Тензометрические датчики
Тензометрические датчики (тензодатчики; от лат. tensus — напряжённый) — датчики, преобразующие величину деформации в удобный для измерения сигнал (обычно электрический), основной компонент тензометра (прибора для измерения деформаций). Существует множество способов измерения деформаций: тензорезистивный, оптико-поляризационный, пьезорезистивный, волоконно-оптический, или простым считыванием показаний с линейки механического тензодатчика. Среди электронных тензодатчиков, наибольшее распространение получили тензорезистивные датчики.
Тензорезистивный датчик обычно представляет собой специальную упругую конструкцию с закреплённым на ней тензорезистором и другими вспомогательными деталями. После калибровки, по изменению сопротивления тензорезистора можно вычислить степень деформации, которая будет пропорциональна силе, приложенной к конструкции.
Существуют разные типы датчиков:
- датчики силы (измеряет усилия и нагрузки)
- датчики давления (измерение давления в различных средах)
- акселерометры (датчик ускорения)
- датчики перемещения
- датчики крутящего момента
Наиболее типичным применением тензодатчиков являются весы. В зависимости от конструкции грузоприёмной платформы, применяются тензодатчики различного типа:
- консольные;
- s-образные;
- «шайба»;
- «бочка»;
Конструкция резистивного тензодатчика представляет собой упругий элемент, на котором зафиксирован тензорезистор. Под действием силы (веса груза) происходит деформация упругого элемента вместе с тензорезистором. В результате изменения сопротивления тензорезистора, можно судить о силе воздействия на датчик, а следовательно, и о весе груза.
Весовые тензодатчики – это приборы, которые перерабатывают механическую силу в необходимые показатели. Они имеют довольно длинную историю развития. До появления этих устройств люди предпочитали использование самых обычных весов, действие которых заключалось в работе простых механических рычагов. Несмотря на некоторые недостатки, показания таких простых устройств были довольно точными. Но вскоре известный ученый Чарльз Уинстон решил усовершенствовать механические весы с помощью электрического тока. По его задумке, прибор должен был вычислять сопротивление тока. Именно этот принцип и положен в действие современных тензодатчиков весовых, на основе которых и функционируют все современные весы. Несмотря на то, что прибор был изобретен более чем сто лет назад, в ежедневное использование он попал только после 40-х годов ХХ века. Ведь именно в это время вся электроника начала выходить на довольно серьезный уровень. И уже с самого начала использования прибора стало понятно, что теперь без него невозможно обойтись. Все современное оборудование основывается именно на тензорезисторных датчиках. Обыкновенные весы уже давно вышли из эксплуатации. Они используются лишь только в некоторых исследованиях. В основном они могут быть нужными только в тех местах, где есть постоянные перебои с электроэнергией, которая необходима для современных весов. Кроме всех положительных сторон, которые есть в наличии у тензометрических датчиков веса, нужно еще отметить и тот факт, что они показывают вес с точностью до 0,03 процентов, что, конечно же, является очень высоким показателем.
Принцип работы датчиков давления тензометрических заключается в том, что деформация начинает активное сопротивление тензорезистору. Для того чтобы данный прибор мог правильно функционировать, он должен состоять из чувствительного элемента, который прикрепляется к основе. В большинстве случаев для изготовления такого элемента используют тензочуствительный материал, такой как проволока или даже фольга. К прибору он крепится с помощью клея или в некоторых отдельных случаях цемента. Для того чтобы данный прибор мог проводить сквозь себя электрический импульс, в нем размещаются проводники. Так как чувствительный элемент очень легко повредить, при разработке некоторых видов весов он надежно закрывается защитными элементами. Они надежно прячут проволоки от повреждений и тем самым продляют срок работы весов.