In varie sfere moderne dell'attività umana, è necessario controllare diverse strutture misurando i parametri e lo stato attuale di questo elemento. I sensori estensimetrici sono assistenti indispensabili in questa materia.
Le tecnologie leader utilizzano sempre più spesso gli estensimetri elettronici, tra i quali i modelli di dispositivi resistenti alla deformazione sono i più ampiamente utilizzati. Gli elementi estensimetrici possono misurare peso, forza, pressione, movimento, ecc.
Gli estensimetri sono ampiamente utilizzati per bilance, macchine industriali, motori vari, utilizzati nel settore edile e in molti altri settori.
Tipi di sensori
In vari settori, viene utilizzata un'ampia varietà di trasduttori estensimetrici. Esistono i seguenti tipi di dispositivi:
- strumenti di misurazione della forza - i sensori scansionano i cambiamenti nei parametri di forza e carico;
- dispositivi per misurare la proiezione dell'accelerazione - accelerometri;
- mezzi di misurazione per spostare i materiali di prova;
- dispositivi di pressione estensimetrica – caratterizzati dal controllo dei parametri di pressione di vari elementi in diversiambienti;
- trasduttori di coppia di deformazione.
Per le bilance, le celle di carico sono l'elemento strutturale più tipico. A seconda dell'applicazione della struttura della superficie di ricezione del carico, vengono utilizzati i seguenti tipi di sensori:
- dispositivi di tipo console;
- strumenti di misura a forma di lettera latina S;
- celle di carico a forma di disco;
- Dispositivi di misurazione che ricordano vagamente la forma di un barile.
Esiste una classificazione degli estensimetri di misura, a seconda delle caratteristiche del progetto: l'elemento di sensibilità. Il materiale di partenza definisce i seguenti modelli:
- filo - creato sotto forma di filo, il materiale è nicromo bicomponente, composto elementare fechral, lega termostabile costantana;
- estensimetri in lamina - utilizzare strisce sottili di lamina;
- sensori a semiconduttore - realizzati con elementi chimici come silicio, gallio, germanio.
Principio di funzionamento
Il principio del dispositivo si basa sull'effetto tensore. La sua essenza sta nel cambiare la resistenza di lavoro degli elementi semiconduttori durante la loro tensione o compressione - deformazione meccanica.
Gli estensimetri sono un insieme costruttivo di estensimetri, che ha un punto comunicativo sul pannello. Quest'ultimo è collegato al materiale per la misurazione. Schema funzionale di funzionamentoestensimetro è che c'è un impatto sull'elemento di sensibilità. Il dispositivo è collegato a una fonte di alimentazione tramite prese elettriche a contatto con la piastra sensibile.
I punti di contatto sono caratterizzati dalla presenza di tensione costante. La cella di carico rileva il pezzo attraverso uno speciale substrato. La massa di materiale interrompe il circuito a causa di distorsioni deformative. Il processo risultante viene trasformato in un segnale di corrente elettrica.
Il sensore di pressione estensimetrico viene spesso utilizzato con estensimetri AC. In questo sistema viene eseguita la modulazione di ampiezza della tensione, che viene alimentata direttamente ai sensori del trasduttore.
Dispositivo cella di carico
Lo strumento di misura della deformazione è composto da:
- elemento elastico;
- estensimetro;
- caso del dispositivo;
- connettore sigillato.
Sotto l'elemento elastico si intende un corpo che assume il carico. È realizzato principalmente con acciai speciali che sono stati preventivamente trattati termicamente. Ciò ha un impatto sull'ottenimento di letture stabili. La forma di produzione è presentata sotto forma di asta, anello o console. La struttura del bar è più richiesta e diffusa.
Un estensimetro è un assieme di resistori a filo o lamina incollato a un'asta. Questa parte del sensore estensimetrico cambia la sua resistenza rispetto alla deformazione dell'asta e la distorsione della deformazione, a sua volta, è proporzionale acarico.
Il corpo del misuratore protegge la struttura interna da ogni tipo di danno meccanico, compresi gli effetti negativi dell'ambiente. L'alloggiamento è conforme allo standard internazionale e ha varie forme.
Il connettore ermeticamente sigillato è necessario per comunicare il sensore con apparecchiature aggiuntive (bilance, amplificatori, ecc.) tramite un cavo. Esistono vari schemi di connessione. Le caratteristiche di progettazione di alcune celle di carico prevedono la sostituzione del cavo.
Sensori di misurazione della forza
I sensori di forza di deformazione hanno un altro nome comune: dinamometri. Questi strumenti di misura sono parte integrante dell'apparecchiatura di pesatura. La loro necessità difficilmente può essere sopravvalutata, poiché funzionano in tutti i sistemi tecnologici automatizzati di qualsiasi produzione. Sono stati utilizzati in agricoltura, medicina, metallurgia, industria automobilistica, ecc.
In questo metodo di misurazione si verificano molte manipolazioni e, in base a ciò, si distinguono diversi tipi di celle di carico:
- tattile - suddiviso in trasduttori di sforzo, slittamento e tocco;
- resistivo - utilizzare un estensimetro e avere un segnale di uscita lineare;
- piezorisonante - caratterizzato da effetto diretto e inverso, che fornisce uno speciale sensore - risonatore;
- piezoelettrico - resistente alla temperatura ambiente, ad alta resistenza, utilizza un effetto piezoelettrico diretto;
- magnetico –operare sul fenomeno della magnetostrizione, che modifica la geometria delle dimensioni nella regione magnetica;
- capacitivo - strumenti di misura di tipo parametrico, che sono un condensatore.
Sensori di misurazione del peso
Le celle di carico di deformazione sono costituite da tre elementi:
- Estensimetro.
- Trave curva.
- Cavo.
I sensori sono utilizzati nelle apparecchiature di pesatura industriale e personale. Questi strumenti di misura sono più diffusi nelle aree di produzione e hanno i seguenti tipi:
- dispositivi console: billette di alluminio o acciaio. L'acciaio può essere realizzato a forma di botte o rondella, ha un'elevata tenuta;
- dispositivi a trave - misura i carichi sulla piattaforma e sulle strutture del ponte.
Vantaggi delle celle di carico
Sono:
- Misurazioni ad alta precisione dei parametri.
- Non consentire la distorsione delle informazioni.
- Compatibile con le misure di tensione.
- Ingombro compatto.
Lo svantaggio può essere considerato una perdita di sensibilità degli elementi funzionanti durante sbalzi termici critici.
