti feszültség (Vout) néhány millivolttal változik, majd ezt a feszültséget egy differenciálerősítő erősíti, hogy visszaadjon egy olvasható értéket.

Ez a Wheatstone áramkör alkalmas hőmérséklet-kompenzációra is - szinte megszünteti a hőmérséklet hatásait. Néha a mérőanyagot úgy tervezték, hogy kompenzálja a hőtágulást, de ez nem távolítja el teljesen a hőérzékenységet.

A jobb hőkompenzáció elérése érdekében egy olyan ellenállást, mint az R3, hasonló feszültségmérővel lehet helyettesíteni. Ez hajlamos lenne semmissé tenni a hőmérsékleti hatásokat.

Valójában mind a négy ellenállást kiválthatja feszültségmérő érzékelők a maximális hőmérsékleti stabilitás érdekében. Közülük kettőt (R1 és R3) fel lehet állítani a tömörítés mérésére, míg a másik kettőt (R2 és R4) a feszültség mérésére.

Ez nem csak kompenzálja a hőmérsékletet, hanem négyszeresére is növeli az érzékenységet. Az elektromos ellenállású elemekkel ellátott feszültségmérők messze a legelterjedtebb érzékelők a feszültség mérésére, mivel az alacsonyabb költségek előnyeivel is rendelkeznek. mint megalapozott.

Kis méretben kaphatók, és a hőmérsékletváltozások csak mérsékelten befolyásolják őket, miközben +/- 0,10% -nál kisebb hibát érnek el. A ragasztott ellenállású nyúlásmérők szintén nagyon érzékenyek, és mind statikus, mind dinamikus alakváltozás mérésére használhatók.

Bizonyos alkalmazásokhoz azonban léteznek más típusok is, például piezo-rezisztens, szén-ellenálló, félvezető, akusztikus, optikai és induktív.

Akár kondenzátor áramkörön alapuló feszültségmérő érzékelők is vannak.