Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Гри дости- жении равновесия мостовой схемы е 1 ротор реверснвного двигателя оста- навливается, а движок следящего ! — — ~ Очл ! преобразователя и каретки с ука~~7Х1 зательной стрелкой (или пером) ь ! занимает положение, соответст- вующее измеряемой величине, т. е. Рис. з-2-4. Моставля измеритель- показанию вторичного прибора.
еая схема дистанционной передачи ! )сивиным достоинством рассмо- тренной мостовой измерительнон скемы дистанционной передачи является достаточно высокая точность и независимость показаний от изменения напряжения питания. Питание измерительной схемы может осуществляться как переменным, так и постоянным током. 8-3. Измерительные тензопреобразователи Действие измерительных тензопреобразователей основано иа изменении злектрического сопротивления упругого тела при его деформации. Тензопреобразователи, выполняемые из металлической проволоки или фольги, широко применяются в научно-технической практике. Они используются в качестве передакхцих преобразовагелей в измерительных устройствах для измерения переменного во времени давления, преобразованного предварительно в деформацию. Металлические тензорезисторы п1ироко применяются также и з качестве первичных преобразователей для измерения деформаций в деталях механизмов и машин при их исследовании.
Наряду с металлическими тензопреобразователями находят применение также и полупроводниковые тензорезисторные преобраюватели. Для создания промьш1ленных быстродействующих при5оров давления, снабженных передающими преобразователями, збладающими малыми размерами и массой, наиболее перспектив- ными являются полупроводниковые тензопреобразователи. Они обладают более высокой тензочувсгвительностью по сравнению с металлическими тензорезисторами и позволяют с помощью усилителя получить унифицированный выходной сигнал постоянного тока 0 †мА [41 — 43).
По устройству металлические тензопреобразователи подразделяют на иаклеиваемые и ненаклеиваемые* Наклеиваемые тензорезисторные преобразователи, получившие широкое распространение, выполняются из уложенной зигзагообразно н при- Я Е Г Я клеенной специальным клеем на пологку тонкой прочной бумаги (или пластмассы) проволоки диаметром 0,О!в б 3,05 мм (рис. 8-3-1). К концам проволоки тензорезистора припаяны или Рис. 8-3.1. Проволочный текйоприварены выводные проводники диа- прызбрнзои ' "' метром 0 5 и длиною 40 мм, служа- т — проволока; й — выводные про. водники; З вЂ” подложка из спе- ШИЕ дЛя ВКЛЮЧЕНИЯ тЕНЗОПрЕОбраЗО- Ниальной бумаги или пластмассы: о — клей: а — бытр; б — предмет; зателя в измерительную цепь. Ь вЂ” база: й — ширина тензорезн- В качестве материала для про- ' р' волоки используются обычно сплавы меди и никеля, никеля и хрома, никеля и железа и др.
Основными требованиями к тензочувствительным материалам являются стабильность градуировочных характеристик, малый температурный коэффициент злектрического сопротивления, по возможности большая тензочувствительн ость и т, п. На рис. 8-3-2 показано схематично устройство фольгового тензопреобразователя. Эги тензопреобразователи выполняют из металлической (конРис.
8-3-2.Ф диговый теийпдре. СтаитаиОВОй, ХРОМОНИКЕЛЕВОй Н ДР.) травлением соответствующих частей, вследствие чего получается решетка требуемой формы. Такой способ дает возможность изготовлять тензорезисторы различных )юрм. Полупроводниковые тензопреобразователи изготовляют с тенйорезисторами из полупроводников круглого или плоского сечения. Для измерения относвтельного удлинения во многих направлениях применяют тензопреобразователи, имеющие три илн четыре проволочных тензорезистора, соответствующим образом ориентированные и наклеенные на одну общую подложку. Тензорезисторы могут быть наклеены рядом друг с другом или друг на друга [44).
