Тензометрические весы: Весы тензометрические – Энциклопедия по машиностроению XXL

Весы тензометрические – Энциклопедия по машиностроению XXL

Это либо обычные рычажные (сотенные или тысячные) весы, либо электро-тензометрические.  [c.77]

Некоторой модификацией тензометрического метода является метод, основанный на определении объема жидкости, вылившейся после снятия давления опрессовки. В качестве прогностических параметров используют такие характеристики, как скорость слива, его объем, вес и толщина трубы. Для определения прочности трубы проводят статистическую обработку. Данная обработка позволяет получить многопараметровое уравнение корреляции при помощи ЭВМ.  [c.76]

Применение тензометрического ролика для измерения давлений в опорно-поворотных устройствах экскаваторов и кранов известно давно и является общепринятым. В процессе поворота платформы относительно нижней рамы происходит обкатывание измерительного ролика. Если направление максимальной чувствительности ролика совпадает с вертикалью, то амплитуда записи становится максимальной. Линия, огибающая амплитуды показаний ролика, представляет собой в некотором масштабе эпюру давлений в опорно-поворотном устройстве. Масштаб эпюры определяется из условия соответствия ее площади весу поворотной части экскаватора.  [c.138]

Ко второй группе отнесем те работы, которые проводились с целью исследования рациональности конструкции редуктора в целом и его отдельных узлов. На стендах испытывались червячные редукторы самых различных типов и назначений серийные модернизированные редукторы типа РЧН и РЧП с межосевым расстоянием от 80 до 300 мм редуктор тарельчатого питателя с вертикальным валом колеса редуктор лифтовой лебедки и редукторы, предназначенные для сельского хозяйства двухступенчатые редукторы, а также одноступенчатые редукторы универсального типа. Проводилось тензометрическое исследование корпуса редуктора с целью улучшения конструкции и снижения его веса.

На основании результатов испытаний редукторов были даны соответствующие рекомендации по дальнейшему совершенствованию их конструкции и улучшению качества.  [c.57]

Изменение веса влажного тела регистрировалось рычажными, а при интенсивном испарении влаги — тензометрическими весами высокого класса точности [2].  [c.76]

Весовой механизм представляет собой самоуравновешивающиеся весы с электромагнитной силовой компенсацией и тензометрическими индикаторами равновесия. Он состоит из следующих основных частей  [c.61]

Существенное влияние геометрических и режимных параметров на погрешность измерения давления полного торможения, иллюстрируемое рис. 4-1, выдвигает необходимость создания иных методов измерения. В этой связи несомненный интерес представляет применение аэродинамических весов для исследований характеристик двухфазных потоков. Ниже приводится описание трехкомпонентных тензометрических весов,  

[c. 78]

Измерения аэродинамических (тяговых) характеристик исходного сопла и сопла с элементами шумоглушения проводились с помощью тензометрических весов, устанавливаемых на державке перед испытуемой моделью. Для акустических исследований использовалась модель сопла с площадью критического сечения = 60.44 а для аэродинамических — модель с = 35.78 Модель с уменьшенной площадью критического сечения соответствовала размерам державки с тензометрическими весами. Ниже приводятся результаты исследования трех вариантов механического шумоглушителя.  [c.484]

Маятниковые весы [15]. Принципиальная схема маятниковых весов приведена на рис. 17.56. Образец 2, закрепленный на пластинке 4 в сосуде Дьюара 5, при включении поля втягивается или выталкивается из полюсов 1 магнита в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. На пластину, которая при этом изгибается, наклеены тензометрические датчики А к В. Изгиб пластины вызывает изменение сопротивления тензодатчиков, включенных в мостовую схему. Возникает ее рас-  [c.310]

При включении вибропитателя материал из расходного бункера поступает в бункер дозатора. По мере накопления бункера деформация силоизмерительных элементов меняет сопротивление тензометрических датчиков, включенных в мост вторичного прибора, который фиксирует изменение нагрузки по весовой шкале. Позиционное контактное устройство срабатывает по достижении веса заданной величины и останавливает вибропитатель. Взвешенная порция по получении команды выдается из дозатора при помощи пневмоцилиндра и затвора.  

[c.17]

Крановые весы предназначены для взвешивания грузов, перерабатываемых грузоподъемными кранами. Применяются крановые весы пружинного типа и электронно-тензометрические весы.  [c.110]

Увеличение мощности при сохранении габаритных размеров вызывает резкое увеличение нагрузки на детали и необходимость соответствующего повышения статической и динамической прочности. С этой целью необходимо широкое применение экспериментальных методов определения фактических напряжений и деформаций. В качестве примера может быть приведена втулка рабочего колеса Куйбышевской ГЭС весом 82 т, которая имеет сложную форму и подвергается действию сложной системы сил. Для ее расчета с помощью экспериментальных методов на моделях из пластмассы были уточнены распределение напряжений, деформации, влияние присоединенных деталей. Для расчета лопасти рабочего колеса был создан уточненный метод, проверенный на модели оптическим методом, а также тензометрическими датчиками кроме того, были исследованы вибрационные свойства лопасти. Это дало конструкторам большой материал для правильного конструирования турбин и снижения их конструктивной металлоемкости.  

[c.7]

Тензометрические методы определения напряжений и деформаций с целью выбора наиболее рациональных параметров проектируемых машин обусловили не только снижение их веса, но и повышение производительности машин с исключением возможности поломок и быстрого износа.  [c.31]

Суммарная погрешность весов в диапазоне температур от —40 до -ь50°С составляет 0,1—0,2 %. А исходная погрешность измерительного канала (тензометрический датчик — усилитель — АЦП) в этом же температурном диапазоне равна 10 %. Образцовыми мерами здесь служат образцовые грузы, подвешиваемые с помощью электромагнитов.  

[c.127]

На склада.х применяют весы настольные, товарные, платформенные, технические, автомобильные, вагонные и др. По конструкции различают весы шкальные, циферблатные, автоматические (для ленточных транспортеров), тензометрические (для взвешивания грузов, транспортируемых кранами), счетные и др.  [c.510]

Весы крановые тензометрические предназначены лля взвешивания грузов, транспортируемых краном. Указательный прибор устанавливают в кабине крановщика.  [c.514]

Для весов общего назначения принята буквенно-цифровая индикация. В условных обозначениях типоразмеров весов первая буква указывает на конструкцию грузоприемного устройства весов Р — рычажно-механические Т — электронно-тензометрические.  

[c.8]

В системе применен электронно-тензометрический метод измерения массы груза. Преобразователем массы груза в пропорциональный электрический сигнал является силоизмерительный элемент — тензодатчик. Сигналы тензодатчиков поступают в указательные приборы. Каждые весы содержат два прибора. Один пз них показывает массу материала, выгружаемого из бункера при дозировании, другой — массу материала, находящегося в бункере. Приборы содержат устройства выдачи информации в схемы дозирования и управления.  [c.204]

Весы агломерата, кокса и добавок по принципу действия являются электронно-тензометрическими с помощью тензодатчиков масса дозируемого материала преобразуется в электрический сигнал. Датчики содержат измерительные элементы, включенные в мостовую схему.  [c.210]

Под весами кокса и весами агломерата в скиповой яме установлены приспособления для проверки весов кокса и приспособления для проверки весов агломерата. Под весами руды по обеим сторонам конвейера расположено приспособление для проверки весов руды. С помощью этих приспособлений можно подвесить к весам контрольный груз и проверить правильность показаний тензометрических измерительных датчиков. Для проверки отдельных тензодатчиков бункерных весов система комплектуется образцовой силоизмерительной машиной. Комплекты тензодатчиков, идущих на определенные весы, проверяются на специальном приспособлении с помощью грузоприемной платформы и гирь.  [c.216]

Электровесовая тележка работает в комплексе механизмов загрузки вагранок и представляет собой самодвижущийся агрегат с электроприводом передвижения, бункером для приема материала, гидросистемой и электронно-тензометрическими весами. Последние являются прибором, основанным на электрическом измерении массы груза.  

[c.218]

Примечания 1. Тип весов — электронно-тензометрические.  [c.225]

Крановые весы. Электронно-тензометрические крановые весы предназначены для взвешивания материалов в процессе их переработки грузоподъемными кранами. Весы состоят из грузоприемного устройства и указательного прибора. Грузоприемное устройство (рис. 82) имеет тензодатчик 4, кабель 3, соединяющий датчик с указательным прибором, опорную траверсу 1, верхнюю траверсу 2, грузозахватный крюк 5.  [c.129]

На электронно-тензометрических весах производят взвешивание на ходу. В настоящее время по паспортным данным эти весы обеспечивают погрешность взвешивания до  [c.88]

Электронно-тензометрические весы применяют на пунктах массовой погрузки и выгрузки насыпных грузов (при плотности груза менее единицы).  

[c.88]

Рычажные весы на станциях устанавливают на пути, укладываемом параллельно вытяжному пути, а электронно-тензометрические весы — на соединительных путях, по которым переставляются составы на грузовые фронты.  [c.88]

Подъезды к вагонным весам должны быть сквозными, прямыми и горизонтальными для рычажных весов — на расстояние не менее 20 м с каждой стороны, для электронно-тензометрических—не менее 60 м. С обеих сторон  [c.88]

При оценке значений напряжений в поворотной платформе, надстройке и других элементах металлоконструкций роторных экскаваторов необходимо учитывать, что при тензометрическом исследовании регистрируются только деформации, а следовательно, и напряжения, возникающие после наклейки датчиков. Поэтому напряжения от собственного веса и веса вышерасположенных элементов должны учитываться отдель-  [c.400]

Схема двухступенчатого дозатора непрерывного действия с тензометрическими весами представлена на рис. 247, б. Здесь сила тяжести весового транспортера распределяется между опорной призмой 7 и призмой тензометрического датчика 8. Материал из воронки 2 подается на транспортер шнековым устройством У/, которое приводится в действие электродвигателем постоянного тока 10. Лента транспортера движется с постоянной скоростью. При изменении веса материала меняются и обороты шнекового устройства. Для этого тензодатчиком регулируется сила тока в обмотке возбуждения электродвигателя.  [c.399]

Олбум [51] измерил силы и моменты на трехкомпонентных — 4%. г/[c.259]

