Коррекция нуля с буферизацией

Третий способ, как и первый (программная коррекция), не оказывает прямого воздействия на мост. В процессе коррекции с буферизацией в схеме коррекции к выходному напряжению инструментального усилителя добавляется регулируемое постоянное напряжение. Например, такой способ применяется во вспомогательном устройстве для тензодатчиков SC-2043-SG. Там есть вручную регулируемый потенциометр, с помощью которого к выходному напряжению инструментального усилителя, имеющего постоянный коэффициент усиления 10, можно добавлять 50 мкВ. Таким образом, диапазон коррекции, приведенный ко входу, получается 5 мкВ.

Калибровка с помощью шунта

Обычная процедура сличения результата на выходе системы для измерения деформации с некоторой известной деформацией или другой механической величиной на входе называется калибровкой с помощью шунта. Такая калибровка заключается в имитации деформации на входе изменением сопротивления плеча моста на известную величину. Она осуществляется путем включения резистора с известным большим сопротивлением параллельно плечу моста, за счет чего получается известное изменение сопротивления R. Вы можете измерить напряжение на выходе моста и сравнить его с ожидаемым. Результаты могут оказаться полезными для коррекции погрешностей масштаба во всем измерительном тракте или попросту для проверки работоспособности в целом и правильности задания коэффициента усиления.

Уравнения измерения деформации

В этом разделе приведены полные уравнения измерения деформации для нескольких типов мостовых схем. Эти уравнения реализованы в функциях, вызываемых из NI-DAQ (там же содержится и исходный код), которые имеют имена Strain_Convert и Strain_Buf_Convert. В LabVIEW уравнения измерения деформации используются в Convert Strain Gage Reading VI.

Чтобы упростить уравнения и учесть отклонение от равновесия при отсутствии деформации, вводится относительная величина V_r:

,

где – результат измерения выходного напряжения нагруженного моста, – результат измерения выходного напряжения ненагруженного моста, – напряжение питания.

Кроме того, обозначения (+) и (–) указывают на то, в каком направлении смонтированы тензодатчики, соответственно направлению растяжения или сжатия. Обозначение (–) означает, что тензодатчик закреплен в перпендикулярном направлении, поэтому изменение его сопротивления в первую очередь зависит от коэффициента Пуассона, а значение деформации определяется как –.

Остальные обозначения в уравнениях измерения деформации:

• R_G – значение номинального сопротивления тензодатчика;

• GF – коэффициент тензочувствительности тензодатчика;

• R_L – сопротивление соединительного проводника

Измерение давления

Давление – это сила, оказываемая жидкостью или газом и приходящаяся на единицу площади. Для большого разнообразия условий, диапазонов измерений и материалов, для которых необходимо измерять давление, существует множество различных конструкций датчиков давления. Во многих случаях давление можно преобразовать в некоторую промежуточную величину, например, перемещение, которая затем преобразуется датчиком в электрическую величину, например, напряжение или ток.

В большинстве датчиков давления используются тензодатчики, которые монтируются на диафрагму, подвергаемую воздействию давления. С помощью тензодатчиков измеряется деформация диафрагмы, которая пропорциональна давлению.

Измерение нагрузки

Нагрузка – это сила и вес, действующие на поверхность или структуру. Датчик нагрузки преобразует механическую силу в электрические сигналы. Существует множество различных типов таких датчиков, основанных на разных принципах действия. Тензодатчик – один из распространенных типов датчиков нагрузки. Как следует из названия, для такого датчика нагрузки используется матрица тензодачиков, которые воспринимают деформацию элементов структуры и преобразуют ее в электрический сигнал.

Измерение момента

Многие датчики момента строятся на основе тензодатчиков, которые прикреплены к торсионному валу. Когда вал вращается, датчики реагируют на усилие, касательное к поверхности вала, которое пропорционально моменту.

Согласование сигналов при измерении давления, нагрузки и момента

В связи с тем, что наиболее распространенные методы измерения нагрузки, давления и момента основаны на применении тензодатчиков, включенных по схеме полного моста, согласование сигналов датчиков давления, нагрузки и момента осуществляется так же, как и для тензодатчиков.

F. Измерение характеристик звука и вибрации

Вибрации возникают, когда некоторая масса механически осциллирует относительно состояния равновесия. Типичным примером вибрирующей механической системы может служить амортизатор. Вибрации также возникают на поверхностях, таких, как крыло самолета или электрический звонок. Во многих случаях вибрации нежелательны, поскольку на них расходуется энергия, при вибрациях возникает усталостное напряжение и помехи. Поэтому системы обычно проектируют, минимизируя вибрации. Вибрирующие конструкции одновременно создают волны давления или звук, который может быть приятным, как в случае музыкальных инструментов. Хорошим примером такой вибрирующей конструкции, генерирующей звук, является камертон.

Методы обработки аудио-сигналов и сигналов вибраций различаются в зависимости от приложения. Измерения в аудиотехнике в основном касаются искажений, особенно в различных октавных частотных диапазонах. Акустические испытания часто заключаются в измерениях шумов от объектов типа автомобилей и шумов внутри помещения, идущих из окружающей среды. Контроль состояния машины или механизма связан с их обслуживанием в течение жизненного цикла и заключается в измерении вибраций и выполнении затем частотного анализа.

В общем случае все области применения анализа звуков и вибраций сводятся к выполнению некоторого вида спектрального анализа измеренных сигналов. Кроме того, может быть выполнен более подробный анализ сигналов во временной области, чтобы еще лучше идентифицировать характеристики сигнала.

Датчики звука и вибрации

Ускорение и вибрация измеряются с помощью акселерометров, а уровень звукового давления измеряется с помощью микрофона.