Подключение мостовых схем к тензостанции

Тензорезисторы предназначены для измерения напряжений, возникающих на поверхности различных деталей. С помощью тензорезисторов можно измерять степень сжатия и растяжения, скручивания, изгиба, и рассчитать прикладываемые к изделию силы. Ниже приведены различные схемы подключения тензорезисторов к тензометрической станции ZET 017-T8, а также указания по конфигурированию программы Тензометр.

Примечание: формула расчета коэффициента чувствительности S приведена для единиц измерения м/м, K_R – чувствительность тензорезистора (значение из паспорта), ν – коэффициент Пуассона.

Таблица 1

1. Одноосевая деформация. 1 тензорезистор, 3 сопротивления, R≈R1. Термокомпенсация — нет. Компенсация изгиба — нет.

2. Одноосевая деформация. 2 тензорезистора, 3 сопротивления, R≈R1+R2. Термокомпенсация — нет. Компенсация изгиба — есть.

3. Одноосевая деформация. 2 тензорезистора, 2 сопротивления. R≈R1≈R2. Термокомпенсация — есть. Компенсация изгиба — нет.

4. Одноосевая деформация. 2 тензорезистора, 2 опротивления. R≈R1≈R2. Термокомпенсация — есть. Компенсация изгиба — нет.

5. Одноосевая деформация. 4 тензорезистора, R4≈R3≈R2≈R1. Термокомпенсация — есть. Компенсация изгиба — есть.

6. Одноосевая деформация. 4 тензорезистора, R4≈R3≈R2≈R1. Термокомпенсация — есть. Компенсация изгиба — нет.

7. Деформация изгиба. 1 тензорезистор, 3 сопротивления, R≈R1. Термокомпенсация — нет.

8. Деформация изгиба. 2 тензорезистора, 2 сопротивления, R≈R2≈R1. Термокомпенсация — есть.

9. Деформация изгиба. 4 тензорезистора, R4≈R3≈R2≈R1. Термокомпенсация — есть.

10. Деформация кручения. 2 тензорезистора, 2 сопротивления. R≈R2≈R1. Термокомпенсация — есть.

11. Деформация кручения. 4 тензорезистора, R4≈R3≈R2≈R1. Термокомпенсация — есть.

Измерение относительной деформации

Деформация контролируемого образца приводит к относительному изменению выходного напряжения с тензометрических полумостовых (либо мостовых) схем. Относительное изменение выходного напряжения описывается выражением ΔU=e₀/U (В/В).

где e₀ – изменение выходного напряжения тензометрической схемы

U – напряжения питания тензометрической схемы

Рассчитываемая относительная деформация ε₀ (м/м) связана с регистрируемым значением относительного изменения выходного напряжения тензометрической схемы по формуле:

ε₀ = ΔU*S

где S – чувствительность используемой тензометрической схемы подключения (формула для расчета приводится в табл. 1 и зависит от выбранной схемы подключения)

При регистрации относительной деформации тензостанцией следует задать скорректированное (в зависимости от требуемых единиц измерения деформации) значение коэффициента чувствительности в соответствии с табл. 2

Таблица 2

Измерение напряжения материала

Расчет напряжения возникающего в материале может производиться в пределах его упругой деформации по деформации контролируемого образца, которая связана с регистрируемым (при помощи тензостанции) относительным изменением выходного напряжения полумостовой либо мостовой схемы по формуле: ε₀ = ΔU*S

где S – чувствительность используемой тензометрической схемы подключения (формула для расчета приводится в табл. 1 и зависит от выбранной схемы подключения)

Напряжение материала связано с его относительной деформацией по формуле:

σ=ε₀*E= ΔU*S*E

где Е – модуль упругости материала контролируемого образца (значения для модуля упругости некоторых материалов приведены в табл. 3)

Таблица 3

Измерение крутящего момента

Крутящий момент вызывает деформацию вала, которая регистрируется на его поверхности в виде относительного изменения выходного напряжения с тензометрических полумостовых (мостовых) схемΔU=e₀/U (В/В). Для измерения крутящего момента М(Н*м) используется формула:

М= ΔU*Sкм

где Sкм – чувствительность для измерения крутящего момента

Формула расчета чувствительности Sкм для сплошных валов:

Sкм=S*Е*π*D³/(16*(1+ν))

где S – чувствительность используемой тензометрической схемы подключения (формула для расчета приводится в табл. 1 и зависит от выбранной схемы подключения)

Е – модуль упругости для материала вала, [Па]

D – диаметр вала, [м]

v – коэффициент Пуассона для материала вала (значения коэффициента для некоторых материалов приведены в табл.4)

Формула расчета чувствительности Sкм для полых валов:

Sкм=S*Е*π*D³*(1-d⁴/D⁴)/(16*(1+ν))

где d – внутренний диаметр полого вала, [м]

При регистрации крутящего момента следует указать рассчитанное значение чувствительности Sкм.

Таблица 4

Измерение крутящего момента через мощность и число оборотов

Крутящий момент можно оценить через мощность, передаваемую на вал от электродвигателя, и обороты вала.

Формула расчета крутящего момента через мощность:

M=k*P/2πf

где M – крутящий момент, [Н·м]
P – мощность, [Вт]
f – частота оборотов в секунду, [Гц]
k – коэффициент потерь от 0 до 1 (около 0,7).