Все поступающее на электростанцию топливо подлежит строгому учету. Для взвешивания топлива на алектростанциях применяются вагонные весы (порожняк не взвешивается). При взвешивании на рычажных железнодорожных весах, которые до недавнего времени устанавливались на ТЭС, вагон должен быть неподвижен, поэтому пропускная способность таких весов невелика. Более совершенны автоматические элек-тронно-тензометрические весы, взвешивающие каждый вагон в два приема (потележно) на ходу без расцепки с точностью 1% при скорости движения вагонов до 6 км/ч.  [c.244]

Поплавок взвешивается погруженным либо в насыщенную жидкость, либо в сухой насыщенный пар, заполняющий сосуд. Тензометры весов (сопротивления R1—R4) соединены в мостовую схему и включены так, что при изменении веса поплавка два сопротивления возрастают, а два других уменьшаются, вызывая разбаланс моста, пропорциональный изменению плотности исследуемой жидкости. Согласно уравнению тензометрического взвещивания напряжение разбаланса моста  [c.409]

На рис. 2 приведена схема модели для измерения силы, действу-югцей на ее дно. Кормовая часть модели соединена с основной частью корпуса через однокомпонентные тензометрические весы. Зазор между элементами 2 и 4 допускает деформацию силового элемента в продольном направлении. Выбранная схема позволяет измерить силу, действуюгцую только на донную часть как при горении, так и без него. В модели использовались насадки для вдува перпендикулярно потоку  [c.508]

Маятниковые весы [9.27]. Принципиальная схема маятниковых весов приведена на рис. 9.52. Образец 2, закрепленный на пластинке 4, при включении поля втягивается или выталкивается из полюсов 1 магнита в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. На пластину, которая при этом изгибается, наклеены тензометрические датчики Л и В. Изгиб пластины вызывает изменение сопротивления тензодатчиков, включенных в мостовую схему. Возникает раскомпенса-ция моста. Регулируя силу тока в компенсационной катушке 3, возвращают образец в исходное положение, что отмечается отсутствием тока в диагонали моста. Метод позволяет исследовать магнитную восприимчивость при любых температурах.  [c.101]

Перед испытанием буровая вышка должна быть отцентрована. Смещение талевой системы относительно центра ротора свыше 50 мм не допускается. На кронблочной площадке вышки должны быть установлены в двух плоскостях и закреплены нивелирные рейки. Показывающий и контрольный индикаторы веса, оттарирован-ные с учетом диаметра талевого каната и величины испытательной нафузки, должны располагаться в удобном для наблюдения месте на вышке или основании. При проведении испытаний допускается использование тензометрических и других способов измерений, дающих достоверные результаты.  [c.228]

Еще один пример измерения неэлектрических величин на основе тестовых алгоритмов функционирования дают нам автокорректирующиеся тензометрические массоизмерительные системы для движущихся объектов, применяемые в карьероуправлениях, на железньвх дорогах. В их состав входят автоматические автомобильные весы, производящие измерение массы нагруженного транспорта прямо на ходу, в течение двух — трех секунд. Автомобилю или цистерне не нужно останавливаться, ждать успокоения весов — достаточно по ним проехать. Но главное не в этом.  [c.127]

Наконец, по инициативе метрологов и у поставщика, и у потребителя были установлены новейшие тензометрические весы, взвешивающие цистерны с большой точностью прямо на ходу, при движении со скоростью 5-10 км/ч. О таких весах мы рассказывали выше. Прямые измерения сняли все конфликтные ситуации. К тому же освободились измерители уровня” с архаичными метрштоками в руках…  [c.151]

Характеристика крановых тензометрических весов типа 191ТК5 с предельной нагрузкой 5 т  [c.514]

Весы электронно-тензометрические для взвешивания железнодорожных вагонов на ходу типа 100Х2ТВД5. Предназначены для потележечного взвешивания нагруженных 4-, 6-, 8-осных вагонов в составе поезда, без расцепки, в движении, кроме вагонов типа ХОППЕР и четырехосных крытых вагонов (рис. 27).  [c.34]

Весы агломерата, кокса и добавок предназначены для набора по массе дозы шихты, кратковременного хранения и выдачи их по команде через промежуточные механизмы в скипы. Набор дозы по массе осуществляется с помощью тензометри-ческой системы на датчике, который установлен в бункере. Весы агломерата, кокса и добавок по принципу действия являются электронно-тензометрическими с помощью тензодатчиков преобразуется масса дозируемого материала в электрический сигнал.  [c.208]

В табл. 7.11 и 7.12 приведены параметры весоизмерительных и весодозирующих устройств дискретного и непрерывного действия, используемых при погрузочно-разгрузочных операциях. В принятой их буквенно-цифровой индикации первая буква указывает на конструкцию грузоприемного устройства весов Р — рычажно-механические Т — электронно-тензометрические. Вторая определяет способ установки весов П — передвижные Н — настольные, С — стационарные. Далее указывается цифрой наибольший предел взвешивания (до 1000 кг) в килограммах, а свыше 1000 кг — в тоннах. Буква после цифр соответствует виду указательного устройства весов Ш — коромысловое, шкальное Ц — циферблатное. Следующая цифра обозначает вид отчета и снятия показаний весов 1 — визуальный отсчет 2 — документальная регистрация 3 — отсчет на месте установки весов 4 — отсчет дистанционный. Последняя цифра указывает, что весы В — вагонные А— автомобильные. Для весовых дозаторов первые цифры указывают номер проекта, далее АД — автоматический дозатор, цифрой обозначен наибольший предел взвешивания (НПВ — в килограммах и первые буквы перегружаемого груза ДС — древесная стружка, КЗ — картофель загрязненный и т. п.).  [c.240]

Взвешивающая воронка (рис. 1.1.17) предназначена для взвешивания и выдачи в скип скипового подъемника порции кокса. Она сосггоит из воронки-весов и затвора с электроприводом. Воронку устанавливают на механических рычажных весах. Применяют также тензометрическое взвешивание.  [c.35]

Двухстадийный помольный агрегат представляет собой комплекс оборудования, связанного в единое целое, и предусматривает две стадии помола- Первая стадия — само-измельчение с одновременной сушкой — состоит из мельницы 9,7×3. 2 м, системы автоматического дозирования загружаемых материалов, системы пылеосаждения. склада промежуточного продукта и резервной топки-Система автоматического дозирования загружаемых Материалов состоит из бункеров и пластинчатых питателей с плавным регулированием производительности для известняка и глины, двухвалковой зубчатой дробилки 1500Х 1200 и ленточного конвейера, который снабжен двумя тензометрическими весами для контроля количества материала, поступающего в мельницу. Материал в мельницу поступает через шлюзовой затвор.  [c.75]

Автоматизация действующих рычажных весов может осуществляться заменой коромыслового или циферблатного указателя весоизмерительным шкафом типа 4326Пр или двухканальной головкой типа 4260Пр, содержащей тензометрический канал, а также установкой ряда датчиков, необходимых для управления весами. Для взвешивания железнодорожных составов управление весами осуществляется по сигналам путевых датчиков, которые устанавливают на рельсах весовой платформы и подъездных путях.  [c.12]

В доменных печах объемом свыше 3000 м загрузка шихтой осуществляется конвейерными системами шихтоподачи. В системе шихтоподачи применены электронно-тензометрические весо дозирующие устройства с корректорами, обеспечивающими повышение точности и стабильности дозирования. Работа механизмов системы осуществляется автоматически по заданной программе.  [c.13]

---

METTLER TOLEDO Весы для лаборатории, производства и торговли

Измерительные приборы – это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается …

Измерительные приборы – это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается производством и обслуживанием контрольно-измерительных приборов и весового оборудования для различных отраслей промышленности.

Предлагаем купить измерительные приборы для оптимизации технологических процессов, повышения производительности и снижения затрат. Точные инструменты позволят установить соответствие нормативным требованиям.

Мы осуществляем продажу измерительных приборов, предназначенных для исследовательской деятельности и научных разработок, производства продукции и контроля качества, логистики и розничной торговли. МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает следующие измерительные приборы для различных областей применения:

Лабораторное оборудование

Для научных и лабораторных исследований требуются высокоточные измерительные и аналитические приборы и системы. Они используются для взвешивания, анализа, дозирования, автоматизации химических процессов, измерения физических и химических свойств, концентрации газов, плотности, спектрального анализа веществ и рефрактометрии, химического синтеза, подготовки проб, реакционной калориметрии, анализа размеров и формы частиц. Специализированное программное обеспечение позволяет управлять процессами и получать наглядное отображение данных.

Лабораторное оборудование включают следующие системы:

Промышленное оборудование

Если вас интересуют промышленное измерительное оборудование, предлагаем купить подходящие системы для взвешивания, контроля продукции, решения логистических задач и транспортировки грузов. Используйте точные приборы для стандартного и сложного дозирования, взвешивания в сложных условиях и взрывоопасной среде. Обеспечьте точность результатов с помощью поверочных гирь и тестовых образцов. Подключение периферийных устройств к приборам позволит регистрировать результаты и параметры взвешивания. Программное обеспечение с понятным интерфейсом оптимизирует процессы посредством управления оборудованием с ПК.

Ассортимент промышленных контрольно-измерительных приборов и инструментов включает:

Весы для магазинов и оборудование для розничной торговли

В сфере розничной торговли продовольственными товарами необходимы измерительные приборы и оборудование для взвешивания и маркировки товаров. Используйте весы для решения типовых задач, печати чеков и быстрого взвешивания, разгружающего поток покупателей. В сложных ситуациях пригодятся специализированные весовые системы с нетребовательным обслуживанием и уходом. ПО и документация упростят настройку системы и обучение персонала.

Вниманию покупателей предлагаются следующее оборудование для торговли:

Как купить весы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО?

Чтобы купить оборудование на нашем сайте, оформите запрос в режиме онлайн в соответствующем разделе. Уточните задачу, которая должна быть решена с помощью требуемого прибора. Укажите контактные данные: страну, город, адрес, телефон, e-mail, название предприятия. Заполненная форма направляется специалисту компании, который свяжется с вами для уточнения ключевых моментов.

Сеть представительств METTLER TOLEDO для обслуживания и сервисной поддержки распространена по всему миру. В России отдел продаж и сервиса расположен в Москве. Региональные представительства по продажам находятся также в Казани, Ростове-на-Дону, Самаре, Екатеринбурге, Красноярске, Уфе, Хабаровске, Новосибирске.

Отправьте отзыв, задайте вопрос специалисту, свяжитесь с конкретным отделом. Воспользуйтесь онлайн-формой обратной связи или позвоните по указанному телефону офиса в выбранном регионе. Консультанты ответят на каждое обращение и вышлют коммерческое предложение по индивидуальному запросу.

