LABORATORIUM Podstaw Miernictwa		Sprawozdanie z ćwiczenia nr . Temat: Czujniki tensometryczne i ciśnienia.
	............	...................	Rok akad.	Ćwiczenie wykonano
	............	...................	Grupa	Sprawozdanie oddano
		................... Ocena	Sekcja

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z budową i zasadą działania czujników tensometrycznych. Podczas laboratorium badaliśmy tensometry drutowe i półprzewodnikowe naklejane na odkształcaną powierzchnię, jak również tensometryczne czujniki ciśnienia.

2. Badanie czujników tensometrycznych:

Podczas ćwiczenia badaliśmy czujniki naklejone na odkształcaną belkę.

Belka z tensometrami położona była na dwóch podporach. Nałożone na belkę jarzma napinane były za pomocą specjalnej śruby, powodując zginanie belki. Ugięcie belki kontrolowane było za pomocą czujnika mikrometrycznego. Strzałka ugięcia belki jest jednakowa dla całej odkształcanej powierzchni. Dlatego też belki nie trzeba ustawiać precyzyjnie.

Związek między odkształceniem ε powierzchni belki a strzałką ugięcia określa związek

gdzie:

h - grubość belki ( dla czujnika półprzewodnikowego 5,2 [mm],

drutowego 5,45 [mm] )

L - odległość między podporami ( 219,3 [mm] ),

f - strzałka ugięcia belki,

ε - odkształcenie.

Współczynnik
nazywa się stałą tensometryczną. Zależy ona od materiału i konstrukcji tensometru (kształt przewodnika względem osi). Stosunek ΔR/R jest to względna zmiana oporności.

Tensometr 1.

Strzałka ugięcia [mm]	Wskazanie mostka [dz]	Zakres pomiarowy	ΔR/R	ε
0	0	0,005	0	0
0,1	24	0,005	0,0012	4,3E-05
0,2	50	0,005	0,0025	8,6E-05
0,3	75	0,005	0,00375	0,00013
0,4	50	0,01	0,005	0,00017
0,5	64	0,01	0,0064	0,00022
0,6	76,5	0,01	0,00765	0,00026
0,7	89	0,01	0,0089	0,0003
0,8	50	0,02	0,01	0,00035
0,9	56	0,02	0,0112	0,00039
1	63	0,02	0,0126	0,00043
0,9	56	0,02	0,0112	0,00039
0,8	50	0,02	0,01	0,00035
0,7	89	0,01	0,0089	0,0003
0,6	77	0,01	0,0077	0,00026
0,5	63,5	0,01	0,00635	0,00022
0,4	50	0,01	0,005	0,00017
0,3	74	0,005	0,0037	0,00013
0,2	48,5	0,005	0,002425	8,6E-05
0,1	23	0,005	0,00115	4,3E-05
0	0	0,005	0	0

Tab. 1. Tensometr półprzewodnikowy.

Stała tensometru półprzewodnikowego wynosi k = 29,67

Tensometr 2.

Strzałka ugięcia [mm]	Wskazanie mostka [dz]	Zakres pomiarowy	ΔR/R	ε
0	0	0,001	0	0
0,1	12	0,001	0,00012	4,5E-05
0,2	26	0,001	0,00026	9,1E-05
0,3	39	0,001	0,00039	0,00014
0,4	52,5	0,001	0,000525	0,00018
0,5	65	0,001	0,00065	0,00023
0,6	79	0,001	0,00079	0,00027
0,7	92	0,001	0,00092	0,00032
0,8	53	0,002	0,00106	0,00036
0,9	59,5	0,002	0,00119	0,00041
1	66	0,002	0,00132	0,00045
0,9	59,5	0,002	0,00119	0,00041
0,8	53	0,002	0,00106	0,00036
0,7	92	0,001	0,00092	0,00032
0,6	79	0,001	0,00079	0,00027
0,5	66	0,001	0,00066	0,00023
0,4	53,5	0,001	0,000535	0,00018
0,3	40,5	0,001	0,000405	0,00014
0,2	27	0,001	0,00027	9,1E-05
0,1	13,5	0,001	0,000135	4,5E-05
0	0	0,001	0	0

Tab. 2. Tensometr drutowy.

Stała tensometru drutowego wynosi k = 2,97

Pływ zera mostka w zależności od temperatury tensometru:

Lp.	Temperatura [^oC]	Pływ zera mostka
1	22	0
2	23,5	2,5
3	24,5	3,5
4	25	3,9
5	26	4,1
6	27	5,5
7	28	6
8	29	6,7
9	30	8
10	31	9
11	32	10
12	33	11,5
13	34	13
14	35	14,5
15	36	16,5
16	37	18,2
17	38	20
18	39	22
19	40	23,8
20	41	26
21	42	28
22	43	30,3
23	44	33,9
24	45	39

Tab. 3.

Podsumowanie:

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń można stwierdzić, że stała tensometru, oprócz samych właściwości przyrządu zależy również od kształtu, rozmiarów oraz konstrukcji materiału na który został naklejony. Jest to związane z bezpośrednią zależnością stałej k od odkształcenia ε.

Bardzo silny wpływ na wynik pomiaru ma również temperatura w której znajduje się tensometr. Wzrost temperatury objawia się „pływem zera” mostka

a tym samym wzrostem wartości mierzonej przez mostek. Zależność ta została przedstawiona w tabeli 3 oraz na załączonym do niej wykresie.

