應變計傳感器：描述，用戶手冊，規格和評論

應變計是將測量 的 固體的 彈性變形 轉換為電信號的裝置。 這是由於當傳感器導體的幾何尺寸從拉伸或壓縮變化時， 電阻的變化。

應變計傳感器：運行原理

該裝置的主要元件是固定在彈性結構上的應變計。 稱重傳感器被校準，以給定的增加的力逐步加載並測量 電阻。 然後通過其變化，可以確定應用的未知負載的值和與其成比例的變形。

根據傳感器的類型，您可以測量：

• 動力;
• 壓力;
• 位移;
• 扭曲時刻;
• 加速。

即使採用最複雜的結構加載方案，對應變計的作用減小到沿著稱為基底的長截面拉伸或壓縮晶格。

什麼是應變計用於？

在機械作用下，最常見類型的應變計具有 有效阻力 的變化是應變計。

線應變計

最簡單的例子是連接到被研究部分的細線的直線部分。 其電阻為：r = pL / s，其中p為電阻率，L為長度，s為橫截面積。

膠合線與工件一起彈性變形。 這改變了它的幾何尺寸。 當壓縮時，導體的橫截面增加，當其被拉伸時，其減小。 因此，電阻變化根據變形方向而變化。 特徵是線性的。

應變計的低靈敏度導致需要在小的測量部分增加導線的長度。 為了做到這一點，它以螺紋（格子）的形式製成，由金屬絲製成，兩面粘合有來自漆或紙的絕緣板。 為了連接到電路，該器件配備有兩根銅導線。 它們被焊接或焊接到線螺旋的端部，並且足夠堅固以連接到電路。 應變計用粘合劑附著到彈性元件或被測部件上。

線應變儀具有以下優點：

• 設計簡潔;
• 對變形的線性依賴;
• 體積小
• 低價格。

缺點包括低靈敏度，環境溫度的影響，防潮保護的需要，僅適用於彈性變形領域。

如果粘合劑的粘合強度遠遠大於拉伸粘合強度，則導線會發生變形。 接合面與截面積的比值應為160〜200，對應於其直徑為0.02-0.025mm。 可以將其增加到0.05mm。 然後，在應變計的正常操作期間，粘合劑層不會塌陷。 此外，該傳感器適用於壓縮，因為電線的導線與粘合膜和部件是一體的。

鋁箔應變計

箔應變計的參數和作用原理與線規相同。 只有材料是鎳鉻合金，康銅或鈦鋁箔。 光刻技術使得可以獲得複雜的晶格結構並使工藝自動化。

與電線相比，箔應變計更敏感，它們通過更多電流，更好的傳輸變形，具有更強的結論和更複雜的繪圖。

半導體應變計

傳感器的靈敏度比電線高出約100倍，這使得通常可以在沒有放大器的情況下使用它們。 缺點是脆弱性，對環境溫度的大量依賴性和廣泛的參數。

應變計的特點

1. 基座 - 格子導體的長度（0.2-150 mm）。
2. 標稱電阻R是有功電阻（10-1000歐姆）的值。
3. 工作電流I _p是應變計不明顯加熱的電流。 在過熱的情況下，變形讀數的敏感元件，基板和粘合劑層的材料的性質發生變化。
4. 靈敏度係數分別為：s =（ΔR/ R）/（ΔL/ L），其中R和L分別為無負載傳感器的電阻和長度; ΔR和ΔL-外力的電阻和變形的變化。 對於不同的材料，它可以是正的（R隨拉伸增加）和負（R隨壓縮而增加）。 不同金屬的s值在-12.6到+6之間。

包含應變計的方案

為了測量小電信號，最好的選擇是橋式開關，其中心是電壓表。 最簡單的例子是應變計傳感器，其電路根據電橋的原理組裝到其連接的肩部之一。 其在無負載狀態下的電阻將與其餘電阻相同。 在這種情況下，儀器將顯示零電壓。 張力傳感器的原理是根據力是壓縮還是拉伸來增加或減小其阻力值。

讀數的精確度受應變計溫度的顯著影響。 如果在橋的另一臂中包含類似的張力電阻，則不會加載，則它將執行補償熱效應的功能。

在測量電路中，也必須考慮連接到電阻器的電線的電阻。 通過添加一根線連接到應變計的任何引線和一個電壓表來減少它們的影響。

如果兩個元件以這樣的方式粘合到彈性元件上，使得它們的負載在符號上不同，則信號將增加2倍。 如果電路中有四個傳感器，上圖中箭頭顯示負載，靈敏度將顯著增加。 通過這種線或箔應變計的連接，普通的微電流表將給出一個指示，而沒有放大器的電信號。 重要的是要用萬用表精確地匹配電阻值，使其在電橋的每個臂上相等。

使用應變計技術

1. 平衡設計的一部分：在稱重期間，傳感器主體彈性變形，並與其一起連接到其上的應變儀與電路連接。 電信號傳輸到 測量設備。
2. 監測建築結構和工程結構在其安裝和運行過程中的應力狀態。
3. 用於測量在軋機和沖壓機中 通過壓力處理金屬 的應變力的應變計。
4. 高溫傳感器用於冶金等企業。
5. 測量帶有不銹鋼彈性元件的傳感器，用於化學侵蝕性環境。

標準應變計以墊圈，柱，簡單或雙邊梁S形的形式製成。 對於所有設計，重要的是在一個方向施加力：從上到下，反之亦然。 在嚴酷的運行條件下，特殊設計可以消除寄生力的影響。 他們的價格在很大程度上取決於此

在應變計上，價格從幾百盧佈到數十萬。 很大程度上取決於製造商，設計，材料，製造技術，測量參數的值，附加的電子設備。 在大多數情況下，它們是不同類型尺度的組成部分。

結論

所有應變片的操作原理都是基於將彈性元件變形為電信號的方法。 為了不同的目的，有不同的傳感器設計。 當選擇應變計時，重要的是確定電路中是否存在溫度讀數和寄生機械影響的失真補償。