Obraz5

86

Rysunek 5

a-o kształcie sztabki

b - o kształcie pierścieniowym c - elektronika sygnałowa F - siła

R_lt R_ę - rezystory

metalowe wzdłużny

i poprzeczny

R - rezystory

równoważące

połączenia

mostkowego

U₀ - napięcie

zasilania

U_A - napięcie

wyjściowe

Czujniki siły i momentu obrotowego Zasady pomiarów

kuje nie mierzone sity czy wywołane nimi naprężenia, lecz powstające przy tym odkształcenia.

Gdy np. moduł Younga E maleje o 3% w temperaturze powyżej 100K, tensometr wskazuje wówczas wartość sity o 3% za dużą.

Tensometry jako rezystory warstwowe muszą być tak precyzyjne i troskliwie złączone z wybraną powierzchnią odkształcalnego obiektu, aby nie nastąpiło zafałszowanie odkształcenia.

Powstałe wskutek odkształcenia zmiany rezystancji tensometru ujmuje równanie

AR/R = Ke

gdzie jest współczynnikiem charakterystycznym tensometru.

W warstwowych tensometrach metalicznych wartość współczynnika przeważnie nie przekracza 2,0.

Tensometry są tak wykonane, że (przy znajomości materiału i jego rozszerzalności cieplnej) nie wykazują w możliwie dużym stopniu wpływu wahań temperatury (TK_r ~ 0). Szczątkowy wpływ temperatury może być wyeliminowany poprzez układ tensometrów w półmostku lub pełnym mostku.

Choć temperatura wpływa na każdy z tenso-metrów, to jednak pozostaje to bez skutku dla sygnału wyjściowego. Rezystory uzupełniające w mostku mogą (ale nie muszą) być umieszczone w strefie pomiaru; mogą spełniać rolę pasywną, sprowadzoną tylko do funkcji kompensacyjnej (rys. 5c). Trzeba tu zauważyć, że współczynnik K także często wykazuje zależność temperaturową (TK_k). Przeważnie ulega on zmniejszeniu ze wzrostem temperatury, co może przy korzystnym zbiegu okoliczności kompensować przyrost wartości sygnału od zmiany wartości modułu Younga E.

W przeciwnym razie spowodowane zmiennością współczynnika K zmniejszenie wartości sygnału kompensowane jest odpowiednim wzrostem napięcia zasilającego mostek.

Wady / Ograniczenia

Pomimo swej dużej dokładności i niezawodności tensometry podają tylko małe sygnały wyjściowe (rzędu mV), gdyż odkształcenia i wywołane nimi zmiany rezystancji (przynajmniej w tensometrach metalicznych) przeważnie mieszczą się w zakresie promili. Z zasady niezbędne jest ich wzmocnienie w miejscu pomiaru. Dalszą wadą czujników tensometrycznych o małych wymiarach jest to, że mierzą dokładnie tylko lokalne naprężenia mechaniczne w miejscu ich umieszczenia. Uśrednianie wyniku na większy obszar odkształconego ciała nie może tu być brane pod uwagę (uzyskuje się taki rezultat dopiero przez rozmieszczone na powierzchni badanej bryty układu tensometrów). Wymaga to bardzo precyzyjnego i powta-