В этой статье объясняется, что такое тензодатчик и для чего он используется. Итак, вы узнаете о различных типах тензорезисторов, о том, как используется тензорезистор, его преимуществах и недостатках.
Что такое тензодатчик?
Тензодатчик , или тензодатчик , — это датчик, преобразующий деформацию материала в изменение электрического сопротивления. Таким образом, тензодатчик — это инструмент, используемый для измерения деформации материала.
Тензодатчики также можно использовать для определения давления, нагрузки, крутящего момента или положения материала.
Работа тензорезистора основана на пьезорезистивном эффекте, который представляет собой физическое свойство, которым обладают некоторые материалы и которое изменяет значение их электрического сопротивления в зависимости от механического напряжения, которому они подвергаются. Ниже мы подробно увидим, как работает тензодатчик.
Обычно тензорезисторы маленькие и твердые. Кроме того, они обычно изготавливаются из металлических сплавов, таких как алюминий или никель, или полупроводниковых элементов, таких как кремний или германий.
Кроме того, для правильных измерений тензорезистора важно, чтобы производитель указал измерительные характеристики тензорезистора, такие как рабочая температура, сопротивление манометра или испытание на усталость.
Типы тензодатчиков
Теперь, когда мы знаем определение тензодатчика, давайте посмотрим, какие бывают типы тензодатчиков:
- Металлические тензорезисторы – это тензорезисторы, изготовленные из металлического сплава. Эти типы тензорезисторов обычно тонкие и тонкие. Кроме того, они измеряют деформацию материала по изменению длины, которую они испытывают.
- Тензорезисторы сопротивления : этот тип тензорезисторов увеличивает свое сопротивление при деформации, так что благодаря мосту Уитстона это изменение сопротивления может быть преобразовано в растяжение и, следовательно, определить деформацию материала.
- Емкостные тензорезисторы : этот тип тензорезисторов связан с геометрическими характеристиками и позволяет измерять напряжения и деформации.
- Фотоэлектрические тензодатчики : работа тензодатчиков этого типа основана на измерении деформации по количеству света, попадающего на фотоэлемент. Так что в зависимости от удлинения датчика к ячейке достигает больше или меньше световой энергии и, следовательно, можно определить деформацию материала.
- Полупроводниковые тензорезисторы . Этот тип тензорезисторов состоит из полупроводникового компонента, который позволяет измерять деформацию. Они, как правило, меньше по размеру, но могут выдерживать очень большие деформации.
Как работает тензодатчик
Тензорезисторы — это электрические компоненты, которые необходимо приклеить к объекту, деформацию которого мы хотим изучить. Вот почему они обычно включают в себя клейкую часть, чтобы их можно было легко прикрепить к объекту.
Имейте в виду, что деформация объекта происходит под действием механической силы, внешней или внутренней. Таким образом, если известны механическое напряжение и свойства материала, можно рассчитать деформацию материала.
Работа тензорезистора основана на пьезорезистивности, свойстве, которым обладают некоторые материалы и которое изменяет значение их электрического сопротивления в зависимости от механического напряжения, которому они подвергаются.
Таким образом, благодаря пьезорезистивному эффекту механическое усилие можно преобразовать в электричество и, следовательно, определить деформацию объекта.
В большинстве случаев деформацию, испытываемую объектом, очень сложно измерить вручную, поскольку это очень малые деформации. Однако, используя электрический ток, можно узнать величину этих деформаций.
Преимущества и недостатки тензорезисторов
Преимущества тензодатчиков:
- Тензорезисторы очень просты и удобны в использовании.
- Это маленькие инструменты.
- Как правило, тензорезисторы можно использовать с постоянным или переменным током.
- На измерения, выполняемые тензодатчиком, магнитное поле не влияет.
Недостатки тензодатчиков :
- Многие факторы окружающей среды могут повлиять на результаты измерений, выполняемых тензорезистором.
- Обычно это нестабильные устройства.
- Со временем тензодатчик теряет хватку, что затрудняет его использование.
- Выходной сигнал манометра слабый.
- Изменения температуры могут повлиять на тензорезисторы.
- Приложенное напряжение не может привести к выходу тензорезистора за пределы его упругости.
Применение тензорезисторов
Тензорезистор имеет множество применений в технике, в том числе:
- В конструкциях для измерения деформации мостов, инфраструктуры, кранов и т. д.
- В промышленности тензорезисторы в основном используются для проведения испытаний на сопротивление двигателей, насосов, машин и т. д.
- Тензометры также используются в робототехнике, например, для измерения усилия, прилагаемого роботом при захвате объекта.
- В строительстве тензодатчик используется для проверки осадки бетона во время строительства.
- В аэрокосмической промышленности тензорезисторы используются для измерения структурной нагрузки самолетов и расчета отклонения их крыльев.