Вопрос № 1.1. Преобразователи механических величин и системы дистанционной передачи.
К механическим параметрам (величинам) относят:
линейные и угловые перемещения;
механические усилия, деформации, напряжения, моменты и т.д.
Реостатные преобразователи.
Предназначены для преобразования линейных и угловых перемещений в омическое сопротивление.
Достоинства: высокая точность – до 0,05% и высокая мощность.
Реостатный преобразователь – каркас, на который намотана проволока из манганина или константана (из металла с низким температурным коэффициентом сопротивления).
При высоких температурах используется нихром или сплав палладия с вольфрамом.
Отличия от обычного реостата:
очень тщательная линейная намотка с равномерным шагом;
материал намотки должен обладать низким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС);
температурные коэффициенты линейного расширения каркаса и проводника должны быть одинаковы.
х
– перемещение, l
– длина реостатного датчика,
ro- шаг намотки, сопротивление на единицу длины.
Статическая характеристика ступенчатая:
аддитивная погрешность
дискретности
берут 1/3 полного
хода.
Для a характеристика линейная.
Для получения линейной статической характеристики реостатные преобразователи включают в цепи следящего астатического уравновешивания.
RП – реостат приемник
RД – датчик
На РД будет ноль, когда движки на
сопротивлениях будут находиться в
одинаковом положении.
Тензометрические преобразователи.
Предназначены для измерения упругих деформаций и механических напряжений в узлах и деталях машин при статических и динамических нагрузках.
Принцип действия основан на использовании тензоэффекта, т.е. на изменении сопротивления проводника при его деформации.
- сопротивление
прямого проводника. При деформации
изменяются все параметры.
где ρ – удельное сопротивление; l – длина; S – площадь поперечного сечения.
(1) – для круглого
проводника. Установлено экспериментально.
Возьмем полный дифференциал выражения (1):
Разделим левую и правую части этого равенства на (1) и перейдем к конечным приращениям:
Обозначим
- коэффициент Пуассона (
)
;
- коэффициент
структурного изменения материала
Тогда
Обозначим
=
γ
- коэффициент
тензочувствительности материала.
Материал тензодатчика должен обладать высоким удельным сопротивлением и низким температурным коэффициентом сопротивления.
Для изготовления используется константан (до 300ºС), сплавы никеля и молибдена (до 500ºС),
нихром (до 700ºС), сплавы на основе платины (до 1000ºС).
Тензодатчики бывают двух типов: проволочные и фольговые.
Проволочный тензодатчик:
база = 1,5 ÷ 100 мм
Ø проволоки = 0,01 ÷ 0,05 мм
Недостаток – наличие поперечной тензочувствительности
(0,2 ÷ 0,1% от продольной тензочувствительности).
Фольговые тензодатчики изготавливаются травлением или электростатическим напылением.
Достоинство – отсутствие поперечной тензочувствительности, хороший тепловой контакт с
деформируемой деталью.
Размеры: толщина = 5 ÷15 мкм; база 0,1 ÷ 0,5 мм
Тензодатчики включают в качестве плеч неравновесных мостов.
Чтобы исключить температурную погрешность измерения включают два тензодатчика.
Т1
наклеивают на деформируемую деталь, а
Т2
– на
недеформируемую, но имеющую ту же температуру.
Выходной сигнал моста подают на усилитель, т.к. Uпит не
может быть большим.
У – усиливает выходной сигнал.
Усилитель многоканальный (до 24 каналов)
(для одновременного контроля нескольких деталей).