ひずみゲージ：説明、使用のための指示書、特性および評価

ひずみゲージ変換器は、測定された変換するための装置である 弾性変形 を電気信号に固体のを。 これは、変更により生じる導体抵抗の伸張または圧縮のその幾何学的寸法を変化させるセンサ。

ひずみゲージ：行動の原則

デバイスの主要な要素は、弾性構造体に取り付けられたひずみゲージです。 ロードセルは、段階的に負荷が増大する力を指定し、従って、大きさ測定較正される 電気抵抗を。 次いで、それは未知の荷重の値を決定するために適用され得る変更及び変形は、それに比例しています。

センサーの種類に応じて測定することができます。

• 電源;
• 圧力;
• 変位;
• トルク;
• 加速。

ひずみゲージでも、最も洗練された回路設計の負荷の影響は、ベースと呼ばれるその格子の長いセクションに沿って引張または圧縮に還元されます。

どのようなひずみゲージを使用

変化に伴うひずみゲージの最も一般的なタイプ の抵抗 ひずみ計-機械的ストレスの下で。

ワイヤひずみゲージ

最も簡単な例は、研究の詳細に取り付けられた細線の線セグメントです。 その抵抗は、R = PL / S、ここで、p - 抵抗、L - 長さ、S - 断面積。

接着された部分に弾性ワイヤを変形します。 同時に、その幾何学的寸法を変更します。 減少 - 導体増加、引張の断面を圧縮します。 したがって、抵抗の変化は、変形の方向に応じて符号を変えます。 特性は線形です。

低感度ゲージは、測定の小さな領域でのワイヤの長さを増加させる必要性につながりました。 これを行うためには、ラッカーフィルムまたは紙の絶縁板の両面に貼り付けられたワイヤの螺旋状（格子）の形で行われます。 電気回路装置に接続するための2つの銅端子導体が設けられています。 彼らは、電気回路に接続するためのワイヤ螺旋と十分に強いの端部に溶接又は半田付けされています。 ひずみゲージは、弾性部材又は接着剤を用いて研究部分に取り付けられています。

ワイヤひずみゲージは、次のような利点があります。

• シンプルな構造。
• 変形の線形依存性。
• 小さいサイズ;
• 小さな価格。

欠点は、低感度、周囲温度の影響、湿気に対する保護の必要性を含む弾性変形の分野でのみ使用します。

それを接着する接着力がはるかにその拡張のために必要な作業量を超えたときにワイヤーが変形します。 断面積に対する表面結合の割合は、その直径0,02-0,025 mmに対応して200から160まで、であるべきです。 これは、0.05ミリメートルに増加許可しました。 次に、歪みゲージ接着剤層の通常動作中に破壊されます。 さらに、センサは、接着フィルムと被加工物と一体のワイヤのフィラメントので、圧縮に適しています。

箔ひずみゲージ

箔ひずみゲージのパラメータや操作は、ワイヤーのものと同じです。 唯一の材料は、ニクロム、コンスタンタンまたはチタン - アルミニウム製の箔です。 製造のフォトリソグラフィ技術は、複雑な格子の構成を取得し、プロセスを自動化することを可能にします。

ワイヤーと比べて、ひずみゲージより敏感ホイル、より多くの電流が良い渡さより耐久性と硬い描画結論を持つように変形を伝達されています。

半導体ひずみゲージ

センサ感度は、アンプなしにそれらを適用することがしばしば可能ワイヤよりも約100倍高いです。 欠点は脆性、周囲の温度に大きな依存性とかなりの散乱パラメータです。

ひずみゲージの特性

1. ベース - 格子導体長（0,2-150 MM）。
2. 標準抵抗R - 抵抗値（オーム10-1000）。
3. ワーク供給電流I _p -現在のゲージがかなり加熱されていませんで。 過熱の場合に証拠を歪め、センサー材料、ベースおよび接着剤層の特性を変更します。
4. ゲージ率：S =（ΔR/ R）/（ΔL/ L）であり、ここでR及びL - それぞれの電気抵抗と無負荷プローブの長さ。 ΔRとΔL - 外力によって変化し、変形に対する抵抗。 異なる材料のためには、（圧縮中のRが増加）及び負（R引張を増加させる）、正であってもよいです。 異なる金属の値sが-12.6から+6の範囲です。

Schemeはひずみゲージを組み込みます

小さな電気信号を測定するための最良の選択肢は、ブリッジを含めることで、センターはそれらの電圧計です。 最も単純な例では、一方のアームに接続された電気ブリッジの原理に基づいて組み立てられている回路歪みゲージ、あろう。 無負荷状態での抵抗は他の抵抗と同じです。 この場合、デバイスは、ゼロ電圧を示すであろう。 ひずみゲージの動作原理は、圧縮やストレッチを強制的に応じて、その抵抗の大きさを増減することです。

読み取りの精度を大幅に温度計によって影響されます。 ブリッジの他方のアームがロードされない同様のtenzosoprotivlenieを含むようにした場合、それは極端な温度での補正機能を実行します。

測定回路も考慮に抵抗器に接続される配線の電気抵抗の値を取らなければなりません。 彼らの影響力は、任意の結論のひずみゲージと電圧計に接続された別の導体の添加によって減少されます。

その負荷は、符号が異なるように、弾性部材は、2つのセンサを固執する場合、信号は2倍に増加します。 上図の矢印で指定負荷の回路の4つのセンサが、存在する場合、感度が大幅に増加します。 ワイヤまたは箔ひずみゲージを接続する場合、通常の電流計は、電気信号の増幅なしで証言します。 電気ブリッジの各アームで互いに等しくなるように正確にマルチメータを用いて抵抗の金種を選択することが重要です。

当ひずみゲージの応用

1. バランスの構造の一部：計量センサ本体が弾性変形し、そしてそれをそこに貼り付けられた歪みゲージは、回路に接続されています。 電気信号はに送信される 測定器。
2. 彼らの建設と運転中の構造及び土木プロジェクトの応力 - ひずみ状態の監視。
3. 中に変形力を測定するためのひずみゲージ 形成金属 上圧延機とプレススタンピング。
4. 冶金および他の企業のための高温度センサ。
5. 化学的に攻撃的な環境での使用のためにステンレス製の弾性部材とセンサーの測定。

両側標準株ワッシャーの形態で作製ゲージ、ストリング、または単純なビーム、S字形。 上から下へ、またはその逆：全ての設計のためには、力が一方向に適用されたことは重要です。 過酷な運転条件では、特別なデザインは、それが可能に寄生力の影響を排除するために作ります。 このことから大幅にその価格に依存します。

株に数百人から数百ルーブルの何千ものに価格帯をゲージ。 多くは、製造業者、設計、材料、製造技術、測定されたパラメータの値を、追加の電子機器に依存します。 ほとんどの場合、彼らは、異なるタイプのバランスの構成要素です。

結論

すべてのロードセルの動作原理は、電気信号に弾性部材の変形の変換に基づいています。 異なる目的のために、独自のセンサーを持っています。 ひずみゲージが選択されている場合は、スキームは、温度と機械的寄生効果の測定値を歪曲補償があるかどうかを判断することが重要です。