2.2. Тензометрический мост цтм-3

Цифровой тензометрический мост ЦТМ-3 предназначен для измерения статических деформаций с помощью тензометрических резисторов. Прибор рассчитан на работу с переключателем датчиков ПД-100M [2]. Управление переключателем – дистанционное, ручное и автоматическое.

Технические данные

Класс точности 0,2.

Д

∆l

l

иапазон измеряемых деформаций при принятом коэффициенте тензометрической чувствительности К=2 в относительных единицах деформации (е.о.д.= 1×10^-5 ) от 0 до 999.

Основная погрешность показаний прибора – не более 2 е.о.д.

Время одного измерения не более 1,4 с.

Сопротивление применяемых ТР от 50 до 400 Ом.

Цена одной единицы дискретности показаний прибора 1 е.о.д.

Устройство и работа прибора

На лицевой панели прибора (рис. 5) установлены следующие органы управления:

а) тумблер включения и выключения электрической сети СЕТЬ-ВЫКЛ.;

б) переключатель рода работ ПОВТОР, РУЧН.УПР., УПР.П0, ABT0M;

в) кнопка ИЗМЕРЕНИЕ;

г) клеммы для подключения внешнего измерительного полумоста A₁, А, О, К, K₁;

д) световое табло НОМЕР ТОЧКИ, ДЕФОРМАЦИЯ 1×10^-5.

Рис. 5. Лицевая панель прибора

На тыльной панели прибора установлены:

а) тумблер включения повторного цикла опроса точек ПОВТОР, ЦИКЛ. – ЦИКЛ;

б) тумблер переключения напряжения питания измерительного моста 0,5-6В;

в) колонка ШР1 и гнезда РШ2 и РШ3, к которым подключаются кабели, соединяющие прибор с переключателем датчиков ПД-100М;

г) держатель предохранителя;

д) клемма для заземления прибора.

Принцип работы

Измерительный мост, состоящий из внешнего и внутренних полумостов, питается напряжением.

В зависимости от знака деформации (растяжение или сжатие) величина сопротивления активного тензорезистора внешнего полумоста увеличивается или уменьшается. Таким образом, происходит разбаланс моста в одну или другую сторону (рис. 6).

Рис. 6 Схема тензометрического моста

А

∆R

бсолютное значение изменения сопротивления активного тензорезистора определяет величину деформации:

=

∆l

R

l

K ,

где ∆R  изменение сопротивления активного тензорезистора при деформации;

R  сопротивление активного тензорезистора при отсутствии деформации;

 коэффициент тензочувствительности, зависящий от материала тензорезистора;



∆l

изменение длины активного тензорезистора при деформации испытуемого объекта;

l  длина (база) активного тензорезистора при отсутствии деформации;

∆l

l

= ε  деформация в е.о.д.

Для константана среднее значение К=2. Мост уравновешивается изменением сопротивления R₁ (рис. 6) плеча внутреннего полумоста путем подключения параллельно ему компенсирующих резисторов.

Для возможности измерения знакопеременной деформации (растяжение или сжатие) резистор R₁ внутреннего полумоста выбран меньше резистора R₂ настолько, что при отсутствии деформации (сопротивление активного и компенсационного тензорезисторов равны) наблюдается разбаланс моста, соответствующий 500 е.о.д.

Точная величина этого начального разбаланса не имеет значения, так как результат измерения определяется как разность абсолютных значений двух показаний прибора: начального  при ненагруженном объекте и повторного  при нагруженном объекте.

Прибор рассчитан на работу с ручным и автоматическим управлением. Кроме того, в приборе предусмотрена возможность дистанционнного управления переключателем датчиков ПД-100М.

При ручном управлении (переключатель П2 в положении РУЧН.УПР.) работа прибора начнется при нажатии на кнопку КП ИЗМЕРЕНИЕ.

В автоматическом режиме работы (переключатель П2 в положении АВТОМ) в зависимости от положения переключателя ВК-2 предусмотрено два варианта работы прибора: ПОВТОР.ЦИКЛА и ЦИКЛ. При установке переключателя ВК-2 в положении ЦИКЛ автоматическое измерение происходит только в 100 точках, т.е. в течение времени одного полного оборота переключателя. Для непрерывного повторения цикла измерения необходимо переключатель ВК-2 установить в положении ПОВТОР. ЦИКЛА.

Для остановки переключателя датчиков в любой точке необходимо переключатель П2 установить в положение УПР.ПД.

Для управления переключателем датчиков в режиме ускоренного обегания в схеме предусмотрено управление мультивибратором шагового устройства переключателя (положение переключателя П2 УПР.ПД). В этом положении переключателя П2 при нажатии кнопки КП происходит ускоренный прогон механизма переключателя до нужной точки без проведения измерений.

При отпускании кнопки механизм переключателя останавливается.

Для повторения измерений в одной точке предусмотрено положение переключателя П2 ПОВТОР. Нажатие КП ИЗМЕРЕНИЕ обеспечивает измерение в одной и той же точке.

Техника безопасности

1. Работая с прибором, необходимо помнить, что напряжение, питающее прибор, опасно для жизни.

2. Кабели, соединяющие прибор с переключателем датчиков, разрешается подключать только при выключенном источнике питания.

Порядок работы

1. Прибор включить в электрическую сеть, тумблер СЕТЬ-ВЫКЛ. установить в положение СЕТЬ, а тумблер 2В-6В, расположенный на задней панели прибора, в положение 2В.

2. Переключатель П2 перевести в положение РУЧН.УПР.

3. Измерения выполнять нажатием кнопки ИЗМЕРЕНИЕ.

Работа с прибором в комплекте с переключателем датчиков ПД-100М

1. Определите положение переключателя датчиков: для запуска прибора нажмите кнопку ИЗМЕРЕНИЕ, по цифровому табло НОМЕР ТОЧКИ проконтролируйте положение переключателя датчиков. Если необходимо перевести переключатель датчиков в иное (заданное) положение, переключатель П2 прибора переведите в положение УПР.ПД, нажмите кнопку ИЗМЕРЕНИЕ, которую отпустите при выходе переключателя в заданное положение.

2. После перевода переключателя датчиков в заданное положение переключатель П2 прибора возвратите в положение РУЧН.УПР., нажмите кнопку ИЗМЕРЕНИЕ и выполните измерение параметров при ненагруженном объекте, затем нагрузите объект и выполните измерение параметров при нагруженном объекте.

Обработка результатов измерения

Результатом измерения в данной точке является разность абсолютных значений двух показаний прибора: начального  при ненагруженном объекте и повторного  при нагруженном объекте.

Начальные показания приборов принимаются за условный нуль. Пусть начальным показанием прибора будет число 12 580, а повторное показание 12 595. Здесь первые две цифры  это номер точки 12. Число 580  условный нуль. Тогда абсолютное значение относительной деформации в точке 12 будет

ε

∆l

l

= =595·10^-5 - 580·10^-5 = 15·10^-5 е.о.д.

Прибор рассчитан на применение тензорезисторов с коэффициентом тензочувствительности К=2.

При работе с тензорезисторами, коэффициент тензочувствительности которых отличается от 2, необходимо вносить поправку на тензочувствительность.

ε

2

К_и

_и= × ε₂ ,

где  истинная относительная деформация;



К_и

фактический коэффициент тензочувствительности;

ε₂  относительная деформация, показанная прибором.