Dans diverses sphères modernes de l'activité humaine, il est nécessaire de contrôler différentes structures en mesurant les paramètres et l'état actuel de cet élément. Les capteurs à jauge de contrainte sont des assistants indispensables dans ce domaine.
Les technologies de pointe utilisent de plus en plus des jauges de contrainte électroniques, parmi lesquelles les modèles de dispositifs résistants à la contrainte sont les plus largement utilisés. Les éléments de jauge de contrainte peuvent mesurer le poids, la force, la pression, le mouvement, etc.
Les jauges de contrainte sont largement utilisées pour les balances, les machines industrielles, divers moteurs, utilisées dans l'industrie de la construction et de nombreux autres domaines.
Types de capteurs
Dans diverses industries, une grande variété de transducteurs à jauge de contrainte sont utilisés. Il existe les types d'appareils suivants:
- outils de mesure de force – les capteurs analysent les modifications des paramètres de force et de charge;
- dispositifs de mesure de projection d'accélération - accéléromètres;
- moyens de mesure pour déplacer les matériaux d'essai;
- dispositifs de pression à jauge de contrainte - caractérisés par le contrôle des paramètres de pression de divers éléments dans différentsenvironnements;
- capteurs de couple de déformation.
Pour les balances, les cellules de charge sont l'élément structurel le plus typique. Selon l'application de la structure de la surface de réception de la cargaison, les types de capteurs suivants sont utilisés:
- appareils de type console;
- instruments de mesure sous la forme de la lettre latine S;
- cellules de charge en forme de rondelle;
- Appareils de mesure qui ressemblent vaguement à la forme d'un tonneau.
Il existe une classification des jauges de contrainte de mesure, en fonction des caractéristiques de conception - l'élément de sensibilité. Le matériel source définit les modèles suivants:
- fil - créé sous la forme d'un fil, le matériau est un nichrome à deux composants, un composé élémentaire féchral, un alliage thermostable constantan;
- jauges de contrainte en aluminium - utilisez de fines bandes d'aluminium;
- capteurs semi-conducteurs - fabriqués à partir d'éléments chimiques tels que le silicium, le gallium, le germanium.
Principe de fonctionnement
Le principe de l'appareil est basé sur l'effet tenseur. Son essence réside dans la modification de la résistance de travail des éléments semi-conducteurs lors de leur tension ou de leur compression - déformation mécanique.
Les jauges de contrainte sont un ensemble constructif de jauges de contrainte, qui a un point de communication sur le panneau. Ce dernier est relié au matériau à mesurer. Schéma fonctionnel de fonctionnementjauge de contrainte est qu'il y a un impact sur l'élément de sensibilité. L'appareil est connecté à une source d'alimentation à l'aide de prises électriques en contact avec la plaque sensible.
Les points de contact sont caractérisés par la présence d'une tension constante. La cellule de charge prend en charge la pièce à travers un substrat spécial. La masse de matériau interrompt le circuit en raison de distorsions de déformation. Le processus résultant est transformé en un signal de courant électrique.
Le capteur de pression à jauge de contrainte est souvent utilisé avec les jauges de contrainte AC. Dans ce système, une modulation d'amplitude de la tension est effectuée, qui est directement transmise aux capteurs du transducteur.
Appareil de cellule de charge
L'instrument de mesure de la contrainte se compose de:
- élément élastique;
- jauge de contrainte;
- boîtier de l'appareil;
- connecteur scellé.
Sous l'élément élastique, on entend un corps qui supporte la charge. Il est principalement fabriqué à partir de nuances d'acier spéciales préalablement traitées thermiquement. Cela a un impact sur l'obtention de lectures stables. La forme de fabrication se présente sous la forme d'une tige, d'un anneau ou d'une console. La structure du bar est plus demandée et répandue.
Une jauge de contrainte est un assemblage de résistances en fil ou en feuille qui est collé à une tige. Cette partie du capteur à jauge de contrainte change sa résistance par rapport à la déformation de la tige, et la distorsion de déformation, à son tour, est proportionnelle àcharger.
Le corps de l'appareil de mesure protège la structure interne de toutes sortes de dommages mécaniques, y compris les effets négatifs de l'environnement. Le boîtier est conforme à la norme internationale et a différentes formes.
Le connecteur hermétique est nécessaire pour faire communiquer le capteur avec des équipements supplémentaires (balances, amplificateurs, etc.) via un câble. Il existe différents schémas de connexion. Les caractéristiques de conception de certaines cellules de charge permettent le remplacement du câble.
Capteurs de mesure de force
Les capteurs de force de déformation ont un autre nom commun: les dynamomètres. Ces instruments de mesure font partie intégrante de l'équipement de pesage. Leur besoin peut difficilement être surestimé, car ils fonctionnent dans tous les systèmes technologiques automatisés de toute production. Ils ont été utilisés dans l'agriculture, la médecine, la métallurgie, l'industrie automobile, etc.
Dans cette méthode de mesure, de nombreuses manipulations se produisent, et conformément à cela, plusieurs types de cellules de charge sont distingués:
- tactile - subdivisé en transducteurs d'effort, de glissement et de toucher;
- résistif - utilisez une jauge de contrainte et ayez un signal de sortie linéaire;
- piezoresonant - caractérisé par un effet direct et inverse, qui fournit un capteur spécial - résonateur;
- piézoélectrique - résistant à la température ambiante, haute résistance, utilise un effet piézo direct;
- magnétique –opèrent sur le phénomène de magnétostriction, qui modifie la géométrie des dimensions dans la région magnétique;
- capacitif - instruments de mesure de type paramétrique, qui sont un condensateur.
Capteurs de mesure de poids
Les cellules de charge de contrainte se composent de trois éléments:
- Jauge de contrainte.
- Plier la poutre.
- Câble.
Les capteurs sont utilisés dans les équipements de pesage industriels et personnels. Ces instruments de mesure sont plus populaires dans les zones de fabrication et ont les types suivants:
- dispositifs de console - billettes d'aluminium ou d'acier. L'acier peut être fabriqué sous la forme d'un tonneau ou d'une rondelle, avoir une étanchéité élevée;
- appareils à poutre - mesure les charges sur les structures de plate-forme et de pont.
Avantages des cellules de charge
Ce sont:
- Mesures de paramètres de haute précision.
- Ne permettez pas la distorsion des informations.
- Compatible avec les mesures de tension.
- Dimensions globales compactes.
L'inconvénient peut être considéré comme une perte de sensibilité des éléments fonctionnels lors de changements de température critiques.
