"Precisió: la cortesia dels reis!" En el nostre temps, la rellevància d'aquest aforisme francès medieval no fa més que créixer. Per dur a terme càlculs de mesura precisos en la producció i en la vida quotidiana, s'utilitzen cada cop més dispositius basats en extensometres.
Contingut
Què és i per a què serveixen els extensòmetres?
La tensometria (del llatí tensus - accentuat) és un mètode i una tècnica per mesurar l'estat de tensió-deformació d'un objecte o estructura mesurada. El fet és que és impossible mesurar directament la tensió mecànica, per la qual cosa la tasca és mesurar la deformació de l'objecte i calcular la tensió mitjançant tècniques especials que tinguin en compte les propietats físiques del material.
El treball dels extensometres es basa en l'efecte de deformació: aquesta és la propietat dels materials sòlids de canviar la seva resistència amb diverses deformacions. Els sensors extensomètrics són dispositius que mesuren la deformació elàstica d'un cos sòlid i converteixen el seu valor en un senyal elèctric. Aquest procés es produeix quan la resistència del conductor del sensor canvia quan s'estira i comprimeix. Són l'element principal dels instruments per mesurar la deformació dels sòlids (per exemple, peces de màquines, estructures, edificis).
Dispositiu i principi de funcionament
La base de l'extensòmetre és un extensòmetre equipat amb contactes especials fixats a la part frontal del panell de mesura. Durant la mesura, els contactes sensibles del panell estan en contacte amb l'objecte. Es produeix la seva deformació, que es mesura i es converteix en un senyal elèctric transmès als elements de processament i visualització del valor mesurat de la galga extensomètrica.
Depenent de l'àmbit d'ús funcional, els sensors difereixen tant en tipus com en tipus de magnituds mesurades. Un factor important és la precisió de mesura necessària. Per exemple, una cèl·lula de càrrega a la sortida de la fleca no és absolutament adequada per a bàscules farmacèutiques electròniques, on cada centèsima de gram és important.
Considerem amb més detall els tipus i tipus de calibres de tensió moderns.
Sensors de parell
Els sensors de parell estan dissenyats per mesurar el parell a les parts giratòries de sistemes com el cigonyal o la columna de direcció del motor.Els extensímetres de parell poden determinar tant el parell estàtic com el dinàmic per mètode de contacte o sense contacte (telemètric).
Cèl·lules de càrrega de biga, voladís i vora
Aquests tipus de transductors solen fer-se sobre la base d'un disseny de paral·lelogram amb un element de flexió integrat per a una alta sensibilitat i linealitat de les mesures. Els calibres de tensió en ells es fixen a les zones sensibles de l'element elàstic del sensor i es connecten segons l'esquema complet del pont.
Estructuralment, la cèl·lula de càrrega del feix té forats especials per a la distribució desigual de la càrrega i la detecció de deformacions compressives i de tracció. Per obtenir el màxim efecte, els extensometres s'orienten estrictament mitjançant marques especials a la superfície de la biga en el seu punt més prim. Sensors d'alta precisió i fiabilitat d'aquest tipus s'utilitzen per crear sistemes de mesura multisensor en bàscules de plataforma o búnquer. Han trobat la seva aplicació en dosificadors de pesatge, envasadores de productes solts i líquids, tensiometres de cable i altres mesuradors de càrrega de potència.
Cèl·lules de càrrega de tracció i de compressió
Les cèl·lules de càrrega de tracció i compressió solen tenir forma de S, fetes d'alumini i acer inoxidable aliat. Dissenyat per a bàscules i dosificadors amb un rang de mesura de 0,2 a 20 tones. Les cèl·lules de càrrega de tracció i compressió en forma de S es poden utilitzar en màquines de cable, teixit i fibra per controlar la força de tracció d'aquests materials.
Extensometres de filferro i làmina
Filferro Els extensometres es fabriquen en forma d'espiral de filferro de petit diàmetre i es munten sobre un element elàstic o peça a prova amb cola.Es distingeixen per:
- facilitat de fabricació;
- dependència lineal de la tensió;
- petita mida i preu.
Entre les deficiències, es destaquen la baixa sensibilitat, la influència de la temperatura i la humitat de l'entorn en l'error de mesura, la possibilitat d'utilitzar només en el camp de les deformacions elàstiques.
paper d'alumini Les extensomètriques són actualment el tipus més comú de galàmetres extensos per les seves altes qualitats metrològiques i fabricabilitat. Això es va fer possible gràcies a la tecnologia fotolitogràfica de la seva fabricació. La tecnologia avançada permet obtenir extensòmetres individuals amb una base de 0,3 mm, endolls especialitzats d'extensometres i cadenes d'extensometres amb un ampli rang de temperatures de funcionament de -240 a +1100 ºС, depenent de les propietats dels materials de la xarxa de mesura.
Avantatges i desavantatges dels extensometres
Els extensometres s'utilitzen àmpliament per les seves propietats:
- la possibilitat d'una connexió monolítica de la galga extensomètrica amb la peça en estudi;
- petit gruix de l'element de mesura, que garanteix una alta precisió de mesura amb un error de l'1-3%;
- facilitat de subjecció, tant en superfícies planes com corbes;
- la capacitat de mesurar deformacions dinàmiques que canvien amb una freqüència de fins a 50.000 Hz;
- la possibilitat de realitzar mesures en condicions ambientals difícils en el rang de temperatura de -240 a +1100˚С;
- la possibilitat de mesurar paràmetres simultàniament en molts punts de les peces;
- la possibilitat de mesurar la deformació d'objectes situats a grans distàncies dels sistemes d'extensió;
- la capacitat de mesurar deformacions en peces mòbils (giratòries).
De les deficiències, cal destacar:
- influència de les condicions meteorològiques (temperatura i humitat) en la sensibilitat dels sensors;
- canvis insignificants en la resistència dels elements de mesura (al voltant de l'1%) requereixen l'ús d'amplificadors de senyal.
- quan els extensòmetres funcionen en ambients d'alta temperatura o agressius, calen mesures especials per protegir-los.
Esquemes de cablejat bàsic
Considerem-ho amb l'exemple de connectar els extensometres a bàscules domèstiques o industrials. Una cèl·lula de càrrega estàndard per a bàscules té quatre cables multicolors: dues entrades són font d'alimentació (+Ex, -Ex), les altres dues són sortides de mesura (+Sig, -Sig). També hi ha opcions amb cinc cables, on un cable addicional serveix de pantalla per a tots els altres. L'essència del treball del sensor de mesura de pes del tipus de feix és bastant simple. Es subministra energia a les entrades i s'elimina la tensió de les sortides. El valor de tensió depèn de la càrrega aplicada al sensor de mesura.
Si la longitud dels cables des de la cèl·lula de càrrega de pes fins a la unitat ADC és significativa, la resistència dels mateixos cables afectarà la lectura de les bàscules. En aquest cas, s'aconsella afegir un circuit de retroalimentació que compensi la caiguda de tensió corregint l'error de la resistència dels cables introduïts al circuit de mesura. En aquest cas, l'esquema de connexió tindrà tres parells de cables: potència, mesura i compensació de pèrdues.
Exemples d'aplicació per a extensometres
- element de pesatge.
- mesura de les forces de deformació en el processament de metalls per pressió en premses d'estampació i laminadors.
- seguiment dels estats de tensió-deformació de les estructures i estructures d'edificis durant la seva construcció i funcionament.
- sensors d'alta temperatura fets d'acer aliat resistent a la calor per a empreses metal·lúrgiques.
- amb element elàstic d'acer inoxidable per a mesures en ambients químicament agressius.
- per mesurar la pressió en oleoductes i gasoductes.
La senzillesa, la comoditat i la fabricabilitat dels extensometres són els factors principals per a la seva posterior implementació activa, tant en els processos metrològics com en la vida quotidiana com a elements de mesura dels electrodomèstics.
Articles semblants:
