Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lektsia_3-4-Elektrotenzometria.doc
Скачиваний:
9
Добавлен:
18.11.2019
Размер:
231.42 Кб
Скачать

3.4. Тарировка датчика

Для определения коэффициента тензочувствительности ПДС необходимо провести их тарировку. Дат­чик наклеивают на консольную балку равного сопротивления (рис. 3.2, а) или на балку постоянного поперечного сечения, ра­ботающую на чистый изгиб (рис. 3.2, б).

Из курса сопротивления материалов известно, что в случае изгиба консольной балки треугольной формы продольные деформации на ее поверхности постоянны и определяются формулой:

, (3.5)

г

Рисунок 3.2 - Схема тарировки тензорезисторов с помощью консольной балки равного сопротивления (а) и с помощью балки постоянного поперечного сечения, работающей на чистый изгиб (б):

1 — балка; 2 — индикатор

де h - толщина балки; l - расстояние от заделки до точки из­мерения прогиба f.

Таким образом, определение ε практически сводится к измерению прогиба, что осуществляется чаще всего индикатором часового типа или каким-либо другим измерительным устройством.

3.5. Электрические цепи

Датчики изменяют свое сопротивление под воздействием внешней нагрузки по формуле:

(3.6)

Величина может быть измерена двумя наиболее распространенными способами: мостовым и потенциометрическим.

3.5.1. Потенциометрическая схема

На рис. 3.3 представлена потенциометрическая схема включения тензодатчика в электрическую цепь, которая часто используется при изуче­нии динамических явлений и преобразует изменение сопротивления в изменение напряжения . Здесь источник тока с на­пряжением V подключается к датчику R через добавочное балластное сопротивление r; изменение напряжения на датчике фикси­руется с помощью измерительного прибора. Когда сопротивление прибора приблизи­тельно в 100 раз превышает сопротивление тензорезистора, напряжение на датчике Е выражается следующей зависимостью:

(3.7)

Если сопротивление датчика вследствие деформации меняется на , то напряжение на выходе будет равно:

(3.8)

Вычитая эти равенства, получим:

(3.9)

Э

Рисунок 3.3 –

Потенциометрическая

схема включения тензорезистора

та зависимость нелинейная, но при измерении деформаций менее 0,01 величиной в знаменателе можно пренебречь по сравнению с (R+r) и тогда ΔE будет прямо пропорциональна изменению сопротивления. При этом погрешность измерения деформаций не превышает 2 %. Из формулы (3.9) также видно, что увеличение балластного сопротивления приводит к улучшению линейной связи. Потенциометрический способ измерения обеспечивает достаточно надежное определение деформаций в пределах до 2-10 %. Чувствительность потенциометрической схемы опре­деляется по формуле:

. (3.10)

Величина Kп может быть интерпретирована как показатель качества или эффективности схемы; например, при изучении динамических процессов, когда измеряемые деформации, как правило, малы, чувствительность схемы должна достигать максималь­ных значений с тем, чтобы уменьшить степень усиления выход­ного сигнала.

На основании выражений (3.7 – 3.10) и закона Ома можно запи­сать:

, (3.11)

где k - коэффициент тензочувствительности датчика; I - сила тока в цепи.

Это уравнение показывает, что чувствительность цепи опре­деляется двумя независимыми параметрами и . Первый из них определяется выбором балластного сопротивления r и в пределе приближается к единице, что соответствует максимальной эффективности. Однако при очень больших r тре­буется весьма высокое напряжение и поэтому на практике эту величину принимают равной 9R, при этом отношение . Второй параметр оказывает существенное влияние на чувствительность схемы и в зависимости от типа датчика и тока цепи может изменяться в пределах от 3 до 700. Изменение выход­ного напряжения датчиков обычно незначительно и поэтому Kп имеет порядок 5-10 В.

Большим достоинством потенциометрических схем является их простота, но в то же время они обладают рядом существенных недостатков. Изменение выходного напряжения ΔЕ весьма мало по сравнению с Е. Поэтому эта схема применяется главным образом для измерения динамических деформаций с использова­нием усилителей переменного тока, которые реагируют только на изменение ΔЕ. При изучении статических деформаций в схему необходимо вводить температурные компенсаторы. Так как вы­ход потенциометрической схемы ΔЕ прямо пропорционален на­пряжению источника питания V, то последний должен быть до­статочно стабильным. В качестве источника тока обычно исполь­зуются батареи.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]