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Les jauges de contrainte: description, mode d'emploi, caractéristiques et évaluations

des capteurs à jauges de contrainte sont des dispositifs pour la conversion de la mesure de déformation élastique du corps solide en un signal électrique. Ceci est dû à la variation de la résistance du conducteur du capteur changeant ses dimensions géométriques de l'étirement ou la compression.


La jauge de contrainte: le principe de l'action

L'élément principal du dispositif est une jauge de contrainte fixée à une structure élastique. Les cellules de charge sont calibrés spécifier le chargement pas à pas une force croissante , et donc la mesure de la grandeur de la résistance électrique. Ensuite, pour le changer peut être appliqué pour déterminer les valeurs de charge inconnue et la déformation est proportionnelle.

En fonction du type de capteurs peut être mesuré:

  • puissance;
  • pression;
  • déplacement;
  • couple;
  • l'accélération.

Même les plus sophistiqués effets de chargement de conception de circuit sur la jauge de contrainte est réduite à la tension ou de compression le long de sa longue section de treillis, appelé une base.

Ce qui était des jauges de contrainte

Les types les plus courants de jauges de contrainte avec le changement de résistance sous contrainte mécanique – des jauges de contrainte.

des jauges de contrainte à fil

L'exemple le plus simple est un segment de droite d'un fil mince qui est fixé sur les détails de l'étude. Sa résistance est la suivante: r = pL / s, où p – résistivité, L – la longueur, s – aire de section.

A la pièce collée est déformée élastiquement fil. En même temps changeant ses dimensions géométriques. Lors de la compression d'une section transversale du conducteur augmente, et – la traction diminue. Par conséquent, la variation de résistance change de signe en fonction de la direction de la déformation. Caractéristique est linéaire.

gage de sensibilité faible a conduit à la nécessité d'augmenter la longueur de fil dans une petite zone de mesure. Pour ce faire, il est réalisé sous la forme d'une spirale (treillis) de fil, collé sur les deux côtés des plaques d'isolation de couche de laque ou de papier. Pour le raccordement au dispositif de circuit électrique est pourvu de deux conducteurs de bornes en cuivre. Ils sont soudées ou brasées aux extrémités de l'hélice de fil et assez fort pour se connecter à un circuit électrique. jauge de contrainte fixée à l'élément élastique ou la partie étudiée en utilisant un adhésif.

jauges de contrainte de fil présentent les avantages suivants:

  • structure simple;
  • dépendance linéaire de la déformation;
  • petite taille;
  • petit prix.

Les inconvénients comprennent une faible sensibilité, l'effet de la température ambiante, la nécessité d'une protection contre l'humidité, utiliser seulement dans le domaine de déformation élastique.

Le fil sera déformée lorsque la force d'adhérence de la colle, il dépasse de loin l'effort requis pour son extension. Le rapport de la liaison de surface à la surface de section transversale doit être de 160 à 200, ce qui correspond à son diamètre 0,02-0,025 mm. Il a permis de plus en plus à 0,05 mm. Ensuite, pendant le fonctionnement normal de la couche d'adhésif de jauge de contrainte est détruit. En outre, le capteur fonctionne bien pour la compression, étant donné que les filaments de fil solidaires du film adhésif et la pièce.

des jauges de contrainte de la feuille

Les paramètres et le fonctionnement de la jauge de contrainte de la feuille sont les mêmes que celle du fil. Seulement matériau est une feuille en nichrome, en constantan ou en titane-aluminium. la fabrication de la technologie de photolithographie permet d'obtenir une configuration de réseau complexe et automatiser le processus.

Par rapport aux fils, plus courant passe mieux transmettre feuille jauges de contrainte plus sensible, la déformation d'avoir un dessin de conclusions plus durables et plus dures.

des jauges de contrainte à semi-conducteur

La sensibilité du capteur est d'environ 100 fois plus élevé que le fil qui permet souvent de les appliquer sans amplificateurs. Les inconvénients sont la fragilité, une grande dépendance à la température ambiante et un paramètre de dispersion considérable.