Wpływ temperatury, jak również niedokładność połączeń czujników

z przyrządem pomiarowym, błędy odczytu a także starzenie się elementów wpływają na błąd pomiaru odkształcenia względnego.

Czujniki ciśnienia - tensometry.

Celem tej części ćwiczenia było badanie tensometrycznych czujników ciśnienia oraz poznanie ich budowy i zasady działania.

Czujnik 1:

Pełny układ mostkowy, skompensowany temperaturowo.

Zakres 0 - 40 [kPa]

Rezystancja mostka 4860 [Ω]

Zasilanie 5 [V]

Sygnał wyjściowy 100 [mV]

Czujnik 2:

Pełny układ mostkowy, skompensowany temperaturowo.

Zakres 0 - 100 [kPa]

Zasilanie 5 [V]

Sygnał wyjściowy 100 [mV]

lp.	Ciśnienie [mmH2O]	Ciśnienie [kPa]	Napięcie zmierzone [mV]	Δ (przyrost) [mV]
1	0	0	0,66	0,66
2	200	2	3,7	3,04
3	400	4	6,59	2,89
4	600	6	9,57	2,98
5	800	8	12,62	3,05
6	1000	10	15,62	3
7	1200	12	18,64	3,02
8	1400	14	21,63	2,99
9	1600	16	24,53	2,9
10	1800	18	27,58	3,05
11	2000	20	30,6	3,02
12	2200	22	33,55	2,95
13	2400	24	36,58	3,03
14	2600	26	39,54	2,96
15	2800	28	42,55	3,01
16	3000	30	45,4	2,85
17	3200	32	48,38	2,98
18	3400	34	51,34	2,96
19	3600	36	54,32	2,98
20	3800	38	57,32	3
21	4000	40	60,28	2,96
			Średnia	2,981

Tab. 4. Czujnik 1.

lp.	Ciśnienie [mmH2O]	Ciśnienie [kPa]	Napięcie zmierzone [mV]	Δ (przyrost) [mV]
1	0	0	1,26	1,26
2	200	2	5,33	4,07
3	400	4	9,31	3,98
4	600	6	13,38	4,07
5	800	8	17,42	4,04
6	1000	10	21,48	4,06
7	1200	12	25,5	4,02
8	1400	14	29,57	4,07
9	1600	16	33,58	4,01
10	1800	18	37,65	4,07
11	2000	20	41,69	4,04
12	2200	22	45,79	4,1
13	2400	24	49,87	4,08
14	2600	26	53,93	4,06
15	2800	28	58,02	4,09
16	3000	30	62,18	4,16
17	3200	32	66,3	4,12
18	3400	34	70,34	4,04
19	3600	36	74,34	4
20	3800	38	78,5	4,16
21	4000	40	82,54	4,04
			Średnia	4,064

Tab. 5. Czujnik 2.

Zależność czujników ciśnienia (tensometrów) od temperatury:

Temperatura w której znajdował się czujnik : 41 [^oC]

lp.	Ciśnienie [mmH2O]	Ciśnienie [kPa]	Napięcie zmierzone [mV]	Δ (przyrost) [mV]
1	0	0	0,72	0,72
2	200	2	3,6	2,88
3	400	4	6,4	2,8
4	600	6	9,34	2,94
5	800	8	12,12	2,78
6	1000	10	14,96	2,84
7	1200	12	17,8	2,84
8	1400	14	20,67	2,87
9	1600	16	23,51	2,84
10	1800	18	26,33	2,82
11	2000	20	29,19	2,86
12	2200	22	32,02	2,83
13	2400	24	34,9	2,88
14	2600	26	37,75	2,85
15	2800	28	40,61	2,86
16	3000	30	43,47	2,86
17	3200	32	46,32	2,85
18	3400	34	49,24	2,92
19	3600	36	52,04	2,8
20	3800	38	54,88	2,84
21	4000	40	57,75	2,87
			Średnia	2,75

Tab. 6. Czujnik 1.

lp.	Ciśnienie [mmH2O]	Ciśnienie [kPa]	Napięcie zmierzone [mV]	Δ (przyrost) [mV]
1	0	0	-0,1	0,1
2	200	2	3,82	3,92
3	400	4	7,8	3,98
4	600	6	11,64	3,84
5	800	8	15,4	3,76
6	1000	10	19,04	3,64
7	1200	12	22,8	3,76
8	1400	14	26,57	3,77
9	1600	16	30,42	3,85
10	1800	18	34,08	3,66
11	2000	20	37,9	3,82
12	2200	22	41,8	3,9
13	2400	24	45,7	3,9
14	2600	26	49,55	3,85
15	2800	28	53,5	3,95
16	3000	30	57,28	3,78
17	3200	32	61,21	3,93
18	3400	34	65,2	3,99
19	3600	36	68,72	3,52
20	3800	38	72,74	4,02
21	4000	40	76,69	3,95
			Średnia	3,661429

Tab. 7. Czujnik 2.

Podsumowanie:

Na podstawie pomiarów oraz wykonanych obliczeń można zauważyć, że badane przez nas tensometry wprowadzają błąd zera. Jest to bardzo dobrze widoczne na załączonych charakterystykach. Wzrost temperatury ma również tutaj wpływ na wynik pomiaru.

---