Обзор датчиков удара и вибрации.
1.1 Документ регламентирующий работу датчиков удара и вибрации
ГОСТ Р ИСО 8042-99 формулирует и стандартизирует датчики удара и вибрации. Этот ГОСТ разработан техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удары». Был принят и введен в действие 17 декабря 1999 г. № 531-ст постановлением Госстандарта России. ГОСТ Р ИСО 8042-99 включает в себя 6 основных частей:
Область применения.
Нормативные ссылки.
Определения.
Общие сведения. 4.1 Общее положение. 4.2 Тип датчика. 4.3 Тип измеряемого движения. 4.4 Тип электромеханического преобразователя. 4.5 Ориентация. 4.6 Измерительная ось. 4.7 Размеры. 4.8 Материал. 4.9 Крепление. 4.10 Требования к установке. 4.11 Масса и момент инерции. 4.12 Положение чувствительного элемента. 4.13 Соединения. 4.14 Источник питания. 4.15 Вид входного сигнала. 4.16 Вспомогательные устройства.
Характеристики 5.1 Диапазон измерений. 5.2 Коэффициент преобразования и амплитудно-частотная характеристика. 5.3 Диапазон частот. 5.4 Сдвиг фаз и фазочастотная характеристика. 5.5 Демпфирование. 5.6 Относительная поперечная чувствительность. 5.7 Максимально допустимые значения вибрации. 5.8 Линейность и гистерезис. 5.9 Электрический импеданс.
Влияние внешних факторов. 6.1 Температура и влажность. 6.2 Колебания температуры. 6.3 Акустические поля. 6.4 Электромагнитные поля. 6.5 Цепи заземления. 6.6 Чувствительность к деформации основания. 6.7 Радиация.
Основное понятие вибрация ГОСТ Р ИСО 8042-99 применяет из ГОСТа 24346: Вибрация – Движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин. [1][htt]
1.2. Тензорезистивные и резистивные датчики
В наше время на современных предприятиях существует необходимость измерения различных параметров, изменения состояния производственных узлов, различных конструкций, состояние деталей. Для решения этих проблем используют тензометрические датчики. Такие датчики преобразуют величину деформации в электрический сигнал. Это достигается за счет уменьшения или увеличения сопротивления датчика во время деформации, нарушения геометрии формы датчика от сжатия или растяжения. В результате чего определяется значения деформации.
Резистивный преобразователь, является главной составной частью высокочастотных устройств и приборов. Датчики изготавливают из чувствительного резистора, представляющего собой тонкую алюминиевую проволоку или фольгу. Резистор в результате деформации изменяет свое сопротивление, подает сигнал на индикатор.
Виды резистивных датчиков:
Под разные задачи промышленности используют множество видов тензорезистивных датчиков.
Приборы, измеряющие силу и нагрузку.
Контроль давления.
Измерители ускорения.
Измерители перемещения.
Датчики контроля моментов для моторов автомобилей.
Резистивные датчики имеют классификацию, по особенностям конструкции и форме, которая зависит от вида чувствительного элемента. Можно выделить следующие виды датчиков:
С применением фольги
Пленочные
Из проволоки
Датчики из фольги.
Применяется в виде наклеивания на поверхность. Конструкция датчика состоит из фольговой ленты 12 мкм. Частично пленка плотная , остальная часть решетчатая. К такой конструкции можно припаять вспомогательные контакты. Такие датчики можно использовать при низких температурах.
Рисунок 1. Фольговый тензодатчик.
Пленочные датчики.
Такой вид датчиков изготавливаются по аналогии с фольговыми, кроме использования другого материала. В них применяется тензочувствительная пленка, имеющая специальное напыление, повышающие чувствительность датчика. В качестве напыления на изоляцию состоящую из кварца или слюды, применяют сульфид свинца, висмут, германий. Такие датчики удобно применять , для контроля динамической нагрузки. У токопроводящих элементов пленочных датчиков большая площадь соприкосновения с деталью, что обеспечивает хорошие условия теплопередачи.
Рисунок 2. Пленочный тензодатчик.
Проволочный вариант датчика.
Проволочные датчики могут измерять точную нагрузку от сотых частей грамма до нескольких сотен тонн. Такие датчики называются одноточечные, потому что измерения происходят в одной точке, а не на площади, в отличие от датчиков из фольги и пленки. Проволочными датчиками можно контролировать растяжение и сжатие.
Рисунок 3. Проволочный тензодатчик.
На рисунке 3 изображен проволочный тензодатчик: 1-проволока; 2- компонент для приклеивания к поверхности; 3 – изоляционная подложка; 4 – проводники.