Электронно-тензометрические весы | megapaskal.ru

Электронно-тензометрические весы типа x ТВД работают следующим образом.

При наезде на грузоприемную платформу весов первой тележки взвешиваемого вагона выходной сигнал с моста тензорезисторных весовых датчиков подается на вход усилителя и усиливается до уровня, удобного для дальнейших преобразований. На выходе усилителя сигнал переменного напряжения преобразуется в постоянное напряжение.

За время, пока первая тележка вагона катится по платформе весов, выходное напряжение, поступающее с моста тензорезисторных датчиков, усредняется и доводится до значения, достаточно близкого к постоянной составляющей полезного сигнала.

В это время вход усилителя подключается к выходу измерительного делителя, который выдает напряжение в двоично-десятичном коде с весовыми коэффициентами, комбинируя которые можно получить напряжения, пропорциональные числам.

Резисторы делителя переключаются ключами регистра-переключателя, которые в свою очередь управляются от импульсов распределителя, запускаемого по команде от блока управления.

В процессе компенсации пульсирующее напряжение UK, выдаваемое измерительным делителем, сравнивается с напряжением US.

В том случае, если амплитуда компенсирующего напряжения Uк US (перекомпенсация), то нуль-индикатор выдает команду на отключение реле, которое включило слишком большое сопротивление измерительного делителя.

Таким образом, в конце преобразования в регистре остаются включенными те триггера-ключи, сигнал от которых с выхода из-мерительного делителя будет равен измеряемому сигналу, поступающему с моста датчиков. Результат измерения значения массы первой тележки взвешиваемого вагона фиксируется до наезда на платформу весов второй тележки вагона. При наезде на платформу второй тележки сигнал датчиков включается последовательно с выходом делителя и на вход усилителя поступает суммарный сигнал, соответствующий значению массы первой и второй тележек взвешиваемого вагона.

Процесс выделения суммарного сигнала происходит так же, как и при взвешивании первой тележки вагона. В тот момент, когда вторая тележка подъезжает к концу платформы весов, на конденсаторах RC фильтра остается выделенный сигнал, соответствующий массе взвешиваемого вагона. Питание аппаратуры весов производится от сети переменного тока напряжением В частотой Гц. Потребляемая мощность 10 кВт.

Допустимый температурный диапазон работы силоизмерительных тензорезисторных датчиков от 10 до +° 5С при относительной влажности до 5%.

После этого по команде, поступающей от блока управления, запускается распределитель и начинается процесс измерения. Дешифратор поочередно подключается к триггерам регистра и преобразует двоично-десятичный код значения массы взвешиваемого вагона в десятичный. Время преобразования полезного сигнала, поступающего с моста тензорезисторных датчиков, в цифровой код и вывод результата измерения на печать. Значение массы взвешенного вагона, а также общей массы брутто состава регистрируется с помощью счетно-суммирующей печатающей машины типа СД Д на бумажной ленте.

Электронно-тензометрические весы типа x ТВД обеспечивают автоматическое взвешивание подвижного состава на ходу при скорости км/ч. Сигнализация машинисту локомотива о превышении допустимой скорости в момент взвешивания подается специальными светофорами, установленными с обеих сторон на подходах к весам.

Светофоры включаются по команде от путевых датчиков. Предельная масса взвешиваемого вагона – 10т.

При необходимости весы допускают возможность потележечного взвешивания вагонов в два приема в статике, т. е. с остановкой на весах. Максимально допустимая погрешность взвешивания подвижного состава в динамике ±, % от массы нетто (при определении тары вагонов по трафарету). Чувствительность весов в статике – 10кг.

Весы рельсовые тензометрические

Весы рельсовые тензометрические предназначены для поколесного взвешивания железнодорожных вагонов в движении (расцепленного вагона, вагона в составе без расцепки и состава в целом). Программное обеспечение весов выполняет ряд сервисных функций: измерение скоростей всех осей, колесных и осевых нагрузок, а также формирование некоторых характеристик неисправности вагона и правильности его загрузки. В конечном итоге программное обеспечение повагонно идентифицирует взвешенный состав. Область применения – предприятия различных отраслей промышленности, сельского хозяйства и транспорта. В аспекте сервисных функций весы могут применяться как средство диагностики подвижного состава.

Известны весы рельсовые тензометрические (тип BД-30, фирма «Авитек-Плюс», www.avitec.ru), содержащие рельсы измерительные, встраиваемые в разрез железнодорожного пути, и электронную аппаратуру (контроллер, персональный компьютер, кабели связи) взвешивания вагонов в движении и статике. Контроллер располагается вблизи железнодорожного пути, компьютер – на расстоянии до 1 км. Помимо указанного весы снабжены датчиком положения колеса вагона (для режима статического взвешивания) и датчиком температуры (для коррекции температурного влияния на точность измерения). Скорость движения при взвешивании – не более 40 км/час, скорость движения без взвешивания не ограничена.

Нечетким положением в описании весов этого типа является определение рельса измерительного: «весоизмерительный тензорезисторный датчик рельсового типа», «рельс тензометрический взвешивающий», «весоизмерительный тензорезисторный датчик, выполненный в виде рельса», «весовой рельс» и, наконец, «рельс измерительный». По сути дела два рельса измерительных представляют грузоприемное устройство. Во всех этих случаях рельс измерительный – это специализированное высокотехнологическое устройство измерения.

Рельсы измерительные снабжены датчиками деформации тензорезисторными, поставляющими в электронную аппаратуру данные о перерезывающих силах в рельсе как многоопорной балке. Эти датчики располагаются в зоне нейтральной оси рельса, примерно в середине его шейки. Как правило в этой зоне сверлят отверстие-концентратор, увеличивающее контролируемые деформации по крайней мере в 4 раза. На внутренней поверхности отверстия приклеивают 4 тензорезистора, равнорасположенные по контуру отверстия и скоммутированные в полный мост. Относительно вертикальной оси симметрии вся группа тензорезисторов повернута на 45^°, что позволяет ей представлять (с точностью до коэффициента) максимальные сдвиговые деформации (в конечном итоге – перерезывающую силу). Два датчика, разнесенные по длине рельса на расстояние порядка 0.8 м, образуют измерительный участок (под этим участком шпал нет, они раздвинуты на расстояние более 1 м). Разность сигналов обоих датчиков и представляет нагрузку колеса на этом участке. Второй рельс идентичен первому. Минимальная длина измерительного рельса – порядка 6 м, максимальная – порядка 18 м. Число измерительных участков колеблется в зависимости от модификации весов от 1 до 8. Шесть модификаций весов обеспечивают по ГОСТ 8.647-2015 классы точности 0.2, 0.5, 1 и 2.

Недостатки этих весов сводятся к следующему. Механическая доработка рельса и установка на нем датчиков деформации производится только в условиях высокоорганизованного производства. Обустройство разреза железнодорожного пути и установка в этот разрез рельсов измерительных потребует остановки движения по крайней мере на 4 часа. И, наконец, последнее: отклонение от стандартной расстановки шпал, т.е. увеличение межшпального расстояния в 2 раза, в любом случае крайне нежелательно, а при отсутствии ограничения в скорости движения на измерительном участке недопустимо. Помимо этого многометровые линии связи аналоговых датчиков деформации с контроллером повышают риск электрических помех и существенно осложняют монтаж весов.

В качестве прототипа принимаются весы рельсовые тензометрические, представленные в Заявке № 2008144076/28 от 05.11.2008 «Весы рельсовые тензометрические».

Весы содержат датчики деформации тензорезисторные, которые в отличие от весов ВД-30 приклеиваются к шейкам рабочих рельсов в процессе их эксплуатации (без остановки движения составов). Датчики капсулируются с помощью набора полимерных и металлических пластин. Компоновка электронной аппаратуры такая же, как у весов ВД-30: контроллеры вынесены за пределы рельсового пути. Последнее является существенным недостатком устройства: 8 кабелей связи датчиков с контроллерами заполняют межшпальное пространство измерительного участка, осложняют монтаж весов и повышают риск электрических помех.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и монтажа весов, а также понижение вероятности электрических помех в измерительных цепях.

Технический результат изобретения сводится к локализации измерительной аппаратуры в зоне измерительного участка рельса.

Сущность изобретения состоит в том, что платы контроллеров на обоих рельсах устанавливаются под подошвами рельсов в нишах набора защитных пластин, как показано (фиг. 1) на поперечном разрезе рельса 1 в зоне датчика деформации 2 (патент РФ на изобретение № 2349874 «Датчик деформации тензорезисторный»). Датчик деформации 2 приклеен к шейке рельса 1, датчик температуры 3 скреплен с шестижильным кабелем связи 4, поставляющим сигналы обоих датчиков в плату контроллера 5. Датчик деформации и датчик температуры на противоположной стороне рельса 1 идентичны датчику деформации 1 и датчику температуры 2. На программном уровне вся эта группа датчиков объединена в датчик перерезывающей силы в сечении, представленном на фиг. 1. Второй датчик перерезывающей силы идентичен первому и удалён от первого (в пределах межшпального пространства) на расстояние не менее 0.2 м. Полимерные пластины 6 и металлическая пластина 7 составляют набор, с помощью которого четыре датчика деформации, четыре датчика температуры и плата контроллера герметично капсулируются. Выход платы контроллера 5 обеспечивается одножильным коаксиальным кабелем связи 8, соединённым с компьютером и блоком питания. Перечисленные компоненты в совокупности образуют измеритель колёсных нагрузок ИКН. Внешний вид обоих ИКН измерительного участка весов показан на фото 1. Коаксиальные кабели 8 (фиг. 1) на фото 1 не просматриваются.

Весы рельсовые тензометрические, содержащие датчики деформации, датчики температуры, скрепленные с рабочими рельсами клеевым способом и капсулированные с помощью набора металлических и полимерных пластин, и контроллеры, размещенные вне рельсового пути, отличающиеся тем, что платы контроллеров размещаются на рабочих рельсах в нишах упомянутого набора пластин.

Схема подключения тензодатчиков к индикатору веса

Подключение тензодатчика к индикатору веса, на первый взгляд кажется простой задачей, но неправильное соединение может вызвать уменьшение точности измерения или некорректную работу весовой системы. Тензодатчики различных производителей имеют либо 4-х проводный, либо 6-ти проводный кабель для подключения к весовому индикатору.

Ниже приведены схемы подключения для этих двух типов тензодатчиков:

Большинство промышленных весовых систем используют несколько тензодатчиков, в этом случае они должны быть подключены параллельно. Обычно эту связь делают не простой скруткой, а с применением специализированных соединительных коробок. Дополнительно, некоторые модели таких коробок позволяют «подогнать» сопротивление датчиков друг под друга, т.е. сбалансировать систему из множества датчиков.

Тензодатчики поставляются с кабелем определенной длины. При удлинении соединительного кабеля следует учитывать, что это может привести к падению точности измерения. Также при изменении длины кабеля следует производить перекалибровку весового индикатора, к которому подключен тензодатчик.

Большинство тензодатчиков поставляется с документацией, в которой указывается цветовая маркировка идущих от него проводов и их назначение. 4-х проводные тензодатчики, судя по названию, имею 4 соединительных линии:

   +EXC – +Питание
   -EXC – -Питание
   +SIG – +Сигнал
   -SIG – -Сигнал

Т.е. две линии это цепи питания и две это выходной сигнал датчика. Для корректной работы необходимо подать питающее напряжение на линии +EXC и –EXC, в соответствии с техническими характеристиками датчика, обычно оно составляет от 5 до 12 вольт. После подачи питания на сигнальных линиях SIG меняется напряжение, и это изменение необходимо фиксировать весоизмерительным прибором.

На рисунке приведена схема подключения тензодатчика четырёхпроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Некоторые тензодатчики могут иметь не четыре, а шесть соединительных проводов. Две дополнительные линии называются – линиями обратной связи, и имеют маркировку SENSE. Эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах. Как видно из рисунка выше, в случае подключения четырехпроводного тензометрического датчика, функция компенсации потерь не используется, и необходимо использовать перемычки для подключения тензодатчика к прибору.

Четырехпроводные тензодатчики датчики лучше использовать на короткие расстояния передачи сигнала. Шестипроводные датчики, благодаря линиям обратной связи, обладают большей точность и их можно использовать для больших расстояний, т.к. эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах.

На рисунке приведена схема подключения тензодатчика шестипроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Определение маркировки проводов тензодатчика без документации

Если у вас отсутствует описание тензодатчика, для определения маркировки проводов можно использовать обыкновенный мультиметр, при условии, что датчик аналоговый, а не цифровой.

• Измерьте сопротивление между всеми проводами. В 4-проводном тензодатчике имеется шесть комбинаций проводов, следовательно, вы получите 6 значений сопротивлений, одна пара проводов будет иметь сопротивление больше, чем все остальные.
• Пара с самым большим сопротивлением – это линия питания, оставшаяся пара проводов – линия сигнала.
• Подключите линию питания к весоизмерительному прибору, или подайте напряжение.
• Измерьте напряжение на линии сигнала, определив тем самым полярность подключения.

Подключение нескольких тензодатчиков при помощи соединительной (балансировочной) коробки

Как подключать несколько тензодатчиков при помощи балансировочной коробки можно посмотреть на видео

Заземление и экранирование при подключении тензодатчика.

Организация заземления и экранирования важный вопрос успешного создания весовой системы с использованием тензодатчиков. Надёжное решение данной задачи – ключ к правильной работе тензометрического датчика, генерирующего слаботочные сигналы. Кабели тензодатчиков должны иметь экранирующую оплетку, которая, при правильном подключении, обеспечивает защиту от электростатических и других помех.

Основное правило, которое нельзя нарушать: необходимо избегать «земляных» петель, т. е. заземлять устройства нужно в ОДНОЙ общей точке. Петли могут возникать если экран кабеля подключать к заземляющему контуру с двух концов. Поэтому, если корпус датчика надёжно заземлён и одновременно соединён с экраном – этого достаточно, в противном случае – соединить экран с заземлением только с любого ОДНОГО конца, например, в электрощите, где установлен прибор отдельным жёлто-зелёным проводом. Под «заземлением» мы понимаем защитное заземление, желто-зелёный провод. Использовать «нейтраль» в качестве «земли» очень нежелательно.

Если датчики соединяются параллельно, то необходимо не забывать соединять друг с другом и экранные оплётки кабелей через соответствующий контакт клеммы в соединительной коробке, и тут же их заземлять вместе с корпусом коробки. Общий кабель, идущий от соединительной коробки к прибору, соединять с заземлением также с ОДНОЙ стороны, как описано выше, не допуская образования «земляной» петли, желательно возле входа в измерительный прибор, то есть заземлять со стороны приёмника.

На кабель датчика, прямо поверх изоляции, на расстоянии 4-5 см от клеммы измерительного прибора, желательно защёлкнуть ферритовый фильтр для блокировки возникающих в цеху разнообразных помех по «земле». Такие фильтры производятся под кабели разных диаметров. Фильтры желательно защёлкнуть и на других длинных линиях, например RS-485, на приёмном и передающем устройстве. Если индуктивности одного фильтра недостаточно для надёжного уменьшения уровня помехи, такие фильтры можно защёлкивать последовательно на небольшом расстоянии друг от друга, наращивая тем самым индуктивность до необходимого уровня.

%d1%82%d0%b5%d0%bd%d0%b7%d0%be%d0%bc%d0%b5%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%b8%d0%b5%20%d0%b2%d0%b5%d1%81%d1%8b — со всех языков на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАлтайскийАрабскийАварскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийКаталанскийЧеченскийЧаморроШорскийЧерокиЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийДатскийНемецкийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГалисийскийКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнгушскийИсландскийИтальянскийИжорскийЯпонскийЛожбанГрузинскийКарачаевскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийЛатинскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийМонгольскийМалайскийМальтийскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПуштуПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийРусскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиТамильскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВодскийВьетнамскийВепсскийИдишЙорубаКитайский

Преодолеем кризис вместе, или весы своими руками.

Часть 2. Тензометрические весовые электронные устройства – Публикации – Тензо-М

Авзалов З.Г., ведущий специалист 
Афанасьев В.А., начальник отделения разработки и производства электронных приборов 
Железнов А.А., начальник  отделения разработки и производства тензодатчиков
Киреенко Н.М., Генеральный Директор  ООО  «ТД «Тензо-М»
Сенянский М.В., Генеральный Директор ЗАО «ВИК «Тензо-М» 
Фаворский Д.В., начальник отдела рекламы

 

За окном уже весна. Все мы начинаем понимать, что кризис – это надолго, а жить надо, поэтому работать надо эффективнее, чем раньше. Вторая наша антикризисная публикация поможет нам с Вами повысить свою эффективность. В ней мы продолжим рассказ о том, как своими руками организовать и воплотить в жизнь технологическое взвешивание на базе  ТВЭУ. В предыдущем номере журнала была раскрыта тема электроники ТВЭУ – презентован новый антикризисный продукт – весовой терминал ТВ-003/05Н, имеющий большие возможности при низкой цене. В этом номере мы расскажем о том, как спроектировать ТВЭУ, подобрать для него тензодатчики и узлы их встройки, как грамотно провести калибровку и избежать «детских» ошибок.

Прежде всего, надо сформулировать цель работы – что и зачем мы будем взвешивать, а затем учитывать. Часто собственники и руководители бизнеса стараются учитывать не только количество принимаемого сырья и отпускаемой готовой продукции, но и организовывать учет на промежуточных стадиях технологического процесса. Постараемся изложить процесс «синтеза» технического задания (Т.З.) на создание ТВЭУ в виде нескольких простых шагов.

Шаг 1 – Найдите те точки Вашего технологического процесса, где Вы хотели бы организовать пункты контроля (ПК). В каких емкостях и в каком физическом состоянии находится сырье или полуфабрикат? Это бункера с сыпучим продуктом типа зерно, мука, мел или комбикорм, или это баки и цистерны с маслом, дизельным топливом, молоком, горячим шоколадом  и т.д.?

Шаг 2 – Узнайте каковы пределы изменения массы продукта в емкости? Какова масса тары, т. е. самого бункера или силоса?

Шаг 3 – Нарисуйте схему наполнения-опорожнения емкости и все подходящие к ней, так называемые, «паразитные» связи. К ним относятся присоединенные трубопроводы, подпорные конструкции, межэтажные перекрытия, снеговые и ветровые нагрузки (Рис.1).

Рис.1. Факторы, влияющие на точность взвешивания  ТВЭУ

 

Шаг 4 – Решите для себя какую точность взвешивания Вы хотели бы иметь в каждом пункте контроля. Этот шаг является, пожалуй, самым важным, поскольку именно точность взвешивания определяет эффективность производственного учета. В зависимости от  наибольшего предела взвешивания (НПВ), способа калибровки, количества и несовершенства «паразитных» связей предельная погрешность взвешивания может составлять 0,05… 0,5%.

Шаг 5 – Охарактеризуйте условия работы ТВЭУ с точки зрения агрессивности окружающей среды, влажности, взрывоопасности  и т.д. Воздействует ли на датчики и электронику высокая температура, сильные электромагнитные поля и т. п.?

Первая задача, которую предстоит решить Вашим специалистам – это как встраивать весоизмерительные  датчики. Как правило, решение подсказывает сама жизнь. Если Ваши бункера подвешены, то датчики могут быть встроены в линии  подвеса. Датчики будут работать «на растяжение» и при использовании рекомендованных узлов встройки обеспечивать наивысшую точность. Для таких случаев «Весоизмерительная компания «Тензо-М» серийно производит датчики типа С2А, С2Н и С2 из алюминия, нержавеющей и легированной сталей на нагрузки от 100кг до 20т. (Рис.2).

 

 

Рис.2. Взвешивание емкостей путем подвески их на датчиках типа С2А, С2Н и С2,  работающих на растяжение

Однако, чаще всего, емкости устанавливают на полу и тогда Вы должны подставить датчики под их опоры (Рис.3). Для этих случаев мы серийно производим датчики М50, М70К и М100 из нержавеющей стали на нагрузки от 500кг до 50т и датчики типа МВ из нержавеющей стали на нагрузки до 100т.   Подробные рекомендации по выбору датчиков и силопередающих устройств мы дадим в следующем номере журнала, а сейчас продолжим описание процесса создания ТВЭУ у Вас на предприятии.

