En diversos àmbits moderns de l'activitat humana, hi ha la necessitat de controlar diferents estructures mesurant els paràmetres i l'estat actual d'aquest element. Els sensors d'extensímetre són assistents indispensables en aquesta qüestió.
Les tecnologies líders utilitzen cada cop més extensometres electrònics, entre els quals els models de dispositius resistents a la deformació són els més utilitzats. Els elements extensomètrics poden mesurar el pes, la força, la pressió, el moviment, etc.
Els extensometres s'utilitzen àmpliament per a bàscules, màquines industrials, diversos motors, utilitzats a la indústria de la construcció i moltes altres àrees.
Tipus de sensors
En diverses indústries, s'utilitzen una gran varietat de transductors d'extensió. Hi ha els següents tipus de dispositius:
- eines de mesura de força: els sensors escanegen els canvis en els paràmetres de força i càrrega;
- dispositius per mesurar la projecció d'acceleració - acceleròmetres;
- mitjans de mesura per moure materials de prova;
- dispositius de pressió extensomètrics: caracteritzats pel control dels paràmetres de pressió de diversos elements en diferentsentorns;
- transductors de parell de deformació.
Per a les bàscules, les cèl·lules de càrrega són l'element estructural més típic. En funció de l'aplicació de l'estructura de la superfície de recepció de càrrega, s'utilitzen els següents tipus de sensors:
- dispositius tipus consola;
- instruments de mesura en forma de lletra llatina S;
- cel·les de càrrega en forma de disc;
- Dispositius de mesura que s'assemblen vagament a la forma d'un barril.
Hi ha una classificació per mesurar les extensometres, en funció de les característiques del disseny: l'element de sensibilitat. El material d'origen defineix els models següents:
- filferro: creat en forma de filferro, el material és nicrom de dos components, compost elemental fechral, aliatge termoestable constantan;
- extensímetres d'alumini: utilitzeu tires fines de paper d'alumini;
- sensors de semiconductors: fets d'elements químics com ara silici, gal·li i germani.
Principi de funcionament
El principi del dispositiu es basa en l'efecte tensor. La seva essència rau a canviar la resistència de treball dels elements semiconductors durant la seva tensió o compressió - deformació mecànica.
Les extensímetres són un conjunt constructiu d'extensometres, que té un punt comunicatiu al panell. Aquest últim està connectat al material per a la mesura. Diagrama funcional de funcionamentl'extensímetre és que hi ha un impacte en l'element de sensibilitat. El dispositiu està connectat a una font d'alimentació mitjançant preses de corrent que estan en contacte amb la placa sensible.
Els punts de contacte es caracteritzen per la presència de tensió constant. La cèl·lula de càrrega es fa càrrec de la peça mitjançant un substrat especial. La massa de material interromp el circuit a causa de les distorsions deformacionals. El procés resultant es transforma en un senyal de corrent elèctric.
El sensor de pressió de l'extensímetre s'utilitza sovint amb els extensímetres de CA. En aquest sistema, es realitza la modulació d'amplitud de la tensió, que s'alimenta directament als sensors del transductor.
Dispositiu de la cèl·lula de càrrega
L'instrument de mesura de la deformació consta de:
- element elàstic;
- extensometre;
- funda del dispositiu;
- connector segellat.
Sota l'element elàstic s'entén un cos que assumeix la càrrega. Està fet principalment amb qualitats d'acer especials que han estat tractades tèrmicament per endavant. Això té un impacte en l'obtenció de lectures estables. La forma de fabricació es presenta en forma de vareta, anell o consola. L'estructura del bar és més demandada i estesa.
Un extensímetre és un conjunt de resistència de filferro o làmina que s'enganxa a una vareta. Aquesta part del sensor de l'extensímetre canvia la seva resistència en relació a la deformació de la vareta, i la distorsió de la deformació, al seu torn, és proporcional acarregar.
El cos del dispositiu de mesura protegeix l'estructura interna de tot tipus de danys mecànics, inclosos els efectes negatius del medi ambient. La carcassa s'ajusta a l'estàndard internacional i té diverses formes.
El connector tancat hermèticament és necessari per comunicar el sensor amb equips addicionals (balances, amplificadors, etc.) mitjançant un cable. Hi ha diferents esquemes de connexió. Les característiques de disseny d'algunes cèl·lules de càrrega permeten la substitució del cable.
Sensors de mesura de força
Els sensors de força de deformació tenen un altre nom comú: dinamòmetres. Aquests instruments de mesura són una part integral de l'equip de pesatge. Difícilment es pot sobreestimar la seva necessitat, ja que funcionen en tots els sistemes tecnològics automatitzats de qualsevol producció. S'han utilitzat en agricultura, medicina, metal·lúrgia, indústria de l'automòbil, etc.
En aquest mètode de mesura es produeixen moltes manipulacions i, d'acord amb això, es distingeixen diversos tipus de cèl·lules de càrrega:
- tàctil - subdividit en transductors d'esforç, lliscament i tacte;
- resistiu: utilitzeu un extensímetre i tingueu un senyal de sortida lineal;
- piezoresonant - caracteritzat per efectes directes i inversos, que proporciona un sensor especial - ressonador;
- piezoelèctric: resistent a la temperatura ambient, alta resistència, utilitza un efecte piezoelèctric directe;
- magnètic –operar sobre el fenomen de la magnetostricció, que canvia la geometria de les dimensions a la regió magnètica;
- capacitiu: instruments de mesura de tipus paramètric, que són un condensador.
Sensors de mesura de pes
Les cèl·lules de càrrega de tensió consten de tres elements:
- Extensometre.
- Doblar biga.
- Cable.
Els sensors s'utilitzen en equips de pesatge industrials i personals. Aquests instruments de mesura són més populars a les àrees de fabricació i tenen els tipus següents:
- dispositius de consola: palanxes d'alumini o acer. L'acer es pot fer en forma de barril o rentadora, té una gran estanquitat;
- dispositius de bigues: mesura les càrregues a les estructures de la plataforma i dels ponts.
Avantatges de les cèl·lules de càrrega
Són:
- Mesures d' alta precisió dels paràmetres.
- No permeteu la distorsió de la informació.
- Compatible amb mesures de tensió.
- Mides generals compactes.
El desavantatge es pot considerar una pèrdua de sensibilitat dels elements en funcionament durant canvis crítics de temperatura.
