"Akurasi - kesopanan raja!" Di zaman kita, relevansi pepatah Prancis abad pertengahan ini semakin berkembang. Untuk melakukan perhitungan pengukuran yang akurat dalam produksi dan dalam kehidupan sehari-hari, perangkat yang didasarkan pada pengukur regangan semakin banyak digunakan.
Isi
Apa itu pengukur regangan dan untuk apa pengukur regangan?
Tensometri (dari bahasa Latin tensus - stres) adalah metode dan teknik untuk mengukur keadaan tegangan-regangan dari objek atau struktur yang diukur. Faktanya adalah tidak mungkin untuk secara langsung mengukur tegangan mekanis, jadi tugasnya adalah mengukur deformasi objek dan menghitung tegangan menggunakan teknik khusus yang memperhitungkan sifat fisik material.
Pekerjaan pengukur regangan didasarkan pada efek regangan - ini adalah sifat bahan padat untuk mengubah ketahanannya dengan berbagai deformasi. Sensor pengukur regangan adalah perangkat yang mengukur deformasi elastis benda padat dan mengubah nilainya menjadi sinyal listrik. Proses ini terjadi ketika resistansi konduktor sensor berubah ketika diregangkan dan dikompresi. Mereka adalah elemen utama dalam instrumen untuk mengukur deformasi padatan (misalnya, suku cadang mesin, struktur, bangunan).
Perangkat dan prinsip operasi
Dasar pengukur regangan adalah pengukur regangan yang dilengkapi dengan kontak khusus yang dipasang di bagian depan panel pengukur. Selama pengukuran, kontak sensitif panel bersentuhan dengan objek. Deformasi mereka terjadi, yang diukur dan diubah menjadi sinyal listrik yang ditransmisikan ke elemen pemrosesan dan tampilan dari nilai terukur pengukur regangan.
Tergantung pada ruang lingkup penggunaan fungsional, sensor berbeda baik dalam jenis dan jenis kuantitas yang diukur. Faktor penting adalah akurasi pengukuran yang dibutuhkan. Misalnya, sel beban sel beban di pintu keluar dari toko roti sama sekali tidak cocok untuk timbangan farmasi elektronik, di mana setiap seperseratus gram adalah penting.
Mari kita simak lebih detail jenis dan tipe strain gauge modern.
Sensor torsi
Sensor torsi dirancang untuk mengukur torsi pada bagian sistem yang berputar seperti poros engkol mesin atau kolom kemudi.Pengukur regangan torsi dapat menentukan torsi statis dan dinamis dengan metode kontak atau non-kontak (telemetri).
Sel beban balok, kantilever, dan tepi
Jenis transduser ini biasanya dibuat berdasarkan desain jajaran genjang dengan elemen tekuk bawaan untuk sensitivitas dan linieritas pengukuran yang tinggi. Pengukur regangan di dalamnya dipasang pada area sensitif elemen elastis sensor dan dihubungkan sesuai dengan skema jembatan penuh.
Secara struktural, beam load cell memiliki lubang khusus untuk distribusi beban yang tidak merata dan deteksi deformasi tekan dan tarik. Untuk mendapatkan efek maksimal, pengukur regangan diorientasikan secara ketat dengan tanda khusus pada permukaan balok pada titik tertipisnya. Sensor yang sangat akurat dan andal dari jenis ini digunakan untuk membuat sistem pengukuran multi-sensor dalam skala platform atau bunker. Mereka telah menemukan aplikasinya dalam penimbangan penimbangan, pengemas produk lepas dan cair, pengukur tegangan kabel, dan pengukur beban daya lainnya.
Sel Beban Tarik dan Kompresif
Sel beban tarik dan tekan biasanya berbentuk S, terbuat dari aluminium dan paduan baja tahan karat. Dirancang untuk timbangan bunker dan batcher dengan rentang pengukuran 0,2 hingga 20 ton. Sel beban tarik dan tekan berbentuk S dapat digunakan pada mesin kabel, kain, dan serat untuk mengontrol gaya tarik bahan ini.
Pengukur regangan kawat dan foil
Kabel pengukur regangan dibuat dalam bentuk spiral kawat berdiameter kecil dan dipasang pada elemen atau bagian elastis yang diuji dengan lem.Mereka dibedakan oleh:
- kemudahan pembuatan;
- ketergantungan linier pada regangan;
- ukuran kecil dan harga.