 

Рис.3. Встройка датчиков под опоры емкости – наиболее часто используемый способ реализации ТВЭУ

Элементы для построения ТВЭУ Вы приобретаете в компании «Тензо-М», являющейся крупнейшим производителем весоизмерительного оборудования в России. Мы производим все элементы весов и дозаторов – весоизмерительные тензодатчики, узлы их встройки, вторичные электронные приборы (преобразователи) или весовые терминалы (ВТ). Грузоприемные устройства (ГПУ) – платформы, бункера, балки и баки с целью снижения затрат Вам лучше использовать свои. При необходимости, конечно, мы можем изготовить их для Вас тоже.

Продолжим решение примера, начатое в прошлом номере журнала. А именно, взвесим бак с молоком. Решив это задачу, Вы будете круглосуточно контролировать приход молока с ферм и расход его в производство молочных продуктов (шаг 1). Сама цистерна или открытое «корыто» у Вас, конечно же, есть. Это уже экономия. Теперь надо встроить датчики под ее ноги (Рис.4).

 

 

Рис.4. Пример снижения жесткости «паразитных» связей путем вставки гофров для повышения точности ТВЭУ

Вес самой емкости из «нержавейки» составляет, например, 2т. Максимальный вес молока, соответственно, 10т. Итого максимальный вес «брутто»  составит 12 т (Шаг 2). Ближайшее значение НПВ ТВЭУ составляет 15т (см. модельный ряд). Это означает, что цистерну или «корыто» надо устанавливать на 4 датчика по 5 т каждый, поскольку датчики должны иметь запас по перегрузу.

Паразитными связями являются впускной и выпускной трубопроводы, жесткость которых надо снизить до возможного минимума (Шаг 3). Достигается это обычно за счет использования трубопроводов из новых эластичных  материалов или их удлинения путем придания формы петли или змеевика. Иногда устанавливают гофрированные вставки.

Если жесткость подходящих трубопроводов (влияние) будет снижена до ±5 кг, то мы можем рассчитывать на точность взвешивания молока с погрешностью не хуже ±10кг (Шаг 4). Это соизмеримо с погрешностью автомобильных весов, на которых взвешивается молоковоз Вашего поставщика молока! Следует, конечно, пояснить, что получение столь высокой точности взвешивания требует тщательной калибровки ТВЭУ гирями методом прямого нагружения.

Конечно, всех 15т гирь класса точности М1 по ГОСТ 7328 Вам не найти. Такое количество может быть только в областном Центре стандартизации и метрологии, да у нескольких лучших производителей автомобильных и вагонных весов России. Поэтому Вам придется пользоваться методом замещения, который позволит снизить потребность в эталонных гирях в 4 раза, или заказать на «Тензо-М» комплект ТВЭУ с сертификатом о калибровке. Эту работу мы выполняем в заводских условиях на аттестованных эталонных силозадающих машинах.

Исходя из влажных условий эксплуатации и требований гигиены датчики этого ТВЭУ должны быть, конечно, изготовлены из нержавеющей стали (Шаг 5). И обязательно отечественного производства – иначе нам не преодолеть кризис! Скорое всего, это датчики М65 со степенью защиты оболочкой IP68 по ГОСТ 15254.

Мы разобрали простейший пример проектирования ТВЭУ для технологического взвешивания молока в условиях помещения при минимальных «паразитных» связях и отсутствии других осложняющих обстоятельств. Часто этого бывает вполне достаточно для самостоятельного выполнения первой и последующих работ. Однако, как показывает практика, наши заказчики сталкиваются с рядом ситуаций, когда требуется помощь нашего специалиста.

Таким «профессором» по ТВЭУ является наш ведущий инженер Авзалов Зайтун Галеевич, который может проконсультировать Вас по телефону в режиме «горячей» линии, или выехать в командировку для изучения и решения сложного вопроса на месте. Его телефон многоканальный +7 (495) 745-30-30, адрес электронной почты  [email protected].
  
В следующем номере журнала мы рассмотрим вопрос побора датчиков и узлов их встройки для ТВЭУ. Не прощаемся! Звоните и пишите!

Успехов всем нам, Российским аграриям и производственникам, в преодолении кризиса! Вместе мы победим!

Литература:

1. Авзалов З.Г., Афанасьев В.А., Железнов А.А., Киреенко Н.М., Лапшин А.С., Сенянский М.В. Преодолеем кризис вместе, или весы  своими руками! Часть 1.  – «АПК ЮГ», № 3, 2009 г.
2.Киреенко Н.М., Лапшин А.С., Сенянский М.В. Взвешивайте только самыми лучшими весами, потому, что взвешивая Вы считаете свои деньги! – «АПК ЮГ», № 9 (35), 2008 г.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by Тензодатчики

– обзор

Результаты численных и экспериментальных исследований по изучению характеристик турбулентного пограничного слоя на плоской пластине в условиях продувки воздуха (микро) через мелкоперфорированную поверхность приводят к следующему: следующие краткие выводы.

(i)

Использование продувки высокотехнологичной поверхности с малой шероховатостью и максимальными требованиями к качеству и геометрии отверстия является разумным, простым, доступным и надежным способом контроля пристеночного турбулентное течение в аэродинамическом эксперименте и при численном моделировании. В рамках этого подхода можно обеспечить последовательное снижение локальных значений коэффициента поверхностного трения по длине модели; в некоторых случаях снижение достигает 90%. Избежать отрыва пограничного слоя можно даже при высоких C _b , что свидетельствует о больших возможностях этого метода и перспективах его дальнейшего совершенствования.

(ii)

Как и любые другие пассивные методы контроля пограничного слоя, продувка воздухом даже через мелкоперфорированную поверхность не может быть универсальной и не должна оказывать такого же эффекта в широком диапазоне чисел Рейнольдса и продувки. коэффициенты.Легкие газы, такие как гелий или водород, приводили к большему снижению поверхностного трения, чем воздух. Однако практическая реализация контроля легкими газами во многих случаях оказывается трудоемкой и дорогостоящей.

(iii)

Рекомендуется расширить экспериментальную методику, чтобы обеспечить возможность измерения полного аэродинамического сопротивления комбинации «исследуемая конфигурация модели / система подачи воздуха» и иметь возможность напрямую оценивать аэродинамическую эффективность этого способа воздействия на пограничный слой. Прямые измерения силы трения, действующей только на проницаемый образец (например, плавающий элемент), выполненные, например, с помощью тензодатчиков или других весов, не могут считаться полностью подходящим инструментом для таких случаев. Принимая во внимание большую протяженность зоны релаксации C _f ниже по потоку от активной продувочной секции, плавающий элемент должен быть длиннее, чем перфорированный образец.

(iv)

Несмотря на то, что сегодня известны многие аспекты продувки проницаемой перфорированной поверхности, проблема общего характера все еще остается нерешенной; это связано с необходимостью дальнейшего поиска оптимальной геометрии отверстия, пористости, взаимного расположения отверстий и других параметров, а также связи между этими параметрами и характерным масштабом потока.

(v)

Численные результаты качественно правильно отражают изменение локальных параметров турбулентного пограничного слоя над перфорированной поверхностью, включая трение, при наличии продувки воздухом. В то же время дальнейший прогресс в решении этой задачи обеспечивается только за счет разработки более сложных алгоритмов расчета с учетом особенностей взаимодействия микроструй друг с другом и с пограничным слоем, а также релаксационных свойств потока ниже Граница раздела «проницаемая / непроницаемая стена».

(vi)

Многие методы управления турбулентным потоком, в том числе рассмотренный здесь, демонстрируют впечатляющие результаты в лабораторных условиях. Но по ряду причин они не могут быть оперативно внедрены в гражданскую или военную продукцию. Основная причина – различие в применяемых методах исследования, подходах и экспериментальной установке, разные условия эксперимента и разброс результатов. Следующим этапом является крупномасштабное моделирование с широким использованием численных результатов.

(vii)

Эффективность технологии (микро) продувки на борту, например, на самолете, в значительной степени зависит от системы подачи воздуха, оптимизация которой в каждом случае имеет большое значение. Таким образом, заключительное заявление о применимости этой технологии можно сформулировать следующим образом. Если достигнутое снижение лобового сопротивления, эквивалентное экономии топлива, больше, чем паразитная составляющая из-за затрат на дополнительный вес и отвод от двигателя / отвод мощности, то цель обеспечения чистой выгоды на уровне самолета может быть достигнута.

(viii)

С учетом полученных результатов использование микровдува для сверхзвуковых самолетов представляется более предпочтительным. В любом случае наличие пониженного давления на поверхности такого объекта дает благоприятную возможность для достижения максимального эффекта при относительно низком штрафе на обдув. Однако следует иметь в виду, что в этом случае решающим фактором может быть прочность материала. Действительно, с одной стороны, толщина перфорированной стенки т не обязательно должна превышать 6 д .В противном случае гидродинамическое сопротивление за счет продувки воздухом может быть значительно увеличено. С другой стороны, ограничение по прочности материала может появиться, если t ≤6 d .

Тензодатчик

Аэродинамики используют аэродинамические трубы тестировать модели предлагаемых деталей самолетов и двигателей. Во время теста модель помещается в тестовая секция туннеля, и воздух проходит мимо модели. Различные типы тестов можно проводить в аэродинамической трубе.Некоторые тесты проводятся для непосредственного измерения аэродинамических характеристик. силы и моменты на модели. Самым основным типом инструментов, используемых в этом типе тестирования, является баланс сил. Чтобы измерить силу, мы используем какой-то тип механический или электрическая система , выход которой изменяется при приложении силы к системе. В современных аэродинамических трубах обычно используются электрические тензодатчики от до определить силы на модели. Несколько датчики можно использовать для определения всех трех сил и трех моментов. На этой странице мы рассмотрим работу тензодатчика .

Как показано на рисунке, тензодатчик состоит из длинного тонкого электрического провода, который петли назад и вперед и надежно прикреплены к куску материала, называемого подложкой . Когда к подложке прикладывается сила F , подложка и прикрепленный провод растянуты. На рисунке растяжение сильно преувеличено; относительный размер Тензодатчик показан на картинке посередине рисунка.По мере натяжения проволоки длина l увеличена, а площадь поперечного сечения A уменьшена. В электрическое сопротивление R в проводе определяется по формуле:

R = (rho * l) / А

где rho – удельное сопротивление материала проволоки. Удельное сопротивление является обратной величиной проводимость материала. Растягивание проволоки приводит к увеличению сопротивления. Во время работы на датчик подается постоянное известное напряжение В, . ток и через манометр измеряется циферблатом в комната управления. Из Закон Ома для электрической цепи ток зависит от напряжения и сопротивления

я = V / R

Растяжение провода изменяет сопротивление провода, что изменяет выходной ток цепи. После калибровки с использованием известной силы выходной ток обратно пропорционален. к приложенной силе F .

я ~ 1 / F

Теперь у нас есть инструмент, который можно использовать для измерения силы в любом внешний или внутренний баланс.Однако есть некоторые условия, которые необходимо тщательно контролировать, чтобы точное измерение силы. Сделано предположение, что растяжение проволоки такое же, как и растяжение подложки. Это верно только до тех пор, пока провод жестко прикреплен к подложке. Необходимо соблюдать осторожность при строительстве, эксплуатации и обращении. датчика, чтобы гарантировать, что провод остается прикрепленным к подложке. Подложку и проволоку также можно «растянуть» путем нагрева элемента.Перемена по длине провода за счет нагрева регистрируется как приложенная сила, когда никакая сила не прилагается. Для устранения температурного воздействия на манометре к модели обычно прикрепляют несколько манометров. Схема моста Уитстона. Работа Схема моста Уитстона приведена на другой странице.

---

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Тензодатчик Весы – Измерения – Исследования

Версия для печати

Шестикомпонентные внутренние тензодатчики с ременной подвеской для Т-106 WT

ЦАГИ имеет большой опыт создания многокомпонентных тензометрических весов для измерения аэродинамических нагрузок.По своим характеристикам балансировки не уступают высшим зарубежным аналогам. Институт обладает уникальной технологией проектирования, изготовления, наладки и метрологического обеспечения этих весов.

С середины сороковых годов ХХ века разработано более 300 тензодатчиков. На этих весах проводятся испытания в аэродинамической трубе всех типов современных и перспективных отечественных и зарубежных самолетов. Среди наших клиентов компании из США, Бразилии, Франции, Китая и других стран.

Основные типы тензометрических весов

Согласно постановке задачи, условиям эксплуатации и специфике испытаний следует выделить следующие типы тензодатчиков в аэродинамической трубе:

Весы тензометрические
• с высокой точностью и широким диапазоном измеряемых нагрузок (1… 6000) кгс для транссонусных аэродинамических труб непрерывного и периодического действия;
Весы тензометрические
• с высокой быстродействием (время измерения от 0,005 с) для гиперзвуковых импульсных и ударных аэродинамических труб;
Весы тензометрические
• с широким диапазоном рабочих температур (температура торможения до 3000 К) для гиперзвуковых высокотемпературных аэродинамических труб;
Весы тензометрические
• для измерения малых нагрузок в вакуумных аэродинамических трубах;
Весы тензодатчики шестикомпонентные вращающиеся
• со скоростью вращения до 6000 об / мин для исследования роторов;
Весы тензометрические
• с внутренним и внешним размещением чувствительных элементов для всех типов аэродинамических труб;
Шестикомпонентные внутренние тензодатчики
• с ременной подвеской.

Специальные функции, использованные для разработки технологии

• Вычислительная система на основе метода конечных элементов и проектировщики САПР были созданы для расчета и анализа напряженно-деформированного состояния баланса на этапе проектирования.
• При изготовлении тензометрических весов используется специальный производственный комплекс, включающий электроэрозионные станки и оборудование для наклеивания тензодатчиков и сборки тензодатчиков.
• Создан комплекс эталонных стендов для метрологических исследований, поверки и калибровки тензометрических весов.Эти испытательные стенды снабжены прецизионным измерительным оборудованием, обеспечивающим диапазон измерения подъемной силы от 10 до 40000 Н и погрешность 0,05… 0,1% в относительном диапазоне.

Измерение деформации тензодатчиками

Деформацию можно измерить несколькими методами, но наиболее распространенным является тензодатчик. Электрическое сопротивление тензодатчика изменяется пропорционально величине напряжения в устройстве. Самым распространенным тензодатчиком является металлический тензодатчик.Металлический тензодатчик состоит из очень тонкой проволоки или, чаще, металлической фольги, расположенной в виде сетки. Сетчатый рисунок максимизирует количество металлической проволоки или фольги, подверженной деформации в параллельном направлении. Сетка приклеивается к тонкой основе, называемой держателем, которая прикрепляется непосредственно к образцу для испытаний. Таким образом, напряжение, испытываемое испытуемым образцом, передается непосредственно на тензодатчик, который реагирует линейным изменением электрического сопротивления.

Рисунок 3. Электрическое сопротивление металлической сетки изменяется пропорционально степени деформации испытательного образца.

Основным параметром тензорезистора является его чувствительность к деформации, количественно выражаемая как коэффициент измерения (GF). GF – это отношение частичного изменения электрического сопротивления к частичному изменению длины или деформации:

GF для металлических тензодатчиков обычно составляет около 2. Фактический GF конкретного тензодатчика можно получить у поставщика датчика или в документации по датчику.

На практике измерения деформации редко включают величины, превышающие несколько миллиштренов (например, 10 ^-3 ). Следовательно, чтобы измерить деформацию, вы должны точно измерить очень небольшие изменения сопротивления. Например, предположим, что испытуемый образец подвергается деформации в 500 мэ. Тензорезистор с GF 2 показывает изменение электрического сопротивления всего на 2 (500 x 10 ^-6 ) = 0,1%. Для манометра на 120 Ом это изменение составляет всего 0,12 Ом.

Для измерения таких небольших изменений сопротивления конфигурации тензодатчиков основаны на концепции моста Уитстона.Общий мост Уитстона, показанный на рисунке 4, представляет собой сеть из четырех резистивных плеч с напряжением возбуждения V _EX , которое прикладывается к мосту.

Рис. 4. Тензодатчики сконфигурированы в схемах моста Уитстона для обнаружения небольших изменений сопротивления.

Мост Уитстона является электрическим эквивалентом двух параллельных цепей делителя напряжения. R ₁ и R ₂ составляют одну схему делителя напряжения, а R ₄ и R ₃ составляют вторую схему делителя напряжения.Выходной сигнал моста Уитстона, Vo , измеряется между средними узлами двух делителей напряжения.

Из этого уравнения видно, что когда R ₁ / R ₂ = R ₄ / R ₃ , выходное напряжение В _O равно нулю. В этих условиях считается, что мост уравновешен. Любое изменение сопротивления в любом плече моста приводит к ненулевому выходному напряжению.Следовательно, если вы замените R ₄ на рис. 4 активным тензодатчиком, любые изменения сопротивления тензодатчика приведут к дисбалансу моста и получению ненулевого выходного напряжения, которое является функцией деформации.

Тензодатчики в аэродинамической трубе

Для измерения и анализа сил и моментов, действующих по всем трем осям (x, y, z) на испытательных моделях самолетов в аэродинамической трубе, требуются специальные весы высочайшей точности, которые могут выдерживать самые суровые условия испытаний.

Такие весы специально изготавливаются путем установки тензодатчиков (SG), предлагая множество преимуществ: компактность, простоту установки, возможности дистанционного измерения, надежность и т. Д.

Оригинальные весы для испытываемых моделей самолетов в сверхзвуковой аэродинамической трубе показан на рисунке. Осевое усилие измеряется четырьмя короткими боковыми рычагами, расположенными близко к середине внутренней части баланса. Остальные пять компонентов измеряются в двух симметричных секциях, каждая из которых представляет собой кожух с тремя балками.Эта сложная структура была разработана с помощью анализа методом конечных элементов ; на компьютере были рассчитаны нагрузки от 722 изопараметрических элементов и смещения 1536 узлов.

Эластичный хвостовик весов был изготовлен с максимально возможной точностью путем электроэрозии из цельного куска ARMCO17-4 PH и подвергнут металлургической обработке для обеспечения допустимого предела прочности на разрыв более 400 МПа (Н / мм 2). Его длина 353 мм, диаметр 50,8 мм.

Ввиду двух противоречащих друг другу требований, выбор пал на фольговые тензодатчики HBM серии Y со следующими стандартными сопротивлениями: 120 Ом с учетом ограниченного пространства; 350 Ом с учетом полного питания (не более 5 В) шести мостов Уитстона с четырьмя или восемью активными тензодатчиками.

Комплексный механический и электрический анализ был проведен в отношении оптимального способа крепления тензодатчиков к весам аэродинамической трубы с целью повышения чувствительности и компенсации возмущающих воздействий.Для дополнительной защиты использовался прозрачный укрывной материал SG 250 компании HBM.

Первоначальные испытания на стабильность и чувствительность тензодатчиков были выполнены HBM с использованием простой версии многоканального измерительного усилителя KWS-6T / 5, который, несмотря на свой возраст, все еще отлично работает.

Весы были затем подключены через стандартный интерфейс к системе сбора данных HBM на тризонической аэродинамической трубе.

Это интегральное решение предлагает наилучшее соотношение между емкостью и объемом, поскольку взаимодействие между силами и / или моментами точно задается калибровкой.Максимальные рабочие нагрузки для отдельных компонентов следующие:

Усилия:

• осевое X = 2850 Н
• поперечное Y = 9650 Н
• нормальное Z = 14700 Н

Моменты:

• Ролик l = 320 Нм
• Шаг m = 820 Нм
• Угол поворота n = 760 Нм

Dr.-Ing. Дан-Михай Стефанеску – руководитель отдела метрологии и приборостроения Румынского института аэрокосмических исследований «Эли Карафоли» в Бухаресте, чрезвычайный член VDE и румынский представитель IMEKO TC-3 (измерение силы, массы и крутящего момента).

тензодатчики, как это работает?

Тензодатчик – это датчик, сопротивление которого зависит от приложенной силы; Он преобразует силу, давление, натяжение, вес и т. Д. В изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить. Когда к неподвижному объекту прикладываются внешние силы, возникают напряжение и деформация. Напряжение определяется как внутренние силы сопротивления объекта, а деформация определяется как возникающие смещение и деформация.

Тензодатчик – один из важнейших инструментов электроизмерительной техники, применяемой для измерения механических величин.Как указывает их название, они используются для измерения деформации. Технический термин «деформация» состоит из деформации растяжения и сжатия, различающихся положительным или отрицательным знаком. Таким образом, тензодатчики можно использовать для измерения расширения, а также сжатия.

Напряжение тела всегда вызвано внешним или внутренним воздействием. Деформация может быть вызвана силами, давлением, моментами, теплом, структурными изменениями материала и т.п. Если выполняются определенные условия, количество или значение влияющей величины может быть получено из измеренного значения деформации. Эта функция широко используется в экспериментальном анализе напряжений. Экспериментальный анализ напряжений использует значения деформации, измеренные на поверхности образца или детали конструкции, для определения напряжения в материале, а также для прогнозирования его безопасности и долговечности. Специальные преобразователи могут быть разработаны для измерения сил или других производных величин, например моментов, давлений, ускорений, смещений, вибраций и других. Преобразователь обычно содержит чувствительную к давлению диафрагму с прикрепленными к ней тензодатчиками.

Подробнее о тензодатчиках

Прецизионные тензодатчики общего назначения
Прецизионные тензодатчики общего назначения представляют собой инкапсулированные тензодатчики из константановой фольги, предлагаемые в большом количестве моделей для научного, промышленного и экспериментального анализа напряжений. Эти прецизионные тензодатчики могут использоваться для экспериментального анализа напряжений, мониторинга промышленного оборудования или различных научных приложений. В разделе «Тензодатчики общего назначения» вы найдете образцы тензодатчиков рядом с номерами деталей, чтобы вы могли видеть геометрию тензодатчика.Габаритные размеры также представлены в единицах СИ (метрическая система, мм) и стандартная система США (английский язык, дюймы). Прецизионные тензодатчики общего назначения предлагаются в линейных моделях, образцах с двойной параллельной сеткой, тройниковых розетках (0/90 °), прямоугольных или дельтовидных (45 ° или 60 °), штабелированных или плоских розетках и на сдвигах.

Тензодатчики качества преобразователя
Тензодатчики качества преобразователя предназначены для клиентов, которые производят преобразователи или аналогичные чувствительные устройства. Тензодатчики, соответствующие качеству преобразователя, имеют более жесткие допуски на размеры трима держателя, что позволяет при необходимости использовать край держателя для выравнивания тензодатчика.Они также имеют более жесткие допуски на номинальные значения сопротивления. Эти датчики могут быть настроены на ползучесть в соответствии со спецификациями производителя преобразователя, а также могут быть настроены в соответствии с уникальными требованиями преобразователя. Они также являются отличными стандартными приборами для экспериментального анализа напряжений и / или проектов проверки деформации.

СООБРАЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ ДАТЧИКА

1. Калибр Длина
2. Количество датчиков в шаблоне шаблона
3. Расположение калибров по шаблону
4. Сопротивление сети
5. Чувствительный к деформации сплав
6. Несущий материал
7. Ширина колеи
8. Язычок под пайку, тип
9. Конфигурация выступа под пайку
10. Наличие

Тензодатчики Karma
Компания Omega предлагает полную линейку тензодатчиков Karma.Тензодатчики Karma могут использоваться для различных статических и динамических приложений. Тензодатчики Karma используются для датчиков, где требуется долговременная стабильность или использование при более высоких температурах. При использовании при комнатной температуре для измерения статической деформации преобразователь будет иметь очень хорошую стабильность в течение месяцев или даже лет. Тензодатчики Karma также предлагаются для измерения статической деформации в широком диапазоне температур от -75 до 200 ° C (от -100 до 392 ° F) из-за их хорошей линейности в этом широком диапазоне температур.Тензодатчики Karma часто используются в конструкциях датчиков, рассчитанных на усталость. Усталостная долговечность сплава Karma, как правило, намного лучше, чем у константана, поэтому датчики, использующие тензодатчики Karma, обеспечивают хороший усталостный ресурс. Karma – это никель-хромовый сплав, который был выбран в качестве материала для тензодатчиков из-за его способности компенсировать модуль упругости, что способствует значительному уменьшению сдвига диапазона в конструкции преобразователя. Для сплавов Karma коэффициент толщины имеет тенденцию уменьшаться с повышением температуры. Этот эффект уменьшения модуля упругости приведет к уменьшению сдвига пролета. У сплавов Karma есть недостатки, например, их сложно паять без специальных флюсов. У OMEGA есть решение. Мы устранили эту проблему, предложив наши тензодатчики Karma с медными контактными площадками под пайку. Никаких специальных флюсов или процедур не требуется.

Тензорезисторы из фольги со скреплением
Первый тензодатчик с металлической проволокой был разработан в 1938 году. Тензодатчик из металлической фольги состоит из сетки из проволочной нити (резистора) приблизительно с нулевым сопротивлением.001 дюйм (0,025 мм) толщиной, приклеивается непосредственно к деформируемой поверхности тонким слоем эпоксидной смолы. Когда к поверхности прикладывается нагрузка, результирующее изменение длины поверхности передается на резистор, и соответствующая деформация измеряется в единицах электрического сопротивления фольги, которое изменяется линейно с деформацией. Диафрагма из фольги и адгезивный связующий агент должны работать вместе, передавая напряжение, в то время как адгезив также должен служить в качестве электрического изолятора между сеткой из фольги и поверхностью. При выборе тензодатчика необходимо учитывать не только деформационные характеристики датчика, но также его стабильность и температурную чувствительность. К сожалению, наиболее желательные материалы для тензодатчиков также чувствительны к колебаниям температуры и имеют тенденцию изменять сопротивление по мере старения. Для кратковременных применений это может не быть серьезной проблемой, но для непрерывных промышленных измерений необходимо включать компенсацию температуры и дрейфа.

Выберите подходящий тензодатчик

Прецизионные тензодатчики
Прецизионные датчики с присоединенным изолированным проводом длиной 1 или 3 м для упрощения установки.Манометры серии KFH доступны в линейных формах, тройниковых розетках или плоских розетках 0/45/90.

Учить больше

Тензодатчики для приложений сдвига или крутящего момента
Полумостовые тензодатчики для приложений сдвига или крутящего момента. Их прочная конструкция, надежность и гибкость делают их подходящими для высокоточных статических и динамических преобразователей.

Учить больше

Сверхдлинная сетка для неоднородных материалов
Тензодатчики с очень длинной сеткой для измерения деформации в неоднородных материалах (т.е.е. Бетон, наполненные пластмассы и т. Д.)

Учить больше

Часто задаваемые вопросы

Цепи измерения тензодатчиков
Для измерения деформации с помощью тензодатчика сопротивления, он должен быть подключен к электрической цепи, способной измерять мельчайшие изменения сопротивления, соответствующие деформации. В тензодатчиках обычно используются четыре элемента тензодатчика, которые электрически соединены и образуют мостовую схему Уитстона.На рисунке показана типичная диаграмма тензодатчика. Мост Уитстона – это схема с разделенным мостом, используемая для измерения статического или динамического электрического сопротивления. Выходное напряжение моста Уитстона выражается в выходных милливольтах на входной вольт. Схема Уитстона также хорошо подходит для температурной компенсации. Количество активных тензодатчиков, которые необходимо подключить к мосту, зависит от области применения. Например, может быть полезно соединить датчики, которые находятся на противоположных сторонах балки, один при сжатии, а другой при растяжении.В такой конфигурации можно эффективно удвоить выходную мощность моста при той же деформации. В установках, где все рычаги подсоединены к тензодатчикам, температурная компенсация выполняется автоматически, поскольку изменение сопротивления (из-за колебаний температуры) будет одинаковым для всех плеч моста.

Тензодатчики по индивидуальному заказу
Компания OMEGA может изготавливать тензодатчики по индивидуальному заказу. Мы понимаем, что нашим клиентам может потребоваться нестандартный узор, изготовленный в соответствии с их спецификациями. Пользовательские тензодатчики могут быть разработаны для упрощения установки тензодатчиков для конкретного применения или для среды с ограниченным пространством.Если вы не можете найти то, что вам нужно в нашем стандартном ассортименте, сообщите нам об этом. Мы можем настроить ваш тензодатчик в соответствии с вашими потребностями, в том числе:

• Изменить стандартный шаблон датчика
• Создание пользовательского шаблона калибра
• Установите несколько манометров на общий держатель
• Обеспечьте нестандартную длину кабеля
• Использовать нестандартный материал
• Переставьте контактные площадки для пайки или обеспечьте дополнительные точки подключения
• Изготовление обрезков определенного размера или формы для устранения препятствий

Мы можем предоставить индивидуальные характеристики ползучести в соответствии с вашим пружинным элементом, чтобы максимизировать производительность вашего датчика.Наша команда будет работать с вами над повышением или понижением компенсации ползучести в зависимости от результатов ваших испытаний. OMEGA может предоставить 1/2 или полные мосты Уитстона или индивидуальные розетки. Мы стремимся сделать покупку нестандартного тензодатчика быстрой и простой. Просто отправьте OMEGA свой индивидуальный чертеж вместе с вашими спецификациями и требуемым количеством тензодатчиков. Команда OMEGA будет работать с вами над вашим приложением и предоставить расценки на специальные тензодатчики. Мы можем изготовить контрольные образцы нестандартных калибров всего за 2 недели.С объемами производства вскоре после этого. Для вашего тензодатчика будет создан индивидуальный номер детали, чтобы сделать заказ в будущем быстрым и легким.

Техническое обучение Техническое обучение Просмотреть эту страницу на другом языке или в другом регионе

Как работает мост Уитстона для тензодатчиков?

Чтобы измерить деформацию с помощью тензодатчика сопротивления, он должен быть подключен к электрической цепи, способной измерять мельчайшие изменения сопротивления, соответствующие деформации.В тензодатчиках обычно используются четыре элемента тензодатчика, электрически соединенные для формирования мостовой схемы Уитстона (рис. 2-6).

Мост Уитстона – это схема с разделенным мостом, используемая для измерения статического или динамического электрического сопротивления. Выходное напряжение схемы моста Уитстона выражается в выходных милливольтах на входной вольт. Схема Уитстона также хорошо подходит для температурной компенсации.

