485Μ (микрострейнах).
Практически для компенсации вредных влияний используют подключение тензорезисторов с помощью моста Уитсона.
015
Рис. 010 2л. Мост Уитстона
Обозначим
начальное сопротивление тензорезистора
как R,
а относительное изменение сопротивления
тензорезистора, вызванное напряжением
на поверхности при деформации 
,
обозначим как
R.
Тогда можно записать:
016
где Ks – К-фактор тензорезистора, то есть коэффициент чувствительности тензорезистора. Как правило, он приблизительно равен 2 для тензорезисторов общего применения.
Как видно из формулы, относительное изменение сопротивления датчика вызванное деформацией в материале очень мало.
Например, при R = 120 Ом и деформации = 1000 10 -6, R будет равно всего
0.24 Ома.
Это небольшое изменение сопротивления должно быть преобразовано в электрический сигнал с помощью моста Уинстона.
017
Если
в плечи моста (рис. 6.20 а) установить
четыре тензорезистора с сопротивлениями
R1,
R2,
R3и
R4то
при изменении сопротивления R1на
величину
R(за
счет деформации датчика) напряжение
в измерительной диагонали может быть
рассчитано по второму закону Кирхгофа.
(Густав
Кирхгоф немецкий физик XIX столетия).
При
одинаковых Rвсех
датчиков
017
где U0— напряжение, подаваемое на мост.
Небольшой выходной сигнал был главным неудобством при тензометрических измерениях. В настоящее время это больше не является проблемой в большинстве случаев, благодаря высокой стабильности и точности современных тензометрических усилителей.
Для компенсации вредных влияний в схемах используют специальные компенсационные резисторы. Смысл компенсации заключается в том, чтобы в исходном состоянии напряжение на выходе моста равнялось нулю.
Фольговый датчик с компенсационной петлей:
018
с кп
1 - решетка датчика; 2 - платиновая компенсационная петля; 3 - выводы; S - база датчика
Зависимость сопротивления тензорезисторов от температуры определяется температурными коэффициентами удлинения материала детали и материала решетки датчика, а также температурным коэффициентом сопротивления материала решетки датчика и его тензочувствительностью.
При измерениях деформаций в условиях изменяющейся температуры должны вводиться поправки на температуру или применяться схемная компенсация. Автоматическое введение поправок на температуру может быть получено при введении в конструкцию датчика дополнительных петель из проволоки, имеющей обратный (по знаку) температурный коэффициент, включаемых последовательно с тензорезистором, или петель из проволоки с высоким температурным коэффициентом, включаемых в смежное плечо моста.
0
18-020
Рис. 7 Компенсационная мостовая схема преобразователей
R1 ~ R4 -------- Тензорезисторы
Rt------------- Термочувствительные компенсационные резисторы для регулировки температурного ноля
Ra ------------- Компенсационные резисторы для регулировки начального разбаланса ноля
Rm ------------- Термочувствительные компенсационные резисторы для регулировки температурной чувствительности (или резисторы для компенсации модуля упругости)
RС------------- Компенсационные резисторы для регулировки чувствительности
V ------------- Напряжение возбуждения
Eo ------------- Выход моста (или выходной сигнал)
Для разработки надежных систем диагностирования состояния инструмента и процесса обработки металла используют различные конструкции силоизмерительных устройств.
Тензометрические подшипники
Ряд станкостроительных фирм ≪Promess≫, НПО ≪Измеритель≫ применяют тензометрические подшипники в качестве передней опоры шпинделя токарных, фрезерных и многоцелевых станков для измерения двух или трех составляющих силы резания.
Величина деформации может быть определена с помощью тензометров, которые наклеиваются на поверхность специально проточенной канавки наружного кольца подшипника (рис. 6.23).
021
В тензометры подается постоянный ток от блока питания.
В позиции А, когда шарик оказывается против тензометра, последний находится в зоне деформации; в позиции В — он расположен между двумя зонами деформаций. Изменение электрического сопротивления тензометрических датчиков электрически преобразуется в изменение напряжений
Для измерения составляющих силы резанияРyи Рхпри токарной обработке (или осевой силы при сверлении) устанавливают в комплекте два радиально-упорных подшипника, на наружные кольца каждого из которых наклеивают по четыре тензорезистора, составляющих измерительный мост. Конструкция опоры шпинделя с этими подшипниками показана на рис. 6.24.
022