"Tính chính xác - sự lịch sự của các vị vua!" Trong thời đại của chúng ta, sự liên quan của câu cách ngôn thời Trung cổ của Pháp này chỉ ngày càng phát triển. Để thực hiện các phép tính đo lường chính xác trong sản xuất và trong cuộc sống hàng ngày, các thiết bị dựa trên đồng hồ đo biến dạng ngày càng được sử dụng nhiều hơn.
Nội dung
Máy đo biến dạng là gì và máy đo biến dạng dùng để làm gì?
Đo độ căng (từ tiếng Latinh tensus - ứng suất) là một phương pháp và kỹ thuật để đo trạng thái ứng suất của một đối tượng hoặc cấu trúc được đo. Thực tế là không thể đo trực tiếp ứng suất cơ học, vì vậy nhiệm vụ là đo biến dạng của vật thể và tính toán ứng suất bằng các kỹ thuật đặc biệt có tính đến các tính chất vật lý của vật liệu.
Công việc của đồng hồ đo biến dạng dựa trên hiệu ứng biến dạng - đây là đặc tính của vật liệu rắn để thay đổi sức đề kháng của chúng với các biến dạng khác nhau. Cảm biến đo độ căng là thiết bị đo độ biến dạng đàn hồi của vật rắn và chuyển giá trị của nó thành tín hiệu điện. Quá trình này xảy ra khi điện trở của dây dẫn cảm biến thay đổi khi nó bị kéo căng và nén. Chúng là thành phần chính trong các dụng cụ đo độ biến dạng của chất rắn (ví dụ, các bộ phận máy móc, kết cấu, tòa nhà).
Thiết bị và nguyên lý hoạt động
Cơ sở của máy đo biến dạng là một máy đo biến dạng được trang bị các tiếp điểm đặc biệt được cố định ở mặt trước của bảng đo. Trong quá trình đo, các điểm tiếp xúc nhạy cảm của bảng điều khiển tiếp xúc với vật thể. Biến dạng của chúng xảy ra, được đo và chuyển thành tín hiệu điện truyền đến các phần tử xử lý và hiển thị giá trị đo của máy đo biến dạng.
Tùy thuộc vào phạm vi sử dụng chức năng, các cảm biến khác nhau cả về chủng loại và loại đại lượng đo. Một yếu tố quan trọng là độ chính xác của phép đo cần thiết. Ví dụ, một cảm biến lực cảm biến lực ở lối ra từ tiệm bánh hoàn toàn không phù hợp với cân dược phẩm điện tử, nơi mà mỗi phần trăm gam đều quan trọng.
Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn các loại và các loại máy đo biến dạng hiện đại.
Cảm biến mô-men xoắn
Cảm biến mô-men xoắn được thiết kế để đo mô-men xoắn trên các bộ phận quay của hệ thống như trục khuỷu động cơ hoặc cột lái.Máy đo biến dạng mô-men xoắn có thể xác định cả mô-men xoắn tĩnh và động bằng phương pháp tiếp xúc hoặc không tiếp xúc (đo từ xa).
Cảm biến tải trọng dầm, công xôn và biên
Các loại đầu dò này thường được chế tạo trên cơ sở thiết kế hình bình hành với phần tử uốn được tích hợp sẵn để cho phép đo có độ nhạy và độ tuyến tính cao. Đồng hồ đo lực căng trong chúng được cố định trên các khu vực nhạy cảm của phần tử đàn hồi của cảm biến và được kết nối theo sơ đồ cầu đầy đủ.
Về mặt cấu trúc, cảm biến lực chùm có các lỗ đặc biệt để phân bố tải trọng không đồng đều và phát hiện các biến dạng nén và kéo. Để có được hiệu quả tối đa, máy đo biến dạng được định hướng chặt chẽ bằng các dấu đặc biệt trên bề mặt của chùm tia tại điểm mỏng nhất của nó. Các cảm biến loại này có độ chính xác cao và đáng tin cậy được sử dụng để tạo ra các hệ thống đo đa cảm biến trong các quy mô nền tảng hoặc boongke. Họ đã tìm thấy ứng dụng của mình trong các thiết bị cân, đóng gói các sản phẩm lỏng và lỏng, đồng hồ đo độ căng cáp và các đồng hồ đo tải điện khác.
Tế bào tải kéo và nén
Cảm biến lực kéo và nén thường có hình chữ S, được làm bằng nhôm và thép không gỉ hợp kim. Được thiết kế cho các cân hầm và bể chứa với phạm vi đo lường từ 0,2 đến 20 tấn. Cảm biến lực kéo và nén hình chữ S có thể được sử dụng trong máy cáp, vải và sợi để kiểm soát lực kéo của các vật liệu này.
