„Тачност – учтивост краљева!“ У наше време, релевантност овог средњовековног француског афоризма само расте. За вршење тачних мерних прорачуна у производњи иу свакодневном животу све више се користе уређаји на бази мерача напрезања.
Садржај
Шта је мерач напрезања и чему служе мерачи напрезања?
Тензометрија (од латинског тенсус - напрегнут) је метода и техника за мерење напонско-деформационог стања мереног објекта или конструкције. Чињеница је да је немогуће директно измерити механички напон, па је задатак да се измери деформација објекта и израчуна напон коришћењем посебних техника које узимају у обзир физичка својства материјала.
Рад мерача напрезања заснива се на ефекту деформације - то је својство чврстих материјала да мењају свој отпор различитим деформацијама. Сензори за мерење напрезања су уређаји који мере еластичну деформацију чврстог тела и претварају његову вредност у електрични сигнал. Овај процес се дешава када се отпор проводника сензора промени када се истегне и сабије. Они су главни елемент у инструментима за мерење деформације чврстих тела (на пример, машинских делова, конструкција, зграда).
Уређај и принцип рада
Основа мерача напрезања је мерач напрезања опремљен специјалним контактима причвршћеним на предњој страни мерне плоче. Током мерења, осетљиви контакти панела су у контакту са објектом. Настаје њихова деформација која се мери и претвара у електрични сигнал који се преноси на елементе за обраду и приказ измерене вредности мерача напрезања.
У зависности од обима функционалне употребе, сензори се разликују и по врстама и по врстама мерених величина. Важан фактор је потребна тачност мерења. На пример, ћелија за оптерећење на излазу из пекаре апсолутно није погодна за електронске фармацеутске ваге, где је сваки стоти део грама важан.
Размотримо детаљније врсте и врсте савремених мерача напрезања.
Сензори обртног момента
Сензори обртног момента су дизајнирани да мере обртни момент на ротирајућим деловима система као што су радилица мотора или стуб управљача.Деформациони мерачи обртног момента могу да одреде и статички и динамички обртни момент контактном или бесконтактном (телеметријском) методом.
Ћелије за оптерећење греда, конзола и ивица
Ови типови претварача се обично израђују на основу паралелограмског дизајна са уграђеним елементом за савијање за високу осетљивост и линеарност мерења. Мерници напрезања у њима су фиксирани на осетљивим подручјима еластичног елемента сензора и повезани су према шеми пуног моста.
Структурно, ћелија за оптерећење греда има посебне рупе за неравномерну расподелу оптерећења и детекцију деформација на притисак и затезање. Да би се постигао максималан ефекат, мерачи напрезања су стриктно оријентисани посебним ознакама на површини греде на најтањој тачки. Високо прецизни и поуздани сензори овог типа се користе за креирање вишесензорских мерних система у платформским или бункерским вагама. Нашли су своју примену у дозаторима за мерење тежине, пакерима растреситих и течних производа, мерачима затезања каблова и другим мерилима снаге.
Ћелије за затезање и притисак
Затезне и тлачне ћелије за оптерећење су обично у облику слова С, направљене од алуминијума и легираног нерђајућег челика. Дизајниран за бункерске ваге и дозаторе са опсегом мерења од 0,2 до 20 тона. Затезне и компресивне ћелије за оптерећење у облику слова С могу се користити у машинама за каблове, тканине и влакна за контролу силе затезања ових материјала.
Мерач напрезања од жице и фолије
Жица мерачи напрезања се израђују у облику спирале од жице малог пречника и лепком се монтирају на еластични елемент или део који се испитује.Одликују их:
- једноставност производње;
- линеарна зависност од деформације;
- мала величина и цена.
Међу недостацима се наводи ниска осетљивост, утицај температуре и влажности околине на грешку мерења, могућност коришћења само у области еластичних деформација.
фолија мерачи напрезања су тренутно најчешћи тип мерача напрезања због својих високих метролошких квалитета и обрадивости. Ово је постало доступно захваљујући фотолитографској технологији њихове производње. Напредна технологија омогућава добијање појединачних мерача напрезања са основом од 0,3 мм, специјализованих утичница за мерење напрезања и ланаца деформационих мерача са широким опсегом радне температуре од -240 до +1100 ºС, у зависности од особина материјала мерне мреже.
Предности и мане мерача напрезања
Мерач напрезања се широко користи због својих својстава:
- могућност монолитног повезивања мерача напрезања са делом који се проучава;
- мала дебљина мерног елемента, што обезбеђује високу тачност мерења са грешком од 1-3%;
- лакоћа причвршћивања, како на равним тако и на закривљеним површинама;
- способност мерења динамичких деформација које се мењају са фреквенцијом до 50.000 Хз;
- могућност извођења мерења у тешким условима околине у температурном опсегу од -240 до +1100˚С;
- могућност истовременог мерења параметара на више тачака делова;
- могућност мерења деформације објеката који се налазе на великим удаљеностима од система мерача напрезања;
- способност мерења деформација у покретним (ротирајућим) деловима.
Од недостатака, треба напоменути:
- утицај временских услова (температура и влажност) на осетљивост сензора;
- незнатне промене отпора мерних елемената (око 1%) захтевају употребу појачавача сигнала.
- када мерачи напрезања раде у високотемпературном или агресивном окружењу, потребне су посебне мере за њихову заштиту.
Основни дијаграми ожичења
Хајде да то размотримо на примеру повезивања мерача напрезања на кућне или индустријске ваге. Стандардна мерна ћелија за ваге има четири разнобојне жице: два улаза су напајање (+Ек, -Ек), друга два су мерна излаза (+Сиг, -Сиг). Постоје и опције са пет жица, где додатна жица служи као екран за све остале. Суштина рада сензора за мерење тежине типа греде је прилично једноставна. Напајање се доводи до улаза, а напон се уклања са излаза. Вредност напона зависи од примењеног оптерећења на мерном сензору.
Ако је дужина жица од ћелије за оптерећење до АДЦ јединице значајна, онда ће отпор самих жица утицати на очитавање ваге. У овом случају, препоручљиво је додати повратно коло које компензује пад напона исправљањем грешке од отпора жица уведених у мерно коло. У овом случају, дијаграм повезивања ће имати три пара жица: напајање, мерење и компензација губитака.
Примери примене мерача напрезања
- елемент за мерење.
- мерење сила деформације при обради метала притиском на штанцовачким пресама и ваљаоницама.
- праћење напонско-деформисаних стања грађевинских конструкција и конструкција током њиховог подизања и експлоатације.
- високотемпературни сензори од легираног челика отпорног на топлоту за металуршка предузећа.
- са еластичним елементом од нерђајућег челика за мерења у хемијски агресивним срединама.
- за мерење притиска у нафтоводима и гасоводима.
Једноставност, практичност и продуктивност мерача напрезања су главни фактори за њихову даљу активну примену, како у метролошким процесима, тако иу свакодневном животу као мерних елемената кућних апарата.
Слични чланци:
