Nyújtásmérő

Tenzorellenállás ( lat. tensus - tense és lat. rezisto - resist szóból) - ellenállás , amelynek ellenállása a deformációjától függően változik [1] . A nyúlásmérőket a nyúlásmérőkben használják . A nyúlásmérők segítségével lehetőség nyílik a hozzájuk mechanikusan kapcsolódó elemek alakváltozásainak mérésére [2] . A nyúlásmérő az erő , nyomás , súly , mechanikai feszültség , nyomaték stb. közvetett mérésére használt nyúlásmérők fő összetevője.

Hogyan működik

A nyúlásmérő vezető elemeinek nyújtásakor hosszuk megnő, keresztmetszete csökken, ami növeli a nyúlásmérő ellenállását, összenyomva pedig csökken.

A működési elvet az animált kép szemlélteti. Az érthetőség kedvéért a képen a nyúlásmérő nyúlás értéke túlzottan meg van növelve, csakúgy, mint az ellenállás változása. A valóságban az ellenállás relatív változása nagyon kicsi (kevesebb, mint ~10 -3 ), és mérésükhöz érzékeny voltmérőkre vagy precíziós erősítőkre vagy precíziós erősítőkre + ADC szükséges . Így az alakváltozások a vezetők vagy félvezetők elektromos ellenállásának változásává, majd elektromos jellé , általában feszültségjellé alakulnak.

A félvezető nyúlásmérő sokkal nagyobb érzékenységgel rendelkezik a félvezető anyag tulajdonságainak deformáció során bekövetkező változásai miatt. [3]

Elektromechanikai paraméterek

Érzékenység

A nyúlásmérő érzékenységét egy dimenzió nélküli paraméter jellemzi - a nyúlásmérő együttható , amely a következőképpen definiálható: $K_{f},$

K_{f}={\frac {\Delta R/R_{0}}{\epsilon )),

ahol:

$\Delta R$ - deformáció okozta ellenállás abszolút változása, Ohm ;
$R_{0}$ - a deformálatlan nyúlásmérő kezdeti ellenállása , Ohm ;
$\epsilon$ - relatív deformáció.

A relatív törzs meghatározása a következő:

\epsilon =\Delta L/L_{0},

ahol

$\Delta L$ - abszolút hosszváltozás, m ;
$L_0$ a deformálatlan nyúlásmérő hossza, m .

Fóliás fém nyúlásmérőknél a paraméter gyengén függ az alakváltozástól, és valamivel meghaladja a 2-t [4] . $K_f$

Ha egy nyúlásmérőt csatlakoztatunk egy Wheatstone-hídhoz , amelyben a fennmaradó 3 ellenállás állandó (nem tudják szabályozni az ellenállást), a híd átlójának kimeneti feszültségét a következő képlet fejezi ki:

v={\frac {V_{b}\cdot K_{f}\cdot \epsilon }{4)),

ahol:

$V_{b}$ - híd tápfeszültség , V.

A táblázatban láthatók a nyúlásmérő tényező jellemző értékei a különböző anyagokhoz.

Anyag	Mérőtényező
fém fólia	2-5
Vékony fémfólia (pl. konstans )	2
Monokristályos szilícium	-125 és +200 között
polikristályos szilícium	±30
Vékony filmálló anyagok	100

Hőmérséklet együttható

A hőmérséklet változásával a nyúlásmérő ellenállása megváltozik, ami nem jár deformációval . Ez káros mellékhatás. A nyúlásmérő együtthatón keresztül az ellenállás relatív változását a következő képlet fejezi ki:

{\frac {\Delta R}{R))=K_{f}\cdot \varepsilon +\alpha \cdot \theta ,

ahol:

$\alpha$ - ellenállás hőmérsékleti együtthatója , K −1 ;
$\theta$ - hőmérséklet változás , K.

A nyúlásmérő elektromos bekötési rajza

A nyúlásmérők jellemzően egy kiegyensúlyozott Wheatstone-híd egy vagy két karjába vannak beépítve, amelyeket egyenáramforrás táplál (híd átlója A-D ). Egy változtatható ellenállás segítségével a hidat úgy kiegyenlítik, hogy alkalmazott erő hiányában az átlós feszültség nullával egyenlő legyen. A B-C híd átlójából jelet veszünk , majd a mérőeszközre , differenciálerősítőre vagy ADC -re tápláljuk . $R_{2}$

Ha az arány teljesül, a híd átlójának feszültsége nulla. A deformáció hatására az ellenállás megváltozik (például a feszültség hatására növekszik), ez az ellenállások és ( B pontok) csatlakozási pontjának potenciáljának csökkenését és a híd B-C átlójának feszültségének változását okozza - a hasznos jel . ${\frac {R_{1}}{R_{2}}}={\frac {R_{x}}{R_{3}}}$ $R_{x}$ $R_{x}$ $R_{3}$

Az ellenállás változása nem csak alakváltozás miatt következhet be, hanem más tényezők hatására is, ezek közül a fő a hőmérsékletváltozás , ami hibát okoz az alakváltozásmérés eredményében. A hőmérséklet hatásának csökkentése érdekében alacsony TCR -ű ötvözeteket használnak , az objektumot termosztálják , korrekciókat végeznek a hőmérséklet-változások miatt és/vagy differenciáláramköröket használnak a nyúlásmérők hídhoz való csatlakoztatásához. $R_{x}$