Đồng hồ đo độ căng dây và lá
Dây điện đồng hồ đo biến dạng được chế tạo dưới dạng xoắn của dây có đường kính nhỏ và được gắn trên một phần tử đàn hồi hoặc bộ phận cần thử nghiệm bằng keo.Chúng được phân biệt bởi:
- dễ sản xuất;
- sự phụ thuộc tuyến tính vào biến dạng;
- kích thước nhỏ và giá cả.
Trong số các thiếu sót, độ nhạy thấp, ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm của môi trường đến sai số đo, khả năng chỉ sử dụng trong lĩnh vực biến dạng đàn hồi được lưu ý.
giấy bạc Máy đo biến dạng hiện là loại máy đo biến dạng phổ biến nhất do chất lượng đo lường cao và khả năng sản xuất của chúng. Điều này trở nên khả dụng nhờ vào công nghệ photolithographic trong sản xuất của họ. Công nghệ tiên tiến giúp có được đồng hồ đo biến dạng đơn với đế 0,3 mm, ổ cắm đo biến dạng chuyên dụng và chuỗi máy đo biến dạng với dải nhiệt độ hoạt động rộng từ -240 đến +1100 ºС, tùy thuộc vào đặc tính của vật liệu lưới đo.
Ưu nhược điểm của đồng hồ đo biến dạng
Đồng hồ đo độ căng được sử dụng rộng rãi do các đặc tính của chúng:
- khả năng kết nối nguyên khối của máy đo biến dạng với bộ phận được nghiên cứu;
- độ dày nhỏ của phần tử đo, đảm bảo độ chính xác của phép đo cao với sai số 1-3%;
- dễ dàng gắn chặt, cả trên bề mặt phẳng và cong;
- khả năng đo các biến dạng động thay đổi với tần số lên đến 50.000 Hz;
- khả năng thực hiện các phép đo trong điều kiện môi trường khó khăn trong phạm vi nhiệt độ từ -240 đến + 1100˚С;
- khả năng đo các thông số đồng thời tại nhiều điểm của các bộ phận;
- khả năng đo biến dạng của các đối tượng nằm ở khoảng cách lớn từ hệ thống máy đo biến dạng;
- khả năng đo biến dạng trong các bộ phận chuyển động (quay).
Trong số những thiếu sót, cần lưu ý:
- ảnh hưởng của điều kiện thời tiết (nhiệt độ và độ ẩm) đến độ nhạy của cảm biến;
- những thay đổi không đáng kể về điện trở của các phần tử đo (khoảng 1%) cần sử dụng bộ khuếch đại tín hiệu.
- khi đồng hồ đo biến dạng hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao hoặc khắc nghiệt, cần phải có các biện pháp đặc biệt để bảo vệ chúng.
Sơ đồ nối dây cơ bản
Hãy xem xét điều này bằng cách sử dụng ví dụ về kết nối đồng hồ đo biến dạng với cân gia đình hoặc công nghiệp. Cảm biến lực tiêu chuẩn cho cân có bốn dây nhiều màu: hai đầu vào là nguồn cấp (+ Ex, -Ex), hai đầu còn lại là đầu ra đo (+ Sig, -Sig). Ngoài ra còn có các tùy chọn với năm dây, trong đó một dây bổ sung đóng vai trò là màn hình cho tất cả các dây khác. Thực chất công việc của cảm biến đo trọng lượng dạng chùm khá đơn giản. Nguồn được cung cấp cho các đầu vào và điện áp được loại bỏ khỏi các đầu ra. Giá trị điện áp phụ thuộc vào tải đặt trên cảm biến đo.
Nếu chiều dài của các dây dẫn từ cảm biến lực cân đến đơn vị ADC là đáng kể, thì bản thân điện trở của các dây sẽ ảnh hưởng đến việc đọc các thang đo. Trong trường hợp này, nên mắc thêm mạch hồi tiếp bù sụt áp bằng cách sửa sai số từ điện trở của các dây đưa vào mạch đo. Trong trường hợp này, sơ đồ kết nối sẽ có ba cặp dây: nguồn, đo lường và bù tổn thất.
Ví dụ ứng dụng cho đồng hồ đo biến dạng
- phần tử cân.
- đo lực biến dạng trong quá trình gia công kim loại bằng áp lực trên máy dập và máy cán.
- giám sát trạng thái ứng suất-biến dạng của kết cấu và công trình xây dựng trong quá trình lắp dựng và vận hành.
- cảm biến nhiệt độ cao làm bằng thép hợp kim chịu nhiệt cho các xí nghiệp luyện kim.
- với phần tử đàn hồi bằng thép không gỉ cho các phép đo trong môi trường xâm thực về mặt hóa học.
- để đo áp suất trong đường ống dẫn dầu và khí đốt.
Tính đơn giản, tiện lợi và khả năng sản xuất của đồng hồ đo biến dạng là những yếu tố chính giúp chúng triển khai tích cực hơn nữa, cả trong các quy trình đo lường và trong cuộc sống hàng ngày như các yếu tố đo lường của thiết bị gia dụng.
Các bài tương tự:
