Gage de contrainte en métal à deux axes pour transducteur de haute précision

jauge de contrainte biaxiale de feuille métallique de mesure pour le capteur de grande précision   Cahier des charges de jauge de contrainte :   Règles de nom de jauge de contrainte : L'autre catalogue de jauge de contrainte : Si une bande de métal conducteur est étirée, elle deviendra plus maigre et plus longue, les deux modifications ayant pour résultat une hausse de résistance électrique de bout en bout. Réciproquement, si une bande de métal conducteur est mise sous la force de compression (sans boucle), elle élargira et se diminuera. Si ces tensions sont gardées dans la limite d'élasticité de la bande en métal (de sorte que la bande ne déforme pas de manière permanente), la bande peut être employée comme élément de mesure pour la force physique, la quantité de force appliquée impliquée de mesurer sa résistance Un tel dispositif s'appelle une jauge de contrainte. Des jauges de contrainte sont fréquemment employées dans la recherche et développement de construction mécanique pour mesurer les tensions produites par des machines. Les avions le test que constitutif est un domaine d'application, minuscule contrainte-mesurent des bandes collées aux pièces de charpente, aux liaisons, et à n'importe quel autre élément indispensable d'un fuselage pour mesurer la tension. La plupart des jauges de contrainte sont plus petites qu'un timbre-poste Les conducteurs d'une jauge de contrainte sont très minces : si fait du fil rond, environ 1/1000 pouce de diamètre. Alternativement, les conducteurs de jauge de contrainte peuvent être les bandes minces du film métallique déposées sur un matériau non conducteur de substrat appelé le transporteur. La dernière forme de la jauge de contrainte est représentée dans l'illustration précédente. Le nom « a collé la mesure » est donné aux jauges de contrainte qui sont collées à une plus grande structure sous la tension (appelée le spécimen d'essai). La tâche des jauges de contrainte d'adhérence de tester des spécimens peut sembler être très simple, mais elle n'est pas. « Mesurer » est un métier à son propre chef, absolument essentiel pour obtenir des mesures précises et stables de contrainte. Il est également possible d'employer un fil non monté de mesure étiré entre deux points mécaniques pour mesurer la tension, mais cette technique a ses limitations Les résistances types de jauge de contrainte s'étendent de 30 Ω au kΩ 3 (non souligné). Cette résistance peut changer seulement une fraction d'un pour cent pour la gamme de toute puissance de la mesure, donnée les limitations imposées par les limites d'élasticité du matériau de mesure et du spécimen d'essai. Les forces assez grandes pour induire des modifications plus grandes de résistance déformeraient de manière permanente le spécimen d'essai et/ou les conducteurs de mesure eux-mêmes, de ce fait ruinant la mesure comme dispositif de mesure. Ainsi, afin d'employer la jauge de contrainte comme instrument pratique, nous devons mesurer extrêmement des petits changements dans la résistance avec de grande précision. Une telle précision exigeante nécessite un circuit de mesure de passerelle. À la différence de la passerelle de Wheatstone montrée dans le dernier chapitre using un détecteur de nul-équilibre et un conducteur humain pour mettre à jour un état d'équilibre, un montage en pont de jauge de contrainte indique la contrainte mesurée par le degré de déséquilibre, et utilise un voltmètre de précision au centre de la passerelle pour fournir une mesure précise de ce déséquilibre :     Type, le bras de rhéostat de la passerelle (R2 dans le tableau) est placé à une valeur égale à la résistance de jauge de contrainte sans la force appliquée. Les deux bras de taux de la passerelle (R1 et R3) sont placés égaux entre eux. Ainsi, sans la force appliquée à la jauge de contrainte, la passerelle sera symétriquement équilibrée et le voltmètre indiquera volts zéro, représentant la force nulle sur la jauge de contrainte. Car la jauge de contrainte est comprimée ou tendue, sa résistance diminuera ou hausse, respectivement, de ce fait déséquilibrant la passerelle et produisant un signe au voltmètre. Cette disposition, avec un élément simple de la résistance changeante de passerelle en réponse à la variable mesurée (force mécanique), est connue comme circuit de quart-passerelle Comme distance entre la jauge de contrainte et les trois autres résistances dans le montage en pont peut être considérable, la résistance de fil a un impact important sur le fonctionnement du circuit. Illustrait les effets de la résistance de fil, je montrerai que le même schéma de principe, mais ajoute deux symboles de résistance en série avec la jauge de contrainte pour représenter les fils :     La résistance de la jauge de contrainte (Rgauge) n'est pas la seule résistance étant mesurée : les résistances Rwire1 et Rwire2 de fil, étant en série avec Rgauge, contribuent également à la résistance de la moitié inférieure du bras de rhéostat de la passerelle, et contribuent par conséquent au signe du voltmètre. Ceci, naturellement, sera faussement interprété par le mètre en tant que contrainte physique sur la mesure Tandis qu'on ne peut pas complet éliminer cet effet dans cette configuration, il peut réduire au minimum avec l'ajout d'un troisième fil, branchant le côté droit du voltmètre directement au fil supérieur de la jauge de contrainte :     Puisque le troisième fil ne porte pratiquement aucun courant (dû à la résistance interne extrêmement élevée du voltmètre), sa résistance ne relâchera pas toute quantité considérable de tension. Notification comment la résistance du premier fil (Rwire1) « a été dérivée » maintenant que le voltmètre branche directement au premier terminal de la jauge de contrainte, partant seulement de la résistance de la fin agrafes (Rwire2) pour contribuer toute résistance parasite en série avec la mesure. Pas une solution parfaite, naturellement, mais deux fois meilleur que le dernier circuit ! Il y a une voie, cependant, de réduire l'erreur de résistance de fil bien au-delà de la méthode juste décrite, et aide également à atténuer un autre genre d'erreur de mesure dû à la température. Une caractéristique malheureuse des jauges de contrainte est celle de la modification de résistance avec des changements de la température. C'est une propriété courante à tous les conducteurs, encore plus que d'autres. Ainsi, notre circuit de quart-passerelle comme montré (avec deux ou avec trois fils branchant la mesure à la passerelle) fonctionne pendant qu'un thermomètre aussi bien en tant que lui fait un indicateur de contrainte. Si tout que nous voulons faire est de mesurer la contrainte, ceci n'est pas bon. Nous pouvons dépasser ce problème, cependant, en employant une jauge de contrainte « factice » au lieu de R2, de sorte que les deux éléments du bras de rhéostat changent la résistance dans la même proportion quand des changements de température, de ce fait annulant les effets du changement de température :     Les résistances R1 et R3 sont de valeur égale de résistance, et les jauges de contrainte sont identiques à une un autre. Sans la force appliquée, la passerelle devrait être en condition parfaitement équilibrée et le voltmètre devrait enregistrer 0 volts. Les deux mesures sont collées sur le même spécimen d'essai, mais seulement un est mis dans une position et une orientation afin de pour être exposé à la contrainte physique (la mesure active). L'autre mesure est isolée dans toute la tension mécanique, et agit simplement comme un dispositif de compensation de température (la mesure) « factice ». Si les changements de température, les deux résistances de mesure changeront par le même pourcentage, et l'état de la passerelle d'équilibre demeureront inchangés. Seulement une résistance différentielle (différence de résistance entre les deux jauges de contrainte) produite par la force physique sur le spécimen d'essai peut modifier l'équilibre de la passerelle La résistance de fil n'effectue pas l'exactitude du circuit autant qu'avant, parce que les fils branchant les deux jauges de contrainte à la passerelle sont longueur approximativement égale. Par conséquent, les sections supérieures et inférieures du bras du rhéostat de la passerelle contiennent approximativement le même montant de résistance parasite, et leurs effets tendent à annuler :     Quoiqu'il y ait maintenant deux jauges de contrainte dans le montage en pont, seulement on est sensible à la contrainte mécanique, et ainsi à nous se rapportait toujours à cette disposition comme quart-passerelle. Cependant, si nous devions prendre la jauge de contrainte supérieure et la placer de sorte qu'elle soit exposée à la force opposée comme mesure inférieure (c.-à-d. quand la mesure supérieure est comprimée, la mesure inférieure sera étirée, et vice versa), nous aurons les deux mesures répondre à la contrainte, et la passerelle sera plus sensible à la force appliquée. Cette utilisation est connue comme moitié-passerelle. Puisque les deux jauges de contrainte augmenteront ou diminueront la résistance par la même proportion en réponse aux changements de la température, les effets du changement de température demeurent annulés et le circuit souffrira l'erreur de mesure température-induite minimale :     Un exemple de la façon dont une paire de jauges de contrainte peut être collée sur un spécimen d'essai afin de rapporter cet effet est illustré ici :   Sans la force appliquée au spécimen d'essai, les deux jauges de contrainte ont la résistance égale et le montage en pont est équilibré. Cependant, quand une force de haut en bas est appliquée à l'extrémité libre du spécimen, il se dépliera vers le bas, étirant la mesure #1 et comprimant la mesure #2 en même temps :   Dans les applications où de telles paires complémentaires de jauges de contrainte peuvent être collées sur le spécimen d'essai, il peut être avantageux de faire chacun des quatre éléments de la passerelle « active » pour encore une sensibilité plus grande. Ceci s'appelle un circuit de plein-passerelle : La moitié-passerelle et les configurations de plein-passerelle accordent une sensibilité plus grande au-dessus du circuit de quart-passerelle, mais souvent il n'est pas possible de coller des paires complémentaires de jauges de contrainte sur le spécimen d'essai. Ainsi, le circuit de quart-passerelle est fréquemment utilisé dans des systèmes de mesure de contrainte Si possible, la configuration de plein-passerelle est le meilleur à employer. C'est vrai non seulement parce qu'il est plus sensible que les autres, mais parce qu'il est linéaire alors que les autres ne sont pas. la Quart-passerelle et les circuits de moitié-passerelle fournissent un signal de sortie (déséquilibre) qui est seulement approximativement proportionnel à la force appliquée de jauge de contrainte. La linéarité, ou la proportionnalité, de ces montages en pont est la meilleure quand la quantité de modification de résistance due à la force appliquée est très petite comparée à la résistance nominale des mesures. Avec une plein-passerelle, cependant, la tension de sortie est directement proportionnelle à la force appliquée, sans l'approximation (à condition que le changement de la résistance provoquée par la force appliquée est égal pour chacune des quatre jauges de contrainte !). À la différence des passerelles de Wheatstone et de Kelvin, qui fournissent la mesure à un état de l'équilibre parfait et fonctionnent donc indépendamment de la tension de source, la quantité de sujets de tension de source (ou « excitation ») dans une passerelle mal équilibrée comme ceci. Par conséquent, des passerelles de jauge de contrainte sont évaluées en millivolts de déséquilibre produits par volt de l'excitation, par mesure d'élément de force. Un cas particulier pour une jauge de contrainte du type utilisé pour mesurer la force dans les milieux industriels est 15 mV/V à 1000 livres. C'est-à-dire, à exact 1000 livres a appliqué la force (compressif ou de tension), la passerelle sera déséquilibré par 15 millivolts pour chaque volt de tension d'excitation. De nouveau, une telle figure est précise si le montage en pont est plein-actif (quatre jauges de contrainte actives, une dans chaque bras de la passerelle), mais rapproche seulement pour la moitié-passerelle et les dispositions de quart-passerelle Des jauges de contrainte peuvent être achetées en tant qu'éléments complets, avec des éléments de jauge de contrainte et des résistances de passerelle dans un renfermer, être scellées et encapsulées pour la protection contre les éléments, et équiper des points mécaniques d'attache pour la pièce d'assemblage à une machine ou la structure. Un tel module s'appelle type un capteur de pression de piézoélectrique Comme plusieurs des autres sujets abordés en ce chapitre, les systèmes de jauge de contrainte peuvent devenir tout à fait complexes, et une pleine dissertation sur des jauges de contrainte serait au delà de la portée de ce livre   Nos services   1. 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Ils peuvent être appliqués dans le domaine traditionnel de mesure de force et sont également employés couramment dans les lignes de production d'automatisation industrielle et l'industrie métallurgique CE de contact, RoHS et conditions EX Car un 9001:2008 d'OIN - compagnie certifiée, tous nos produits électroniques ont la bonne performance et la qualité parce que tous les produits doit être testé plusieurs fois et elles doivent subir des inspections strictes avant d'être acheminé de l'usine. 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