14.2. Какие накладные датчики обычно используются для измерения малых механических деформаций твердых тел?

Для измерения малых деформаций используются тензометрические датчики: проволочные, пленочные (фольговые) и полупроводниковые. Для измерения напряжений в пределах отсутствия остаточных деформаций используют тензорезисторы, но они обладают высокой погрешностью. Для измерений часто используют тензометры:

1. упругий элемент;

2. ножевые опоры;

3. винтовые зажимы;

4. исследуемый образец;

5. тензодатчик;

l – пермещение;

P -давление.

М. б. исп-ны индуктивные тензометры у которых измерение длины происходит за счет индуктивных датчиков.

Помимо механических тензометров исп-ся оптические тензометры. Существует термоупругий метод измерения напряжений, который основан на термоупругом эффекте – температура поверхности деформ-его материала измен-ся при его деформации. Изменение поверхностной темп-ры зависит от суммы мех-их напряжений поверхности. Этот метод применим при оценке переменных механических напряжений.Относительное изменение температуры опред-ся св-ми материалов:

коэф-нт термоупругости; суммарное напряжение по поверхности; Упругие материалы, имеющие положительный коэф-нт темп-го расширения имеют отрицательный К_ТУ, т.е. если соблюдать состояние тела без воздействий, то температура поверхности будет уменьшаться при ув-нии мех-их нагрузок. Определение механических напряжений осущ-ся путем распр-ия темп-ры на поверхности бесконтактным методом при помощи тепловизоров. ИС имеет сканирующее устройство.

14,3. Объяснить принцип работы, назвать область применения тензорезистивных датчиков.

Работа тензодатчиков проволочного и пленочного типов основана на изменении их активного сопротивления при деформации поверхности, на которую наклеивается тензодатчик. При деформации контролируемой поверхности изменяется длина проводника, площадь поперечного сечения и удельное сопротивление вследствие измерения структуры материала датчика. Тензодатчики используются для преобразования механических напряжений, усилий и деформаций в электрический сигнал при испытаниях на прочность, при контроле состояния нагруженных конструкций. Тэнзочувствительность - чувст-ость тэнзосопротивления к изменению сопротивления при деформации.Изменение сопротивления объясняется 2 факторами: изменение геометрических размеров, изменение удельного сопротивления проволоки.чувствительность, которая определяется изменением удельного сопротивления

чувствительность, которая определяется геометрическими размерамиобщая чувствительность.

14,4. Привести мостовую схему включения тензорезистивного датчика.

Мост с переменным сопротивлением одного плеча(а). Напряжение вых. диагонали U моста, в одно из плеч которого включен тензорезистор R1.При деформации под действием силы F: По 2 закону Кирхгофа:

, А потом и диагональное напряжение

После преобразований получаем, что напряжение диагонали при малых изменениях сопротивления приблизительно прямо пропорционально изменению сопротивления . При уменьшении сопротивления напряжение диагонали моста принимает отрицательные значения. При больших изменениях R1 хар-ка становится нелинейной.

Мост с переменным сопротивлением 2 соединенных плеч (б) Напряжение диагонали моста имеет линейную зависимость от R11 при любом изменении сопротивления. Оно в 2 раза больше, чем в моcте с изменением сопротивления в одном плече при том же изменении сопротивления. Мост с переменным сопротивлением противоположных плеч (в) В этом мосте одновременно изменяются сопротивления 2 тензорезисторов. Диагональное напряжение имеет почти линейную зависимость.Мост с переменным сопротивлением тензорезисторов во всех плечах.(г) Выходное напряжение выше в 2 раза по сравнению с (б) и в 4 раза выше, чем (а).