Уравнение моста Уитстона: если R1, R2, R3 и R4 равны, а напряжение VIN приложено между точками A и C, то выходной сигнал между точками B и D не будет показывать разность потенциалов.Однако, если R4 изменить на некоторое значение, которое не равно R1, R2 и R3, мост станет несимметричным, и на выходных клеммах появится напряжение. В так называемой конфигурации G-моста датчик переменной деформации имеет сопротивление Rg, в то время как другие плечи представляют собой резисторы фиксированного значения.
Однако датчик может занимать одно, два или четыре плеча моста Уитстона, в зависимости от области применения. Общая деформация или выходное напряжение цепи (VOUT) эквивалентно разнице между падением напряжения на R1 и R4, или Rg. Это также можно записать как:

Подробнее см. Рисунок 2-6. Мост считается сбалансированным, если R1 / R2 = Rg / R3 и, следовательно, VOUT равен нулю.
Любое небольшое изменение сопротивления тензодатчика приведет к нарушению баланса моста, что сделает его пригодным для определения деформации. Когда мост настроен так, что Rg является единственным активным тензодатчиком, небольшое изменение Rg приведет к выходному напряжению с моста. Если калибровочный коэффициент равен GF, измерение деформации связано с изменением Rg следующим образом:

Количество активных тензодатчиков, которые необходимо подключить к мосту, зависит от области применения.Например, может быть полезно соединить датчики, которые находятся на противоположных сторонах балки, один при сжатии, а другой при растяжении. В такой конфигурации можно эффективно удвоить выходную мощность моста при той же деформации. В установках, где все рычаги подсоединены к тензодатчикам, температурная компенсация тензодатчиков выполняется автоматически, поскольку изменение сопротивления из-за колебаний температуры будет одинаковым для всех плеч моста Уитстона.
В четырехэлементном мосту Уитстона обычно два датчика соединены при сжатии и два при растяжении.Например, если R1 и R3 находятся в состоянии растяжения (положительное), а R2 и R4 – в состоянии сжатия (отрицательное), то выходной сигнал будет пропорционален сумме всех деформаций, измеренных по отдельности. Для датчиков, расположенных на соседних опорах, мост становится неуравновешенным пропорционально разнице в деформации. Для манометров на противоположных опорах мост уравновешивается пропорционально сумме деформаций. Независимо от того, измеряется ли деформация изгиба, осевая деформация, деформация сдвига или деформация кручения, устройство тензодатчика будет определять соотношение между выходной мощностью и типом измеряемой деформации.Как показано на рис. 2-6, если положительная деформация растяжения возникает на датчиках R2 и R3, а отрицательная деформация испытывается на датчиках R1 и R4, общий выходной сигнал, VOUT, будет в четыре раза больше сопротивления одного датчика. В этой конфигурации компенсируются температурные изменения измерителя пятна.

Схема моста Шеврон

Шевронный мост показан на Рисунке 2-7. Это многоканальная схема, которая служит для компенсации изменений сопротивлений перемычек путем их периодического переключения.Здесь четыре позиции каналов используются для переключения цифрового вольтметра (DVM) между конфигурациями G-моста (один активный датчик) и H-моста (два активных датчика). Измерительное устройство DVM всегда разделяет источник питания и внутренний H-мост. Эта конструкция наиболее популярна для измерения деформации вращающихся машин, где она может уменьшить количество требуемых контактных колец.

Четырехпроводная омическая цепь

Хотя схема моста Уитстона является одним из самых популярных методов измерения электрического сопротивления, можно использовать и другие методы.Основным преимуществом четырехпроводной омической схемы является то, что подводящие провода не влияют на измерение, поскольку напряжение регистрируется непосредственно на элементе тензодатчика.

Установка четырехпроводной омической схемы может состоять из вольтметра, источника тока и четырех выводных резисторов R1, соединенных последовательно с измерительным резистором Rg (рисунок 2-8). Вольтметр подключается к клеммам измерения сопротивления DVM, а источник тока подключается к клеммам источника сопротивления DVM.Для измерения величины деформации в цепь подается слабый ток (обычно один миллиампер). В то время как вольтметр измеряет падение напряжения на Rg, абсолютное значение сопротивления вычисляется мультиметром на основе значений тока и напряжения.
Измерение обычно выполняется, сначала измеряя значение сопротивления датчика в ненапряженном состоянии, а затем выполняя второе измерение с приложенной деформацией. Разница в измеренных сопротивлениях датчика, деленная на сопротивление без деформации, дает дробное значение деформации.Это значение используется с калибровочным коэффициентом (GF) для расчета деформации.
Четырехпроводная схема также подходит для автоматической компенсации смещения напряжения. Напряжение сначала измеряется при отсутствии тока. Это измеренное значение затем вычитается из показания напряжения при протекании тока. Полученная разность напряжений затем используется для вычисления сопротивления датчика. Из-за своей чувствительности четырехпроводные тензодатчики обычно используются для измерения низкочастотных динамических деформаций. При измерении деформаций более высоких частот необходимо усилить выходной сигнал моста.Эта же схема также может использоваться с полупроводниковым тензометрическим датчиком и высокоскоростным цифровым вольтметром. Если чувствительность ДВМ составляет 100 микровольт, источник тока – 0,44 миллиампера, сопротивление тензометрического элемента – 350 Ом и его коэффициент измерения – 100, то разрешающая способность измерения составит 6 микродеформаций.

Цепь постоянного тока

Сопротивление можно измерить, возбуждая мост постоянным напряжением или источником постоянного тока.Поскольку R = V / I, если либо V, либо I остается постоянным, другой будет изменяться в зависимости от сопротивления. Можно использовать оба метода.
Хотя нет теоретических преимуществ использования источника постоянного тока (рис. 2-9) по сравнению с постоянным напряжением, в некоторых случаях выход моста будет более линейным в системе постоянного тока. Кроме того, если используется источник постоянного тока, отпадает необходимость в измерении напряжения на мосту; следовательно, к тензодатчику необходимо подключить только два провода.
Цепь постоянного тока наиболее эффективна при измерении динамической деформации. Это связано с тем, что, если динамическая сила вызывает изменение сопротивления тензодатчика (Rg), можно измерить изменяющуюся во времени составляющую выходного сигнала (VOUT), в то время как медленно меняющиеся эффекты, такие как изменение сопротивления выводов из-за температуры варианты будут отклонены. Используя эту конфигурацию, температурный дрейф становится практически незначительным.

Применение и установка

Выход цепи тензодатчика представляет собой сигнал напряжения очень низкого уровня, требующий чувствительности 100 микровольт или выше. Низкий уровень сигнала делает его особенно восприимчивым к нежелательным шумам от других электрических устройств. Емкостная связь, вызванная слишком близким расположением выводных проводов к силовым кабелям переменного тока или токами заземления, является потенциальным источником ошибок при измерении деформации. Другие источники ошибок могут включать в себя магнитно-индуцированные напряжения, когда выводные провода проходят через переменные магнитные поля, паразитные (нежелательные) контактные сопротивления выводных проводов, нарушение изоляции и эффекты термопары на стыке разнородных металлов.Сумма таких помех может привести к значительному ухудшению качества сигнала.

Экранирование

Большинство проблем с электрическими помехами и шумом можно решить путем экранирования и защиты. Экран вокруг проводов измерительных выводов улавливает помехи и может также уменьшить любые ошибки, вызванные ухудшением изоляции. Экранирование также защитит измерение от емкостной связи. Если измерительные провода проложены рядом с источниками электромагнитных помех, такими как трансформаторы, скручивание проводов сведет к минимуму ухудшение сигнала из-за магнитной индукции.При скручивании провода индуцированный магнитным потоком ток инвертируется, и области, которые пересекает магнитный поток, компенсируются. В промышленных процессах практически без исключения используются скрученные и экранированные подводящие провода.

Охранник

Защита самого оборудования так же важна, как и экранирование проводов. Ограждение представляет собой коробку из листового металла, окружающую аналоговую схему и соединенную с экраном. Если токи заземления протекают через тензометрический элемент или его подводящие провода, схема моста Уитстона не может отличить их от потока, создаваемого источником тока.Защита гарантирует, что клеммы электрических компонентов имеют одинаковый потенциал, что предотвращает протекание постороннего тока.
Подключение защитного провода между испытуемым образцом и отрицательной клеммой источника питания обеспечивает дополнительный путь тока вокруг измерительной цепи. При размещении защитного провода на пути тока, вызывающего ошибку, все задействованные элементы (т. Е. Плавающий источник питания, тензодатчик, все другое измерительное оборудование) будут иметь тот же потенциал, что и испытательный образец.Используя скрученные и экранированные подводящие провода и интегрируя цифровые видеомагнитофоны с защитой, можно практически устранить ошибку синфазного шума.

Эффекты отведений

Тензодатчики иногда устанавливают на расстоянии от измерительного оборудования. Это увеличивает вероятность ошибок из-за колебаний температуры, снижения чувствительности свинца и изменения сопротивления провода. В двухпроводной установке (Рисунок 2-10A) два провода соединены последовательно с тензодатчиком, и любое изменение сопротивления подводящего провода (R1) будет неотличимо от изменений сопротивления тензодатчика. (Rg).
Чтобы скорректировать эффект отведения проволоки, можно ввести дополнительный третий вывод к верхнему плечу моста, как показано на Рисунке 2-10B. В этой конфигурации провод C действует как измерительный провод, по которому не течет ток, а провода A и B находятся на противоположных сторонах моста. Это минимально приемлемый метод подключения тензодатчиков к мосту, чтобы по крайней мере частично устранить влияние ошибок удлинительного провода. Теоретически, если подводящие провода к датчику имеют одинаковое номинальное сопротивление, одинаковый температурный коэффициент и поддерживаются при одинаковой температуре, достигается полная компенсация.В действительности провода изготавливаются с допуском около 10%, а трехпроводная установка не исключает полностью двухпроводных ошибок, но снижает их на порядок. Если желательно дальнейшее улучшение, следует рассмотреть вариант четырехпроводной установки с компенсацией смещения (рисунки 2-10C и 2-10D).
В двухпроводных установках погрешность, вызванная сопротивлением выводного провода, является функцией отношения сопротивлений R1 / Rg. Ошибка вывода обычно не имеет значения, если сопротивление выводного провода (R1) мало по сравнению с сопротивлением датчика (Rg), но если сопротивление выводного провода превышает 0. 1% от номинального сопротивления датчика, этот источник погрешности становится значительным. Поэтому в промышленных приложениях длину подводящих проводов следует минимизировать или исключить, располагая преобразователь непосредственно у сенсора.

Температура и манометрический коэффициент

Чувствительные к деформации материалы, такие как медь, изменяют свою внутреннюю структуру при высоких температурах. Температура может изменить не только свойства элемента тензодатчика, но также может изменить свойства основного материала, к которому прикреплен тензодатчик.Различия в коэффициентах расширения материала датчика и основного материала могут привести к изменению размеров чувствительного элемента. Следовательно, потребуется схема температурной компенсации.
Расширение или сжатие тензометрического элемента и / или основного материала приводит к ошибкам, которые трудно исправить. Например, изменение удельного сопротивления или температурного коэффициента сопротивления тензометрического элемента изменяет нулевую точку отсчета, используемую для калибровки устройства.