Például az ábrán látható áramkörben az állandó ellenállás helyett ugyanazt a nyúlásmérőt tartalmazzák, mint a , de ha az alkatrész deformálódik, ez az ellenállás ellenkező előjellel változtatja meg az ellenállását. Ezt úgy érik el, hogy a nyúlásmérőket az alkatrész eltérően deformált zónáinak felületére ragasztják, például egy hajlított gerenda különböző oldalairól vagy az egyik oldalról, de egymásra merőleges irányban. A hőmérséklet változása esetén, ha mindkét ellenállás hőmérséklete egyenlő, a hőmérsékletváltozás okozta ellenállásváltozás előjele és nagysága egyenlő, és a hőmérséklet-eltolódás kompenzálódik. $R_{3}$ $R_{x}$

Az ipar speciális mikroáramköröket is gyárt a nyúlásmérőkkel való együttműködéshez, amelyekben a jelerősítőkön túl gyakran megtalálhatók a híd tápegységei, a hőkompenzációs áramkörök, az ADC -k , a digitális interfészek a külső digitális jelfeldolgozó rendszerekkel való kommunikációhoz és más hasznos szolgáltatási funkciók is. biztosítani.

Építkezés

A modern nyúlásmérők általában érzékeny elemet képeznek egy rugalmas hordozóra lerakott cikk-cakk vezető formájában. A nyúlásmérőt egy szubsztrátummal ragasztják a vizsgált tárgy felületére deformáció céljából. A nyúlásmérő vezetékek általában vékony fémhuzalból, fóliából készülnek , vagy vákuumpermetezéssel félvezető- vagy fémfilmet képeznek . Szubsztrátumként általában szövetet , papírt , polimer fóliát , csillámot stb. használnak. Az érzékeny elem elektromos áramkörhöz való csatlakoztatásához a nyúlásmérő vezeték vezetékvégekkel vagy érintkezőbetétekkel rendelkezik.

A filmes fém nyúlásmérők körülbelül 2-10 m2 területűek .

Alkalmazás

A nyúlásmérőket elsődleges jelátalakítóként használják a nyúlásmérőkben és a nyúlásmérőkben mechanikai mennyiségek ( nyúlás , erő , nyomaték , elmozdulás, nyomásmérőben stb .) mérésére .

Lásd még

Jegyzetek

↑ Természettudományi szótár. Glossary.ru — "Tensoresistor" (nem elérhető link) (nem elérhető link 2016-06-14-től [2323 nap])
↑ Lab: " A nyúlásmérők használata az erők mérésére " Archiválva : 2008. október 22. . Donyecki Nemzeti Műszaki Egyetem. 2002
↑ Tenzorezisztív hatás - Fizikai enciklopédia . Letöltve: 2018. május 10. Az eredetiből archiválva : 2018. május 11. (határozatlan)
↑ feszültségmérő: Érzékenység . Letöltve: 2014. november 5. Az eredetiből archiválva : 2011. szeptember 27.. (határozatlan)

Linkek

Elektromos alkatrészek
Passzív	Ellenállás Változtatható ellenállás Trimmer ellenállás Varisztor fotoellenállás Kondenzátor változtatható kondenzátor Trimmer kondenzátor Varikond Induktor Transzformátor Kvarc rezonátor Biztosíték Visszaállítható biztosíték Memristor barett
Aktív szilárd állapot	Dióda Fénykibocsátó dióda Fotodióda lézer dióda Schottky dióda zener dióda Stabistor Varicap Magnetodióda Dióda híd Gunn dióda alagút dióda Lavina dióda Lavina dióda Tranzisztor bipoláris tranzisztor Mezőhatású tranzisztor CMOS tranzisztor unijunction tranzisztor Fototranzisztor Kompozit tranzisztor ballisztikus tranzisztor Integrált áramkör Digitális integrált áramkör Analóg integrált áramkör Analóg-digitális integrált áramkör hibrid integrált áramkör Tirisztor Triac Dinistor fototirisztor Optocsatoló ( Ellenállás optocsatoló ) Hall érzékelő
Aktív vákuum és gázkisülés	Vákuumlámpák Elektrovákuum dióda ( Kenotron ) Trióda tetróda gerenda tetróda Háromrácsos cső hexod Heptod ( Pentagrid ) okt Nonod mechatron Kisülő lámpák zener dióda Thyratron Ignitron Krytron Trigatron Decathron Magnetron Klisztron Amplitron ( Platinotron ) Utazó hullám lámpa Hátsó hullám lámpa Katódsugárcső
Kijelző eszközök	Katódsugárcső LCD kijelzö Fénykibocsátó dióda Kisülésjelző Vákuum fluoreszcens jelző Blinker eredménytábla Hétszegmenses jelző Mátrix indikátor Képcső
Akusztikus	Mikrofon Hangszóró Nyújtásmérő Piezokerámia emitter Berregő telefon kapszula
Termoelektromos	Termisztor Hőelem A Peltier elem