Тензометрические датчики силы

Как работают тензометрические датчики силы?

Ниже описана работа датчика силы, основанного на тензометрическом принципе.

В датчике силы, работающем на тензометрическом принципе, для измерения приложенных статических и квазистатических сжимающих и растягивающих сил используются так называемые тензодатчики. С другой стороны, для измерения динамических сил, лучше подходит пьезоэлектрическая техника.

Электрическое сопротивление тензодатчика изменяется даже при самой малой деформации в продольном направлении. Используя измерительный контур с мостом Уитстона, это изменение можно измерять с очень высокой точностью и долговременной стабильностью измерений. В состав тензометрических датчиков силы входит металлический или пружинный измерительный элемент, на который наклеены четыре тензодатчика. Два из них, расположенные параллельно вектору действующей силы, используются для измерения изменения длины, а два другие, ориентированные в сторону от направления действия силы, используются для выявления утолщения или сужения измерительного элемента, происходящих под воздействием приложенной силы. Под действием приложенной силы два тензодатчика растягиваются, а два другие, прикрепленные под углом 90° — сжимаются. Выходные электрические сигналы измеряются путем усиления изменений, пропорциональных приложенной силе, и затем преобразуются в точное измеренное значение силы.

Использование датчиков силы, работающих на тензометрическом принципе, обеспечивает получение исключительно точных данных измерений и регистрацию даже самых малых сил без дрейфа нуля. Поэтому они особенно хорошо подходят для измерения статических и квазистатических сил при условии компенсации нежелательных воздействий окружающей среды, в частности, флуктуации температуры. Тензодатчик можно устанавливать несколькими способами в зависимости от требований варианта применения и диапазона силы.
Чем больше номинальное значение силы, тем большими должны быть размеры датчика силы. Это вытекает из соображений механики: для измерения малых сил используются менее жесткие пружинные элементы, имеющие меньший размер, чем те, которые используются для измерения бóльших сил.

Где применяются тензометрические датчики силы?

Тензометрические датчики силы используются во многих различных вариантах применения, в которых необходима долговечность и термостабильность. Как правило, датчики силы с тензометрическим принципом работы (измерительный контур с мостом Уитстона) можно использовать в широком диапазоне параметров окружающей среды; обычно при этом обеспечивается высокая точность и воспроизводимость характеристик.

К типичным областям применения датчиков этого типа относятся, в частности:

Контакты
Max 25 MB