Grunnleggende om målinger av strekkmåler

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Strekkmåleren er et av de mest nyttige verktøyene for nøyaktig måling av utvidelse eller sammentrekning av et materiale når krefter påføres. Strekkmålere er også nyttige for å måle påførte krefter indirekte hvis de er justert omtrent lineært med deformasjonen av materialet.

Hva er strekkmålere

Strekkmålere er sensorer hvis elektriske motstand varierer i forhold til belastningsmengden (deformasjon av et materiale).



En ideell strekkmåler vil endre motstanden i forhold til den langsgående belastningen på overflaten som sensoren er festet til.

Imidlertid er det andre faktorer som kan påvirke motstanden, som temperatur, materialegenskaper og limet som binder måleren til materialet.



En strekkmåler består av et parallelt rutenett av veldig fin metalltråd eller folie bundet til den anstrengte overflaten med et tynt isolert lag av epoxy. Når det limte materialet blir anstrengt, overføres belastningen gjennom limet. Rutenettformen er designet i et mønster som gir maksimal motstandsendring per arealenhet.

Hvordan velge strekkmåler

Når du velger en strekkmåler for en applikasjon, er de tre hovedhensynene driftstemperatur, stammens art som skal oppdages og stabilitetskrav.

Ettersom en strekkmåler er montert på en anstrengt overflate, er det viktig at måleren blir anstrengt likt med overflaten. Klebematerialet bør velges nøye for å overføre belastningen til sensoren pålitelig over et bredt temperaturområde og andre forhold.

En strekkmåleres motstandsverdi varierer som en funksjon av den påførte stammen i henhold til: endring i R / R = S hvor R er motstand, e er stamme og S er strekkfølsomhetsfaktor. For metallfoliemålere er belastningsfølsomhetsfaktoren ca 2.

Inkrementene av belastning er vanligvis mindre enn 0,005 inch / inch og blir ofte uttrykt i mikro-belastningsenheter. Fra formelen ser man at belastningsmålerens motstand vil endre seg i svært små mengder med den gitte stammen, i størrelsesorden 0,1%.

En spenningsavlesning kan deretter tas av denne motstanden når det gjelder milli volt per volt (mV / V) for å gi måleverdien for belastning.

Poisson-forholdet er et mål på tynning og forlengelse som oppstår i materiale når det blir anstrengt. Hvis en strekkraft påføres for eksempel på en resistiv ledning, vil ledningen bli litt lengre, og samtidig bli tynnere. Dette forholdet mellom disse to stammene er Poisson-forholdet.

Dette er det grunnleggende prinsippet bak målinger av strekkmåler, da ledningsmotstanden vil øke proporsjonalt på grunn av Poisson-effekten.

Hvordan måle strekkmålerens utgang nøyaktig

For å måle en liten endring i motstanden nøyaktig, er strekkmålere nesten alltid funnet i en brokonfigurasjon med en spenningskilde.

Wheatstone-broen brukes ofte som vist i diagrammet. Broen er balansert når motstandsforholdene er like på begge sider, eller R1 / R2 = R4 / R3. Åpenbart er utgangsspenningen null under denne tilstanden.

Når belastningsmotstanden (Rg) endres, endres utgangsspenningen (Vout) med noen millivolt, og denne spenningen forsterkes deretter av en differensialforsterker for å gi en lesbar verdi.

Denne Wheatstone-kretsen er også godt egnet for temperaturkompensasjon - det kan nesten eliminere effekten av temperatur. Noen ganger er målematerialet designet for å kompensere for termisk ekspansjon, men dette fjerner ikke termisk følsomhet.

For å oppnå bedre termisk kompensasjon kan en motstand som R3 erstattes av en lignende strekkmåler. Dette vil ha en tendens til å oppheve temperatureffekter.

Faktisk kan alle fire motstandene erstattes av strekkmålesensorer for maksimal temperaturstabilitet. To av dem (R1 og R3) kan settes opp for å måle kompresjon, mens de andre to (R2 og R4) er satt opp for å måle spenning.

Dette vil ikke bare kompensere for temperaturen, men det øker også følsomheten med en faktor på fire. Strekkmålere med elektriske motstandselementer er langt den vanligste typen sensor for måling av belastning, da de også har fordelene med lavere kostnad som godt etablert.

De er tilgjengelige i små størrelser og påvirkes bare moderat av temperaturendringer, og oppnår samtidig feil på mindre enn +/- 0,10%. Limte motstandsspenningsmåler er også svært følsomme, og kan brukes til å måle både statisk og dynamisk belastning.

Imidlertid er det andre typer tilgjengelige for visse applikasjoner, for eksempel piezo-resistiv, karbonresistiv, halvledende, akustisk, optisk og induktiv.

Det er til og med strekkmålesensorer basert på en kondensatorkrets.




Forrige: Billigste SMPS-krets ved bruk av MJE13005 Neste: Bruk PCen din som et oscilloskop