Di antara kekurangannya, sensitivitas rendah, pengaruh suhu dan kelembaban lingkungan pada kesalahan pengukuran, kemungkinan penggunaan hanya di bidang deformasi elastis dicatat.
menggagalkan pengukur regangan saat ini merupakan jenis pengukur regangan yang paling umum karena kualitas metrologi dan kemampuan manufakturnya yang tinggi. Ini menjadi tersedia berkat teknologi fotolitografi dari pembuatannya. Teknologi canggih memungkinkan untuk memperoleh pengukur regangan tunggal dengan dasar 0,3 mm, soket pengukur regangan khusus dan rantai pengukur regangan dengan rentang suhu operasi yang luas dari -240 hingga +1100 , tergantung pada sifat bahan kisi pengukur.
Keuntungan dan kerugian dari pengukur regangan:
Strain gauge banyak digunakan karena sifatnya:
- kemungkinan koneksi monolitik pengukur regangan dengan bagian yang diteliti;
- ketebalan kecil dari elemen pengukur, yang memastikan akurasi pengukuran tinggi dengan kesalahan 1-3%;
- kemudahan pengikatan, baik pada permukaan datar maupun melengkung;
- kemampuan untuk mengukur deformasi dinamis yang berubah dengan frekuensi hingga 50.000 Hz;
- kemungkinan melakukan pengukuran dalam kondisi lingkungan yang sulit dalam kisaran suhu dari -240 hingga +1100˚С;
- kemungkinan mengukur parameter secara bersamaan di banyak titik bagian;
- kemungkinan mengukur deformasi objek yang terletak pada jarak yang jauh dari sistem pengukur regangan;
- kemampuan untuk mengukur deformasi pada bagian yang bergerak (berputar).
Dari kekurangannya, perlu diperhatikan:
- pengaruh kondisi cuaca (suhu dan kelembaban) terhadap sensitivitas sensor;
- perubahan yang tidak signifikan dalam resistansi elemen pengukur (sekitar 1%) memerlukan penggunaan penguat sinyal.
- ketika pengukur regangan beroperasi di lingkungan bersuhu tinggi atau agresif, tindakan khusus diperlukan untuk melindunginya.
Diagram pengkabelan dasar
Mari kita pertimbangkan ini dengan menggunakan contoh menghubungkan pengukur regangan ke skala rumah tangga atau industri. Sel beban standar untuk timbangan memiliki empat kabel multi-warna: dua input adalah catu daya (+Ex, -Ex), dua lainnya mengukur output (+Sig, -Sig). Ada juga opsi dengan lima kabel, di mana kabel tambahan berfungsi sebagai layar untuk yang lainnya. Inti dari pekerjaan sensor pengukur berat jenis balok cukup sederhana. Daya disuplai ke input, dan tegangan dikeluarkan dari output. Nilai tegangan tergantung pada beban yang diterapkan pada sensor pengukur.
Jika panjang kabel dari sel beban berat ke unit ADC signifikan, maka resistansi kabel itu sendiri akan mempengaruhi pembacaan timbangan. Dalam hal ini, disarankan untuk menambahkan rangkaian umpan balik yang mengkompensasi penurunan tegangan dengan mengoreksi kesalahan dari resistansi kabel yang dimasukkan ke dalam rangkaian pengukuran. Dalam hal ini, diagram koneksi akan memiliki tiga pasang kabel: daya, pengukuran, dan kompensasi kerugian.
Contoh aplikasi untuk pengukur regangan
- elemen penimbangan.
- pengukuran gaya regangan dalam pemrosesan logam dengan tekanan pada mesin pres dan pabrik penggulung.
- pemantauan keadaan tegangan-regangan struktur dan struktur bangunan selama ereksi dan operasinya.
- sensor suhu tinggi yang terbuat dari baja paduan tahan panas untuk perusahaan metalurgi.
- dengan elemen elastis baja tahan karat untuk pengukuran di lingkungan yang agresif secara kimiawi.
- untuk pengukuran tekanan dalam pipa minyak dan gas.
Kesederhanaan, kenyamanan, dan kemampuan manufaktur pengukur regangan adalah faktor utama untuk implementasi aktifnya lebih lanjut, baik dalam proses metrologi maupun dalam kehidupan sehari-hari sebagai elemen pengukur peralatan rumah tangga.
Artikel serupa:
