5. Методика расчета мостовой схемы с тензодатчиками
Расчет мостовой схемы с тензодатчиками выполняется на основе следующих исходных данных: максимальное усилие F; чувствительность Sд; сопротивление датчика Sд; сопротивление измерительного прибора, или входное сопротивление усилителя, Rпр; допустимый ток элементов схемы l; размеры испытуемой детали и модуль упругости Е ее материала.
Эскиз крепления тензодатчика на консольной балке шириной b и толщиной h показан на рис. 7.
Расчет выполняется в такой последовательности:
1. Прогиб балки под действием силы F, приложенной на расстоянии L от места закрепления
(15)
Рис.
7. Крепление тензодатчика на консольной
балке
где
J
— осевой момент инерции; 
2. Относительное удлинение балки
(16)
3. Относительное изменение сопротивления датчика
(17)
4. Общая чувствительность измерения
(18)
где
— используемая шкала прибора. Желательно
использовать всю шкалу прибора, что
позволит полностью реализовать точность
измерительного прибора.
5. Необходимая чувствительность мостовой схемы: для схемы с двумя датчиками
(19
а)
для схемы с четырьмя датчиками
(19
б)
где Sпр — чувствительность измерительного прибора.
6. Затем по методике, находим функцию коэффициентов т, п, q, которые выражают соотношение сопротивлений плеч моста и измерительного прибора:
(20)
7. Определяем
коэффициенты q
и
т:
;
т
= 1
(для двух датчиков).
8. Необходимое значение коэффициента п находим по номограмме, построенной для полученных значений q и т. Полученное значение чувствительности сопоставляется с формулой (20), и решается вопрос об использовании всей шкалы прибора.
Значение коэффициента п не должно превышать определенного предела, при котором ток не превышает допустимого значения при напряжении питания мостовой схемы U.
9. При измерении динамических деформаций частота питания должна быть в 5—10 раз выше частоты измеряемой деформации. При измерении деформаций частотой более 1 кГц мост обычно питают постоянным током.
10. Если невозможно обеспечить требуемую точность измерения, то применяют методы тарировки (градуировки) измерительного прибора по образцовому прибору.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ДАТЧИКИ
1. Назначение. Типы электромагнитных датчиков
Электромагнитные датчики предназначены для преобразования перемещения в электрический сигнал за счет изменения параметров электромагнитной цепи. Эти изменения могут заключаться, например, в увеличении или уменьшении магнитного сопротивления RM магнитной цепи датчика при перемещении сердечника. Если перемещается не сердечник, а обмотка, то происходит изменение потокосцепления обмотки. Таким образом, изменения в электромагнитной цепи датчика могут быть вызваны как перемещением элемента магнитной цепи (сердечника или якоря), так и перемещением элемента электрической цепи (обмотки). В результате таких перемещений изменяется индуктивность обмотки L или ее взаимоиндуктивность М с обмоткой возбуждения. Поэтому в технической литературе электромагнитные датчики часто называют индуктивными.
Электромагнитные датчики обычно рассматривают как параметрические, поскольку величины L и М зависят от перемещения х: L=f(x), M=f(x). Но электромагнитные датчики с изменяющейся взаимоиндуктивностью можно отнести и к генераторному типу, поскольку в результате изменяется и ЭДС обмотки, т. е. E=f(x).
Так как ЭДС в выходной обмотке появляется за счет изменения коэффициента взаимоиндукции с обмоткой возбуждения, то такие электромагнитные датчики называют трансформаторными. Ведь обмотку возбуждения можно рассматривать как первичную обмотку трансформатора, а выходную обмотку — как вторичную. К генераторным относятся и индукционные датчики, в обмотках которых генерируется ЭДС в зависимости от скорости перемещения: E=f(dx/dt).
С помощью электромагнитных датчиков можно автоматически измерять механические силы, давление, температуру, свойства магнитных материалов, определять внутренние полости и трещины в деталях (дефектоскопия), толщину немагнитных покрытий на стали, расход жидкостей и газов в трубопроводах и др.
Электромагнитные датчики имеют следующие достоинства: простота и дешевизна конструкции, механическая прочность, высокая надежность за счет возможности съема выходного сигнала без скользящих контактов, возможность питания от промышленной сети частотой 50 Гц, возможность получения достаточно высокой мощности выходного сигнала, возможность работы как в диапазоне малых (доли мм), так и больших (метры) перемещений.
К недостаткам электромагнитных датчиков следует отнести влияние на выходной сигнал внешних электромагнитных полей и частоты питающего напряжения, а также возможность работы только на переменном токе.
Изменение индуктивности и взаимоиндуктивности может происходить и под влиянием механических напряжений в сердечнике электромагнитного датчика. Такие напряжения приводят к изменению магнитной проницаемости ферромагнитного материала сердечника. Электромагнитные датчики, основанные на таком физическом явлении, называются магнитоупругими датчиками.
Электромагнитные датчики (индуктивные, трансформаторные, индукционные, магнитоупругие) получили широкое распространение в системах автоматики.