Τύποι μετρητών πίεσης: Χαρακτηριστικά και οι εφαρμογές του

Ο μετρητής τάσης είναι ένας παθητικός μετατροπέας που μετατρέπει τη μηχανική επιμήκυνση και συμπίεση σε πίεση αντίστασης. Εφευρέθηκε το 1938 από τους Arthur Claude Ruge και Edward E. Simmons. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι μετρητών τάσης και χρησιμοποιούνται για την εύρεση των δονήσεων, χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της καταπόνησης και της σχετικής τάσης και μερικές φορές χρησιμοποιείται επίσης για τον εντοπισμό εφαρμοζόμενης δύναμης και πίεσης. Στο γεωτεχνικό πεδίο, οι μετρητές τάσης είναι οι σημαντικοί αισθητήρες. Η κατεύθυνση, η ανάλυση και ο τύπος καταπόνησης είναι οι σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν από την επιλογή τύπων μανόμετρο ή καταπόνηση. Οι διαφορετικοί τύποι μετρητών τάσης και οι εφαρμογές τους εξηγούνται παρακάτω.

Τι είναι το Strain Gauge;

Ο μετρητής τάσης είναι ένας παθητικός μετατροπέας που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της καταπόνησης και της τάσης, της μετατόπισης, της δύναμης και της πίεσης. Λειτουργεί στο «Piezoresistive Effect» αρχή. Ο μετρητής συνδέεται με ένα αντικείμενο χρησιμοποιώντας μια κόλλα υπό πίεση.

Βασικά στοιχεία του Strain Gauge

Κάθε μέραμηχανικήκατασκευή ελαφρύτερων και αποδοτικότερων κατασκευών που καταφέρνουν να διατηρούν αυστηρά πρότυπα ασφάλειας και αντοχής. Για να επιτύχουν αυτήν την ισορροπία ασφάλειας, αντοχής και αποτελεσματικότητας, οι μηχανικοί χρησιμοποιούν μετρητές πίεσης για να μετρήσουν τα όρια τάσης των πρώτων υλών τους. Οι μετρητές παρακολουθούν την ποσότητα της επιφανειακής τάσης που μπορεί να χειριστεί ένα υλικό. Ένας τυπικός μετρητής πίεσης αποτελείται από τρία στρώματα είναι το ανώτερο στρώμα Laminate, το αισθητήριο στοιχείο και το στρώμα βάσης πλαστικής μεμβράνης.

Όταν ένας μετρητής τάσης συνδέεται με μια επιφάνεια υπό πίεση, θα παραμορφωθεί ή θα λυγίσει ταυτόχρονα με αυτήν την επιφάνεια προκαλώντας μετατόπιση της ηλεκτρικής αντίστασης ανάλογη με την τάση που εφαρμόζεται στην επιφάνεια. Ένας τύπος μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να μετατρέψει τις διακυμάνσεις της αντίστασης σε μια ακριβή ένταση καταπόνησης. Οι μετρητές διατίθενται σε διαφορετικές διαμορφώσεις, επιλέγοντας το σωστό περιτύπωμα καταπόνησης για την εφαρμογή σας εξαρτάται από την κατεύθυνση στην οποία εκτελείται το κύριο στέλεχος, τι είδους καταπόνηση μετράτε και την περιοχή μέτρησης στόχου. Αυτό είναι τα βασικά του μετρητή καταπόνησης.

Ενταση

Ας πάρουμε ένα αντικείμενο μήκους «L0', Ασκήστε δύναμη' F 'και στις δύο πλευρές ενός αντικειμένου. Εάν εφαρμόσουμε ίση ποσότητα δύναμης στο αντικείμενο, το μήκος του αντικειμένου θα αλλάξει.

Ενταση

Προηγουμένως το μήκος του αντικειμένου είναιμεγάλο0, αφού εφαρμοστεί δύναμη σε αυτό το αντικείμενο, το μήκος είναιμεγάλο. Η αλλαγή στο μήκος θεωρείται ωςdL, όπου dL = L- Λ0.Το στέλεχος ορίζεται ως ένας λόγος μεταβολής του μήκους και του αρχικού μήκους.

Πίεση = Αλλαγή σε μήκος / Αρχικό μήκος = dL / L0

Αυτός είναι ο τύπος για τη μέτρηση της καταπόνησης. Υπάρχουν δύο τύποι στελεχών που είναι θετικό στέλεχος και αρνητικό στέλεχος. Ας υποθέσουμε ότι χρησιμοποιούμε έναν ηλεκτρικό αγωγό ή ηλεκτρικό καλώδιο σε ένα μανόμετρο που μπορεί να περάσει τον ηλεκτρισμό μέσω αυτού. Όποιες και αν είναι οι δυνάμεις, οι δονήσεις και οι πιέσεις που ασκούνται στα μανόμετρα είναι στο σύρμα, λόγω των δονήσεων, και η δύναμη που ασκείται στις διαστάσεις του οδηγός αλλάξτε επίσης.

Η αλλαγή στη διάσταση θα αλλάξει επίσης στην αντίσταση, ότι η αλλαγή στην αντίσταση θα βρει την εφαρμοζόμενη δύναμη ή δονήσεις ή πίεση. Εδώ η αλλαγή στη διάσταση είναι η πίεση. Είναι η βασική βασική αρχή του μετρητή πίεσης.

Τύποι μετρητών πίεσης

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι μετρητών τάσης που περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

LY Linear Strain Gauges

Οι γραμμικοί μετρητές τάσης LY μετρούν την καταπόνηση μόνο σε μία κατεύθυνση. Το LY1-LY9 είναι οι τύποι γραμμικών μετρητών τάσης LY με διαφορετικά μεγέθη και γεωμετρικά στοιχεία. Οι DY11, DY13, DY1x, DY41, DY43, DY4x, είναι οι διπλοί γραμμικοί μετρητές τάσης.

Ροζέτες Strain Gauge

Οι διαφορετικοί τύποι ροζέτες μετρητή πίεσης είναι ροζέτα μεμβράνης, ροζέτα tee, ορθογώνια ροζέτα και ροζέτα δέλτα.

Μετρητές πίεσης μεμβράνης μεμβράνης

Οι μετρητές τάσης μεμβράνης μεμβράνης χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της μετατόπισης, της ταχύτητας, της πίεσης και της δύναμης, καθώς και για τη μέτρηση της ελαστικής τάσης των ανεπτυγμένων υλικών και κατασκευών υπό δυναμικά και στατικά φορτία. Οι μετρητές πίεσης χρησιμοποιούνται στην κατασκευή σιδηροδρομικών αυτοκινήτων, στη μηχανολογία, στα αεροσκάφη και στην παραγωγή πυραύλων και σε άλλες βιομηχανίες.

Tee Rosette Strain Gauge (0-90) 0 )

Η ροζέτα Tee είναι ένας μετρητής καταπόνησης ροζέτας δύο στοιχείων. Στην ροζέτα Tee, τα δύο πλέγματα είναι αμοιβαία κάθετα.

Ορθογώνια ροζέτα (0- 450-900)

Είναι επίσης γνωστό ως ορθογώνιο τριαντάφυλλο τριαντάφυλλο περιτυλίγματος που αποτελείται από τρία πλέγματα. Το δεύτερο και το τρίτο πλέγμα μετατοπίζονται γωνιακά κατά 45 0 και 900αντίστοιχα. Δέλτα Ροζέτα: Η ροζέτα δέλτα είναι επίσης γνωστή ως μετρητής τάσης τριών στοιχείων delta ροζέτα, το δεύτερο και τρίτο πλέγμα είναι 600και 1200μακριά από το πρώτο πλέγμα.

Τα σχήματα τριανταφυλλιάς, ορθογώνια ροζέτα και ένταση καταπόνησης ροζέτας φαίνονται παρακάτω.

Tee Rosette, Rectangular Rosette και Delta Rosette

Γέφυρα Quarter, Half Bridge και Full-Bridge Strain Gauges

Τα τετράμηνα, τα μισά και τα πλήρης γεφύρια τύπου καταπόνησης συζητούνται παρακάτω.

Πλαίσιο στερέωσης τύπου γέφυρας συνοικίας

Η γέφυρα τετάρτου τύπου Ι και γέφυρα τετάρτου τύπου II παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις διαμορφώσεις του τετραγώνου γέφυρας.

