Вторичные преобразователи тензометрических измерений
.docxФедеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Физико-технический институт
Кафедра Механики многофазных систем
Домашнее задание №1 по дисциплине «Экспериментальные методы исследований»
Тема: «Вторичные преобразователи тензометрических измерений»
Тюмень
2019
Выполнила:
студентка 2 курса Айткужинова З.Ф.
Вторичные преобразователи тензометрических измерений
Вторичным измерительным, или нормирующим, называется преобразователь, который переводит естественный выходной сигнал первичного преобразователя (перемещения, напряжения, сопротивления) в унифицированный сигнал — электрический или пневматический.
Унифицированный сигнал, посредством которого передается информация, обладает унифицированными параметрами, обеспечивающими информационное сопряжение (интерфейс) между приборами.
Рассмотрим подробнее, тензометрическое оборудование подразделяется на первичные приборы (датчики) и вторичные приборы. К первичным приборам в тензометрии относятся прежде всего тензорезисторы, которые позволяют измерить деформацию объекта, пропорциональную изменению электрического сопротивления, а значит, согласно закону Ома, и электрического напряжения наклеенного на объект тензорезистора. На основе полного тензомоста, состоящего из тензорезисторов, производятся более продвинутые первичные тензоприборы — корпусные тензодатчики, выход с которых можно преобразовать уже в реальные физические единицы: ньютоны, паскали, метры и т. д.
Выходной сигнал с первичных приборов регистрируется и при необходимости усиливается, оцифровывается (с помощью встроенных аналого-цифровых преобразователей) и передаётся на компьютер с управляющей программой или контроллер с помощью так называемых вторичных приборов — тензоусилителей, тензометрических индикаторов и систем сбора или регистрации данных, называемых порой тензостанциями.
В результате тензометрическое оборудование, состоящее из тензодатчиков и систем сбора данных, позволяет измерить деформацию, силу (нагрузку), перемещение, крутящий момент, давление, ускорение.
Как правило, все тензодатчики состоят из цельного металлического упругого элемента, который одновременно является корпусом. В наиболее чувствительном месте такого элемента располагаются тензорезисторы, закрываемые снаружи, как правило, металлическими крышками. В корпусе датчика располагается разъем либо кабельный ввод для подключения к вторичной аппаратуре.
Каждый такой тензодатчик обычно имеет четыре тензорезистора, включенных в мостовую схему. Некоторые производители включают в схему несколько дополнительных тензорезисторов, обеспечивающих температурную стабильность показаний датчика. Выводы с питающей и измерительной диагоналей моста подключаются к вторичной аппаратуре через кабель, длина которого может составлять до нескольких десятков метров.
Вторичная аппаратура представляет собой электронные блоки, имеющие дисплей, клавиатуру, входы для подключения нескольких тензодатчиков и интерфейсные разъемы для подключения к ЭВМ. Таким образом, оператор может наблюдать на дисплее численное значение приложенной к каждому тензодатчику нагрузки и передавать эту информацию в ЭВМ (электронно-вычислительная машина).
Главным недостатком таких тензодатчиков является пассивный выход. Тензорезисторный мост связан с источником питания и измерительной схемой длинным кабелем, что делает датчик восприимчивым к влиянию всевозможных электромагнитных наводок и помех. Источниками таких возмущений являются мощные электродвигатели, сварочные агрегаты и преобразователи частоты. С изменением температуры будет изменяться сопротивление проводов кабеля, что повлечет за собой дополнительный температурный дрейф. Эти обстоятельства затрудняют использование пассивных тензодатчиков на промышленных объектах и снижают их метрологические характеристики.
Значительно лучших эксплуатационных и метрологических характеристик можно добиться при конструировании тензодатчиков с активным выходным сигналом. В этом случае на металлическом упругом элементе располагается электронная плата, преобразующая сопротивление в цифровой сигнал. Так как длина соединительных проводов между тензорезисторным мостом и электронной платой минимальна, такой тензодатчик в значительно меньшей степени уязвим для внешних помех и колебаний температуры. С выхода электронной платы тензодатчика поступает нормированный цифровой сигнал, который не подвержен влиянию сопротивления подводящих проводов, электромагнитных и других помех.