Caractéristiques des jauges de contrainte

  1. Base – longueur du conducteur de réseau (0,2-150 mm).
  2. résistance standard R – valeur de résistance (ohms 10-1000).
  3. I Courant d' alimentation de travail p – courant auquel la jauge est pas sensiblement chauffé. En cas de surchauffe de modifier les propriétés des matériaux des capteurs, une base et une couche adhésive, ce qui fausse la preuve.
  4. facteur de jauge: s = (AR / R) / (AL / L), où R et L – respectivement la résistance électrique et la longueur de la sonde non chargée; Et AR AL – résistance au changement et à la déformation par une force extérieure. Pour différents matériaux, il peut être positif (R augmente la traction) et négative (R augmente en compression). La valeur s pour les différents métaux varie de -12,6 à 6.

Schéma incorporant des jauges de contrainte

Pour la mesure de petits signaux électriques meilleure option est l'inclusion d'un pont, dont le centre est un voltmètre. L'exemple le plus simple serait une jauge de contrainte, lequel circuit est assemblé sur le principe du pont électrique, qui est relié à un bras. Sa résistance à l'état non chargé est le même que celui des autres résistances. Dans ce cas, l'appareil affiche une tension nulle. Le principe de fonctionnement de la jauge de contrainte est d'augmenter ou de diminuer l'ampleur de sa résistance en fonction de forceront comprimé ou étiré.

La précision de la lecture est significativement affectée par la jauge de température. Si l'autre bras du pont pour y inclure un tenzosoprotivlenie similaire qui ne sera pas chargé, il effectuera la fonction de compensation à des températures extrêmes.

Le circuit de mesure doit également prendre en compte les valeurs de la résistance électrique des fils reliés à la résistance. Leur influence est réduite par l'ajout d'un autre conducteur relié à une jauge de contrainte de conclusion et voltmètre.

Lorsque l'organe élastique pour coller les deux capteurs de sorte que leur charge diffèrent en signe, le signal augmente 2 fois. S'il y a quatre capteurs dans le circuit avec des charges, désignées par des flèches dans le diagramme ci-dessus, la sensibilité augmente de manière significative. Lors de la connexion des jauges de contrainte à fil ou d'une feuille ordinaire ampèremètre témoignera sans un amplificateur de signaux électriques. Il est important de choisir avec précision la valeur nominale des résistances avec un multimètre de sorte qu'ils soient égaux entre eux dans chaque branche d'un pont électrique.

Application des jauges de contrainte dans l'art

  1. Une partie de la structure de la balance: le corps du capteur de pesée est déformé élastiquement, et avec elle les jauges de contrainte collées à elle reliée dans le circuit. Le signal électrique est transmis à l' appareil de mesure.
  2. Le suivi de l'état de contrainte-déformation des projets de génie civil et lors de leur construction et de l'exploitation.
  3. Jauge de contrainte pour mesurer la force de déformation pendant le formage des métaux sur laminoirs et les presses d' emboutissage.
  4. capteurs à haute température pour les entreprises métallurgiques et autres.
  5. Capteur de mesure d'un élément élastique en acier inoxydable pour une utilisation dans un environnement chimiquement agressif.

des jauges de contrainte standard réalisés sous la forme de rondelles, des chaînes, ou des poutres simples bilatérales, en forme de S. Pour tous les modèles, il est important que la force a été appliquée dans une direction: de haut en bas ou vice-versa. Dans des conditions de fonctionnement, des modèles spéciaux permettent d'éliminer l'effet des forces parasites. A partir de ce dans une large mesure dépendent de leurs prix.

Sur Jauges prix varie de quelques centaines à des centaines de milliers de roubles. Tout dépend du fabricant, la conception, les matériaux, les techniques de fabrication, les valeurs des paramètres mesurés, les équipements électroniques supplémentaires. Pour la plupart, ils sont des composantes de la balance des différents types.

conclusion

Le principe de fonctionnement de toutes les cellules de charge est basée sur la transformation de la déformation de l'élément élastique en un signal électrique. À des fins différentes a son propre capteur. Lorsque les jauges de contrainte sont choisis, il est important de déterminer s'il y a une compensation des régimes déforment les lectures de température et des effets parasites mécaniques.