Γέφυρα τετάρτου τύπου Ι

Η γέφυρα τετάρτου τύπου Ι μετρά είτε την κάμψη είτε την αξονική καταπόνηση. Το στέλεχος κάμψης είναι επίσης γνωστό ως στιγμιαίο στέλεχος. Το στέλεχος κάμψης ορίζεται ως λόγος τάσης κάμψης και συντελεστής ελαστικότητας των νέων. Οι μετρητές τάσης που χρησιμοποιούνται στη διαμόρφωση παραμόρφωσης στιγμής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό του κατακόρυφου φορτίου. Η αξονική τάση ορίζεται ως λόγος αξονικής τάσης και συντελεστή νεότητας, για τον προσδιορισμό των αξονικών φορτίων οι μετρητές τάσης χρησιμοποιούνται στην αξονική καταπόνηση.

Στη γέφυρα τετάρτου τύπου Ι, ένα μονό στοιχείο μετρητή τάσης είναι τοποθετημένο στην κατεύθυνση κάμψης ή αξονικής καταπόνησης. Όπου R1και R δύο (αντιστάσεις ολοκλήρωσης μισής γέφυρας) R3είναι μια αντίσταση ολοκλήρωσης γέφυρας τετάρτου και R 4 είναι επίσης ένα ενεργό στοιχείο καταπόνησης που μετρά την εφελκυστική τάση. Παρακάτω παρουσιάζονται η αξονική τάση γέφυρας τετάρτου τύπου Ι και τύπου II, η κάμψη και τα διαγράμματα κυκλώματος.

Quater Bridge Type I και Type II Strain Gauge

Γέφυρα τετάρτου τύπου II

Η γέφυρα τετάρτου τύπου II μετρά επίσης είτε την κάμψη είτε την αξονική καταπόνηση. Όπου R1και R δύο (αντιστάσεις ολοκλήρωσης μισής γέφυρας) R3(στοιχείο ανίχνευσης θερμοκρασίας τετάρτης γέφυρας) και R 4 (ένα ενεργό στοιχείο καταπόνησης που μετρά την εφελκυστική τάση).

Μετρητές πίεσης τύπου μισής γέφυρας

Οι μισές γέφυρες τύπου Ι και ημι-γέφυρα τύπου II παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τις διαμορφώσεις μισού γεφυρώματος.

Τύπος μισής γέφυρας Ι

Μετρά είτε την κάμψη είτε την αξονική καταπόνηση. Στον τύπο I R1 και Rδύο (αντιστάσεις ολοκλήρωσης μισής γέφυρας) R3 (μετρά τη συμπίεση από το εφέ Poisson) και R4 (μετρά την εφελκυστική καταπόνηση).

Half-Bridge Type II

Δεν μετρά την αξονική καταπόνηση μετρά μόνο την τάση κάμψης. Στον τύπο II R1 και Rδύο (αντιστάσεις ολοκλήρωσης μισής γέφυρας) R3 (μετρά τη συμπιεστική καταπόνηση) και R3 (μετρά την εφελκυστική καταπόνηση).

Η αξονική γέφυρα τύπου Ι και τύπου II αξονικήΤα διαγράμματα τάσης, κάμψης και κυκλώματος φαίνονται παρακάτω

Half Bridge Type I και Type II Strain Gauge

Μετρητές πίεσης πλήρους γέφυρας

Ο τύπος πλήρους γέφυρας Ι, ο τύπος II και ο τύπος III παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τις διαμορφώσεις πλήρους γέφυρας.

Πλήρης γέφυρα τύπου Ι και τύπος II

Ο τύπος Ι και ο τύπος II και οι δύο μετρά μόνο την κάμψη. Στον τύπο I R1και R 3 (τα ενεργά στοιχεία μετρητή τάσης μετρούν τη συμπίεση) Rδύοκαι R 4 (το ενεργό στοιχείο μέτρησης τάσης μετρά την εφελκυστική τάση). Στον τύπο II R1(τα ενεργά στοιχεία μετρητή τάσης μετρούν το συμπιεστικό φαινόμενο Poisson) Rδύο (τα ενεργά στοιχεία μετρητή τάσης μετρούν την εφελκυστική επίδραση Poisson) R3 (το ενεργό στοιχείο μέτρησης τάσης μετρά τη θλιπτική καταπόνηση) και το R4 (τα ενεργά στοιχεία καταπόνησης μετρούν την εφελκυστική τάση)

Πλήρης γέφυρα τύπου Ι και τύπος II μετρητής πίεσης

Πλήρης γέφυρα Τύπος III

Η πλήρης γέφυρα τύπου III απορρίπτει την τάση κάμψης που μετρά μόνο την αξονική καταπόνηση. Όπου R1και R 3 (τα ενεργά στοιχεία μετρητή τάσης μετρούν το συμπιεστικό φαινόμενο Poisson) Rδύοκαι R 4 (τα ενεργά στοιχεία μετρητή τάσης μετρούν την εφελκυστική τάση). Τα συνολικά ενεργά στοιχεία μετρητή τάσης στον τύπο III είναι τέσσερα, όπου δύο ενεργά στοιχεία μετρητή τάσης είναι τοποθετημένα σε κατεύθυνση αξονικής καταπόνησης (το ένα είναι τοποθετημένο στην κορυφή και το άλλο τοποθετείται στον πυθμένα) και τα άλλα δύο στοιχεία ενεργούν ως μετρητής Poisson.

Διάγραμμα πλήρους γέφυρας τύπου III αξονικό στέλεχος, κάμψη και κύκλωμα

Προϊόντα καταπόνησης

Ορισμένοι τύποι προϊόντων μετρητή πίεσης με εύρος μέτρησης, επωνυμία και κόστος εμφανίζονται στον παρακάτω πίνακα.

Χαρακτηριστικά

Τα χαρακτηριστικά των μετρητών τάσης είναι

• Οι μετρητές τάσης είναι πολύ ακριβείς
• Για επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων, είναι ιδανικά
• Απαιτούν εύκολη συντήρηση
• Έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής
• Για μακροχρόνια εγκατάσταση, τα μανόμετρα είναι κατάλληλα

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές του μανόμετρου είναι

• Αεροδιαστημική
• Καλώδια γεφυρών
• Παρακολούθηση σιδηροτροχιάς
• Διαχείριση ροπής και ισχύος σε περιστρεφόμενο εξοπλισμό
• Υπόλοιπο στρες
• Μέτρηση κραδασμών και ροπής
• Μέτρηση κάμψης και εκτροπής
• Μέτρηση έντασης, καταπόνησης και συμπίεσης

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα του μετρητή τάσης είναι

• Φτηνός
• Προμηθευτός
• Ακριβής

Συχνές ερωτήσεις

1). Ποιο είναι το εύρος του μήκους του μετρητή;

Το εύρος του μήκους του μετρητή είναι από 3 έως 6 mm για κοινές εφαρμογές.

2). Ποιες είναι οι εκτιμήσεις επιλογής καταπόνησης;

Οι εκτιμήσεις επιλογής καταπόνησης είναι το μήκος και το πλάτος των μετρητών, η διαμόρφωση της γλωττίδας συγκόλλησης, η διαθεσιμότητα, το υλικό φορέα, ο αριθμός των μετρητών και η διάταξη των μετρητών στο σχέδιο του μετρητή.

3). Ποιο είναι το εύρος της αντίστασης του μετρητή τάσης;

Το εύρος της αντίστασης του μανόμετρου είναι από 30 έως 3k ohms.

4). Ποιο είναι το μέτρο των νέων;

Ο συντελεστής του νεαρού ορίζεται ως λόγος τάσης εφελκυσμού και επέκτασης.

5). Ποιοι είναι οι τύποι καταπόνησης;

Η αξονική καταπόνηση, η κάμψη, η στρεπτική τάση, η διάτμηση, και η συμπιεστική καταπόνηση είναι οι πέντε τύποι τάσης.

Σε αυτό το άρθρο τύποι καταπόνησης και οι εφαρμογές τους , συζητούνται τα πλεονεκτήματα του μετρητή πίεσης, ορισμένα προϊόντα μετρητή πίεσης με εύρος και μοντέλο μέτρησης, χαρακτηριστικά, βασικά στοιχεία ενός μετρητή τάσης και διάφοροι τύποι μετρητών τάσης με διαγράμματα. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς ποια είναι τα χαρακτηριστικά του μετρητή πίεσης;