Тензометрические измерения

В любой задаче в области компьютерной автоматизации измерений, испытаний и управления технологическим производством самым главным моментом является выбор первичного преобразователя. Первичные преобразователи сигналов внешнего воздействия в электрический сигнал основаны на различных физических эффектах и бывают различного типа и вида. Рассмотрим один из распространенных видов преобразователей — резистивных.

Резистивные датчики широко используются в тензометрии. Тензометрия (от лат. tensus — напряжённый, натянутый и греч. metréō — измеряю) — экспериментальное определение напряжённого состояния конструкций, основанное на измерении местных деформаций. При механической деформации материала его электрическое сопротивление изменяется. Этот эффект называется тензорезистивным эффектом. На основе этого эффекта реализованы тензодатчики, реагирующие на механическое напряжение σ:

где E — модуль Юнга материала, F — приложенная сила, dl/l = e — относительная деформация материала.

Тензометрические измерения производятся при помощи измерительных модулей ZET 7010 Tensometer-485, ZET 7110 Tensometer-CAN, ZET 7111 Tensometer-CAN; или тензостанции ZET 017-Т8 и программы «Тензодатчик». В качестве чувствительных элементов могут быть использованы тензодатчики или тензорезисторы в различных исполнениях. Тензорезистивный эффект применяется для измерения различных физических величин: веса, давления, механического напряжения и т.п. На рисунке 1, например, показаны формы измерительных решеток тензорезисторов фирмы «Месстехник-HBM». На рисунке 2 представлен внешний вид типичного датчика давления производства ООО «Метроник».

Рисунок 1

Рисунок 2

При построении многоканальных контрольно-измерительных систем автоматизации технологических процессов используются несколько тензостанций ZET 017-Т8: в этом случае количество измерительных каналов может достигать 128. Для подключения такого количества датчиков используются клеммные модули (рисунки 3 и 4). Для интеграции тензоизмерительной системы в уже существующий процесс возможна установка модулей на DIN-рейку. Для построения распределенной системы тензоизмерений используются модули ZET 7010 Tensometer-485, ZET 7110 Tensometer-CAN, ZET 7111 Tensometer-CAN.

Рисунок 3

Рисунок 4

Для контроля и управления процессами используется цифровой вход/выход тензостанции ZET 017-Т8 или управляющий модуль ZET 7060 Digital-485 или ZET 7160 Digital-CAN. Например, при превышении давления в контролируемой точке исследуемого объекта, с цифрового выхода на исполнительный механизм подается сигнал, что приводит к его срабатыванию и, например, к открытию спускового клапана. При нормализации давления сигнал с цифрового выхода выключается и продолжается нормальное функционирование системы. Пороги (уставки) срабатывания цифрового входа/выхода устанавливаются оператором. Контроль измеряемых параметров и алгоритмы срабатывания уставок могут быть различными. Весь процесс измерения параметров, срабатывания уставок и возникновение нештатных ситуаций отображается на экране в реальном времени и протоколируется для дальнейшего анализа и хранения.

См. также

  • Теория тензоизмерений, схемы подключения тензорезисторов к ZETSENSOR
  • Схемы подключения тензорезисторов к тензостанции ZET 017-T8
  • Тензовесы своими руками
  • Формирование тензометрических мостовых схем для измерения различных параметров
  • Применение тензорезисторов для измерения физических величин
  • ZET 7010 Tensometer-485 интеллектуальный тензодатчик с интерфейсом RS-485 (статические измерения)
  • ZET 7110 Tensometer-CAN интеллектуальный тензодатчик с интерфейсом CAN (статические измерения)
  • ZET 7111 Tensometer-CAN интеллектуальный тензодатчик с интерфейсом CAN для проведения динамических измерений