2. Принципы конструирования тензометрических датчиков. Выбор материала упругого элемента Принципы конструирования тензодатчиков: основные положения.

Для получения необходимых технологических характеристик тензодатчиков следует соблюдать принципы:

1) целостность конструкции – датчик должен быть цельным куском металла, избегать разделов в конструкции и их соединений, но если они необх., то их влияние можно уменьшить:

- max удаляя соединение от места размещения чувтвит. элемента;

- размещение раздела в местах с наименьшей деформацией;

- согласование св-в сопряженных частей, т.е. малая разница между поперечными сечениями.

2) интегрирование поля напряжения – предполагает, что площадь поперечного сечения преобразователя должна быть min-ой, тогда об измеряемой силе можно судить посредством измерения деформации по всей площади, а еще лучше по всему объему => принцип интегрирования поля напряжения. С этой целью используют мнимое интегрирование (о поле напряжений судят по одной точке, что позволяет удалить силовоспринимающие поверхности от чувствительных элементов, ограничить область приложений сил, симметрия датчиков) и действительное интегрирование (о силе судят, измеряя все поле напряжений или по состоянию многих точек).

Возможности реализации принципа:

- несовершенная конструкция;

- удаление места силы от области преобразования;

- размещение чувств. эл-тов на поверхности или по объему преобразователя.

3) принцип симметрии – различают симметрии 3-х родов:

1-го рода – обеспечивает на выходе «0» при воздействии сил и тепла;

2-го рода – нечувствительность к паразитным нагрузкам из-за изменений св-в датчика симметрично;

3-го рода – независимость выходного сигнала от точки приложения силы.

4) принцип оптимальных конструктивных границ – для каждой конструктивной схемы существует диапазон оптим. значений измер. сил. Если необходимо выходить за границы – создайте новую технологич. схему, что также может быть вызвано возрастанием погрешностей, появлением нежелат. параметров.

Выбор материала упругого элемента.

Материал упругого элемента характеризуют его упругими свойствами и зависимостью от окружающих условий (например, от температуры), свойствами пластичности и технологическими свойствами.

Первое свойство иллюстрирует диаграмма деформирования.

(1)

_Р – предел пропорциональности

_Е – предел упругости

_А – технологический предел упругости с остаточной деформацией _А

_В – предел прочности на растяжение(диаграмма действительна для растягивающих напряжений в вязких материалах)

- модуль упругости, чем больше тем большие силы могут измеряться при данной номинальной деформации;

_Р - предел пропорциональности: при ||≤|_Р|

Зависимость δ =f(F) прямо пропорциональна, размеры упругого элемента при снятии нагрузки возвращаются в исходное состояние. Размеры упругого элемента выбираются так, чтобы выполнялось условие |_max|≤|_Р|

_Е - предел упругости – напряжение, до которого можно нагружать без возникновения остаточных деформаций;

_А - технологический предел упругости с остаточной деформацией;

_В - напряжение, при котором происходит разрушение упругого элемента. Важным свойством является температурная зависимость модуля упругости

E=E(Δt)Наиболее простые меры компенсации влияния температуры можно применить в случае линейной зависимости.

- температурный коэффициент модуля упругости.