Czujniki odkształcenia i ciśnienia są wykorzystywane w licznych — statycznych i dynamicznych pomiarach. Są stosowane w czujnikach siły ściskającej do pomiaru masy oraz w niektórych typach czujników przyspieszenia. Służą do pomiaru ugięcia, drgań, obciążenia, momentu obrotowego, nacisku, naprężenia mechanicznego i odkształcenia. Dzięki nim można wykonać pomiar siły.
Pomiar siły — czujniki odkształcenia
Czujniki odkształcenia (zwane również „przetwornikami odkształcenia”) mogą mierzyć zmianę długości spowodowaną siłą zewnętrzną i przetwarzać ją na sygnał elektryczny, który z kolei może być przekształcany na cyfrowe wartości pomiarowe. Są one wyświetlane, rejestrowane i analizowane. Jest to możliwe, ponieważ rezystancja elektryczna czujnika naprężenia zmienia się podczas rozciągania lub ściskania.
Tensometr mierzy odkształcenie na podstawie tej zmiany rezystancji. Do elastycznego nośnika, który służy również do odizolowania metalu od badanego elementu, zostaje przymocowana siatka pomiarowa wykonana z drutu oporowego. Przez drut oporowy przepływa prąd. Jeśli badany przedmiot jest teraz obciążony (tj. zgięty lub skręcony) w osi biegnącej równolegle do drutu oporowego, nastąpi zmiana rezystancji, która jest proporcjonalna do zakresu ugięcia.
Tensometr to podstawowy element wag elektronicznych, a także urządzeń do pomiaru siły.
Mostek Wheatstone’a
Kiedy przewodnik jest rozciągany, jego opór wzrasta. Jeśli jest ściśnięty, jego opór maleje. Tę zmianę rezystancji można zmierzyć za pomocą mostka Wheatstone’a.
Obwód mostka Wheatstone’a mierzy rezystancję elektryczną o nieznanej wielkości (Rx), dopasowując dwie gałęzie obwodu, z których jedna zawiera nieznany składnik. Ponieważ pozostałe trzy rezystory mają znane wartości, a jeden z nich jest sterowalny, można wywnioskować, jak wysoka jest rezystancja Rx w dowolnym momencie.
Jeżeli wykonujemy pomiar siły z wykorzystaniem tylko jednego aktywnego tensometru, mówimy o obwodzie ćwierć-mostkowym. Wzmacniacz pomiarowy musi dostarczyć trzy brakujące czujniki i wyregulować obwód oraz skalibrować, wyprowadzając wartość rezystancji czujnika w czasie rzeczywistym i przekształcając tę rezystancję w użyteczny pomiar odkształcenia.Przy użyciu dwóch czujników mówimy o konfiguracji pół-mostkowej, a przy pomiarach wszystkimi czterema czujnikami o konfiguracji z pełnym mostkiem.
Rodzaje tensometrów
Istnieją tensometry z więcej niż jedną siatką, które mogą mierzyć naprężenie w kilku kierunkach jednocześnie. Są one zwykle określane jako rozety tensometrowe.
Najczęściej oferowane rozety to rozety z dwoma siatkami, które montowane są pod kątem 0° i 90° (czyli prostopadle do siebie) oraz rozety z trzema siatkami, które są ustawione w określonych kierunkach (np. 0°, 60° i 120° lub 0°, 45° i 90°).
Więcej informacji znajdziesz na stronie Optyczne czujniki ramkowe.
Comments are closed.