Металлический тензорезисторпый передающий преобразователь механически соединяют, например, с манометрической пружиной или плоской мембраной, которая деформируется под действием измеряемого давления. При деформации меняются размеры и удельное электрическое сопротивление проволоки теизопреобразователя. Размер деформации определяет изменение электрического сопротивления тензорезистора, измеряемого обычно с помощью мостовой измерительной схемы. Активное сопротивление Я проволочного проводника й=р л, (8-3-1) Выражая в этом уравнении относительное изменение площади поперечного сечения проволоки через продольное изменение с помощью коэффициента Пуассона р, ья я — = — 2р,— Р получаем: ад и ьр ы — = — + — + 2р —.
Я Г р (8-3-2) Разделив уравнение (8-3-2) на И/1, получим уравнение, определяющее коэффициент деформации (тензочувствительность) прямой проволоки: 5 = 1+ 2р+ — —. ар1 л~р' (8-3-3) Для металлов, из которых изготовляют проволочные тензопреобразователи, коэффициент Пуассона и области упругих деформаций лежит в пределах от 0,25 до 0,5. Проволочный тензопреобразователь обычно наклеивают на исследуемую деталь или упругий чувствительный элемент манометра таким образом, чтобы его ось совпадала с направлением наибольшего напряжения.
При одноосном напряжении, кроме деформации в направлении напряжения, возникает поперечная деформация. Вследствие деформации частей, которые не находятся в направлении напряжения, по изменению удельного электрического сопротивления и известной тензочувствительности з проволоки точно где р — удельное электрическое сопротивление проволоки, Ом.м; 1 — длина проволоки, м; г" — площадь поперечного сечения проволоки, м'. При деформации (изменения осевого напряжения) проволоки изменяются ее длина, сечение, удельное электрическое сопротивление и результирующее относительное изменение ее активного сопротивления равно ая а~ ар — = — + — —— И 1 р Р ' определить значение относительного удлинения нельзя.
Нельзя также тензочувствительность тепзопреобразователя приравнять тензочувствительности з прямой проволоки. Влияющим фактором является также и неравномерность распределения напряжения при сдвиге, посредством которого передается деформация детали или упругого чувствительного элемента на проволоку тензопреобразователя. Влияние поперечной деформации на тензочувствительность преобразователя з„ уменьшается с уменьшением ширины л тензопреобразователя и с увеличением сечения поперечных проводников между продольными проволоками (см.
рис. 8-3-1). Значение тензочувствительности з„ проволочного тензопреобразователя при одинаковом числе витков зависит от размера его базы Ь (если'Л ( 15 мм). При Е ~ 15 мм тензочувствительность з„практически не меняется с увеличением базы. Тензочувствительность з„тензопреобразователей обычно определяют при заданном значении тока путем их индивидуальной градуировки. В большинстве случаев значение сопротивления тензопреобразователя лежит в пределах 80 — 600 Ом при 20"'С.
Изменение сопротивления тензопреобразователя в зависимости от удлинения обычно определяют с погрешностью 1 — 2%. Относительное изменение сопьоотивления металлических тензопреобразователей не превышаег 1,4 даже при наибольших размерах удлинения проволок, и для уменьшения температурной погрешности необходимо, чтобы материал проволоки (фольги) тензопреобразователя имел возможно меньший температурный коэффициент электрического сопротивления.
При минимальном значении температурного коэффициента сопротивления материала проволоки и осуществлении дополнительных мер температурную погрешность можно свести практически к нулю, 8-4. Дифференциально-трансформаторные преобразователи и схемы дистанционной передачи Дифференциально-трансформаторные преобразователи предназначены для преобразования линейного перемещения сердечника в выходной электрический параметр (сигнал).
Переменным параметром у преобразователей этого типа является значение взаимной индуктивности между обмотками. Дифференциально-трансформаторные преобразователи широко применяются в первичных приборах (манометрах, дифманометрах и др.), рассматриваемых ниже, и качестве передающих и во вторичных приборах — в качестве компенсирующих. Влектрическая схема дифференциально-трансформаторного преобразователя ДТП приведена на рис. 8-4-1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
