ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Силоизмерительные устройства с упругими динамометрами из "Испытательная техника Справочник Книга 2 " В месте установки датчика возникает сила, противодействующая измеряемой, — сила реакции датчика. [c.350] К датчикам первого типа относят наиболее распространенные в настоящее время датчики силы. Упругий элемент этих датчиков выполняет чисто механические функции — создает реакцию измеряемой силе. Возникающая деформация упругого элемента воспринимается чувствительным элементом и преобразуется в выходную величину, т. е. процессы деформирования и преобразования происходят в различных элементах датчика. К датчикам этого типа относят, например, датчики с механическими, тензорезисторными, индуктивными или емкостными преобразователями деформации в электрический сигнал. [c.350] В датчиках второго типа механическая нагрузка действует на электрически или магнитно активный упругий элемент, который реагирует на созданное нагрузкой поле механических напряжений или деформаций изменением своих электрических или магнитных характеристик. К датчикам этого типа относят, например, угольные, пьезоэлектрические и магиитоанизотропные датчики. [c.350] Используемые в датчиках первого типа преобразователи можно разделить на параметрические и генераторные. [c.350] В генераторных преобразователях энергия, необходимая для создания выходной величины, отбирается у измеряемого объекта, У генераторных датчиков постоянная электрическая мощность может отбираться только тогда, когда источник силы обеспечивает необходимое непрерывное питание. Такое состояние возможно лишь в том случае, когда существуют временные изменения измеряемой силы. [c.351] Таким образом, параметрические преобразователи применяют в датчиках для измерения статических и динамических сил, а генераторные — преимущественно в датчиках для динамических измерений. [c.351] Конструкция датчика силы в большой мере определяется примененным преобразователем. Для достижения оптимальных метрологических характеристик датчика необходимо соблюдать следующие принципы цельности конструкции, интегрировання, симметрии и оптимальных конструктивных границ. [c.351] Каждое нарушение сплошности в конструкции датчика, который находится в силовой цепи, является местом возникновения внешнего трения — трения между сопрягаемыми элементами датчика. С этим трением связаны погрешности измерения, которые при неблагоприятных условиях могут достигать очень большой величины. Таким образом, измеряемая сила должна передаваться в конструкции датчика по твердой среде в виде единого куска материала. Каждое место раздела ухудшает характеристики датчика. [c.351] Если соединений в упругом элементе датчика избежать не удается (например, по технологическим причинам), то их влияние можно уменьшить максимальным удалением от мест размещения чувствительных элементов, размещением в местах наименьших деформаций, согласованием свойств сопрягаемых частей упругого элемента. [c.351] При мнимом интегрировании о всем поле напряжения или деформации, а следовательно, и об измеряемой силе, вызвавшей это поле, судят по состоянию в одной единственной точке этого поля, которое можно использовать как меру для всего поля и, следовательно, для измерения силы. При этом интегрировании предполагают, что внутри ограниченной области преобразователя существует определенное механическое поле, которое не зависит от точки приложения силы. Это дает возможность использовать один единственный преобразователь. [c.351] Конструктивными решениями, обеспечивающими мнимое интегрирование, являются удаление силовоспринимающих частей упругого элемента от области расположения чувствительного элемента ограничение области возможных точек приложения силы симметричность датчика. В случае симметричности нагружения датчик должен также иметь симметрию свойств относительно точки приложения силы. Все функциональные элементы датчика выполняют симметричными. [c.351] Мнимое интегрирование с практической точки зрения ограничено почти исключительно датчиками раздельного преобразования. [c.351] Действительное интегрирование имеет место в случае, когда о всем поле напря кения или деформации, а следовательно, и об измеряемой силе, вызвавшей это поле, судят по состоянию во многих или бесконечно многих точках поля, причем это состояние отображается электрическими величинами так, что происходит возможно полное восприятие механического состояния образца. В суммирующем устройстве, которое всегда является составной частью преобразователя, из промежуточных величин составляется выходной сигнал. [c.351] Конструктивными решениями, обеспечивающими действительное интегрирование, являются размещение чувствительных элементов по всей поверхности преобразователя (упругого элемента датчика) размещения чувствительных элементов по всему объему преобразователя (упругого элемента) применение непрерывно распределенного чувствительного элемента. [c.352] Прецизионные датчики основаны обычно на принципе действительного интегрирования, и при этом методы мнимого интегрирования часто используют дополнительно для обеспечения необходимого распределения механических напряжений в упругом элементе. [c.352] Симметрия состояния свойств датчика, от которых зависит его сигнал (например, равенство сопротивлений смежных плеч моста) и ее сохранение при воздействиях, которые не нужно измерять, определяют целый ряд положительных метрологических свойств, так как в этом случае датчик реагирует только на изменение измеряемой силы и не откликается на другие воздействия — неизмеряемые нагрузки, условия окружающей среды н т. д. [c.352] Ряд подобных датчиков нельзя продолжить безгранично в сторону малых или больших номинальных сил, так как для каждой конструктивной схемы датчика существуют верхняя и нижняя границы реализуемых номинальных значений измеряемой силы. Границы ряда типоразмеров определяются возрастанием погрешностей выше заданного значения появлением неприемлемых значений параметров (например, слишком большой деформации упругого элемента) невозможностью изготовления из-за размеров чувствительного элемента или технологических ограничений. [c.352] В табл. 2 приведены основные типы датчиков силы и их основные достижимые параметры. [c.352] Вернуться к основной статье