„Acuratețea – politețea regilor!” În timpul nostru, relevanța acestui aforism francez medieval este doar în creștere. Pentru a efectua calcule precise de măsurare în producție și în viața de zi cu zi, se folosesc din ce în ce mai mult dispozitive bazate pe extensometre.
Conţinut
Ce este extensometrul și pentru ce sunt extensometrele?
Tensometria (din latină tensus - accentuat) este o metodă și tehnică de măsurare a stării de tensiune-deformare a unui obiect sau a unei structuri măsurate. Faptul este că este imposibil să se măsoare direct solicitarea mecanică, așa că sarcina este de a măsura deformarea obiectului și de a calcula solicitarea folosind tehnici speciale care iau în considerare proprietățile fizice ale materialului.
Lucrarea extensometrelor se bazează pe efectul de deformare - aceasta este proprietatea materialelor solide de a-și modifica rezistența la diferite deformații. Senzorii de extensometru sunt dispozitive care măsoară deformația elastică a unui corp solid și transformă valoarea acestuia într-un semnal electric. Acest proces are loc atunci când rezistența conductorului senzorului se modifică atunci când este întins și comprimat. Ele sunt elementul principal în instrumentele de măsurare a deformării solidelor (de exemplu, piese de mașini, structuri, clădiri).
Dispozitiv și principiu de funcționare
Baza extensometrului este un tensiometru echipat cu contacte speciale fixate pe partea frontală a panoului de măsurare. În timpul măsurării, contactele sensibile ale panoului sunt în contact cu obiectul. Are loc deformarea acestora, care este măsurată și transformată într-un semnal electric transmis elementelor de procesare și afișare a valorii măsurate a extensometrului.
În funcție de domeniul de utilizare funcțională, senzorii diferă atât în tipuri, cât și în tipuri de mărimi măsurate. Un factor important este precizia de măsurare necesară. De exemplu, o celulă de sarcină la ieșirea din brutărie nu este absolut potrivită pentru cântare farmaceutice electronice, unde fiecare sutime de gram este importantă.
Să luăm în considerare mai detaliat tipurile și tipurile de extensometre moderne.
Senzori de cuplu
Senzorii de cuplu sunt proiectați pentru a măsura cuplul pe părțile rotative ale sistemelor, cum ar fi arborele cotit al motorului sau coloana de direcție.Extensometrele pot determina atât cuplul static, cât și cuplul dinamic prin metoda de contact sau fără contact (telemetrică).
Celule de sarcină pentru grinda, cantilever și margine
Aceste tipuri de traductoare sunt de obicei realizate pe baza unui design paralelogram cu un element de îndoire încorporat pentru sensibilitate ridicată și liniaritate a măsurătorilor. Extensometrele din ele sunt fixate pe zonele sensibile ale elementului elastic al senzorului și sunt conectate conform schemei de punte completă.
Din punct de vedere structural, celula de sarcină a fasciculului are găuri speciale pentru distribuția neuniformă a sarcinii și detectarea deformațiilor de compresiune și tracțiune. Pentru a obține efectul maxim, extensometrele sunt strict orientate prin semne speciale pe suprafața grinzii în punctul său cel mai subțire. Senzorii de acest tip extrem de precisi și fiabili sunt utilizați pentru a crea sisteme de măsurare cu mai mulți senzori la cântare de platformă sau buncăr. Ei și-au găsit aplicația în dozatoarele de cântărire, ambalatoarele de produse în vrac și lichide, contoare de tensiune a cablurilor și alte contoare de sarcină de putere.
Celule de sarcină de tracțiune și compresiune
Celulele de sarcină de tracțiune și compresiune sunt de obicei în formă de S, realizate din aluminiu și oțel inoxidabil aliat. Proiectat pentru cântare buncăre și dozatoare cu un interval de măsurare de la 0,2 la 20 de tone. Celulele de sarcină de tracțiune și compresiune în formă de S pot fi utilizate la mașinile de cablu, țesături și fibre pentru a controla forța de tracțiune a acestor materiale.
Tensometre din sârmă și folie
Sârmă extensometrele sunt realizate sub formă de spirală de sârmă de diametru mic și montate pe un element elastic sau pe piesă supusă încercării cu lipici.Ele se disting prin:
- ușurință de fabricație;
- dependență liniară de deformare;
- dimensiuni mici si pret.
Printre deficiențe se remarcă sensibilitatea scăzută, influența temperaturii și umidității mediului asupra erorii de măsurare, posibilitatea utilizării numai în domeniul deformațiilor elastice.
folie extensometrele sunt în prezent cel mai comun tip de extensometre datorită calităților lor metrologice ridicate și fabricabilității. Acest lucru a devenit disponibil datorită tehnologiei fotolitografice a fabricării lor. Tehnologia avansată face posibilă obținerea de extensometre simple cu o bază de 0,3 mm, prize specializate pentru extensometre și lanțuri de extensometre cu o gamă largă de temperaturi de funcționare de la -240 la +1100 ºС, în funcție de proprietățile materialelor grilei de măsurare.
Avantajele și dezavantajele extensometrelor
Tensometrele sunt utilizate pe scară largă datorită proprietăților lor:
- posibilitatea unei legături monolitice a extensometrului cu piesa studiată;
- grosimea redusă a elementului de măsurare, care asigură o precizie ridicată de măsurare cu o eroare de 1-3%;
- ușurință de prindere, atât pe suprafețe plane, cât și curbate;
- capacitatea de a măsura deformații dinamice care se modifică cu o frecvență de până la 50.000 Hz;
- posibilitatea de a efectua măsurători în condiții de mediu dificile în intervalul de temperatură de la -240 la +1100˚С;
- posibilitatea de a măsura parametrii simultan în mai multe puncte ale pieselor;
- posibilitatea de a măsura deformarea obiectelor situate la distanțe mari de sistemele de extensometru;
- capacitatea de a măsura deformațiile în piesele în mișcare (în rotație).
Dintre deficiențe, trebuie remarcat:
- influența condițiilor meteorologice (temperatură și umiditate) asupra sensibilității senzorilor;
- modificări nesemnificative ale rezistenței elementelor de măsurare (aproximativ 1%) necesită utilizarea amplificatoarelor de semnal.
- când extensometrele funcționează în medii cu temperaturi ridicate sau agresive, sunt necesare măsuri speciale pentru a le proteja.
Scheme de cablare de bază
Să luăm în considerare acest lucru folosind exemplul de conectare a extensometrelor la cântare de uz casnic sau industriale. O celulă de sarcină standard pentru cântare are patru fire multicolore: două intrări sunt sursa de alimentare (+Ex, -Ex), celelalte două sunt ieșiri de măsurare (+Sig, -Sig). Există și opțiuni cu cinci fire, unde un fir suplimentar servește drept ecran pentru toate celelalte. Esența activității senzorului de măsurare a greutății de tip fascicul este destul de simplă. Alimentarea este furnizată la intrări, iar tensiunea este eliminată de la ieșiri. Valoarea tensiunii depinde de sarcina aplicată pe senzorul de măsurare.
Dacă lungimea firelor de la celula de sarcină a greutății la unitatea ADC este semnificativă, atunci rezistența firelor în sine va afecta citirea cântarelor. În acest caz, este indicat să adăugați un circuit de feedback care să compenseze căderea de tensiune prin corectarea erorii de la rezistența firelor introduse în circuitul de măsurare. În acest caz, schema de conectare va avea trei perechi de fire: putere, măsurare și compensare a pierderilor.
Exemple de aplicare pentru extensometre
- element de cântărire.
- măsurarea forţelor de deformare în prelucrarea metalelor prin presiune pe presele de ştanţare şi laminoare.
- monitorizarea stărilor de tensiune-deformare ale structurilor și structurilor clădirilor în timpul ridicării și exploatării acestora.
- senzori de temperatură înaltă din oțel aliat rezistent la căldură pentru întreprinderi metalurgice.
- cu element elastic din otel inoxidabil pentru masuratori in medii agresive chimic.
- pentru măsurarea presiunii în conductele de petrol și gaze.
Simplitatea, comoditatea și fabricabilitatea manometrelor sunt principalii factori pentru implementarea lor activă ulterioară, atât în procesele metrologice, cât și în viața de zi cu zi ca elemente de măsurare a aparatelor electrocasnice.
Articole similare:
