Grundlæggende om målinger af stammålere

Tøjmåleren er et af de mest nyttige værktøjer til nøjagtig måling af udvidelse eller sammentrækning af et materiale, når kræfter påføres. Trækmålere er også nyttige til måling af påførte kræfter indirekte, hvis de er tilnærmet omtrent lineært med materialets deformation.

Hvad er stammålere

Stammålere er sensorer, hvis elektriske modstand varierer i forhold til mængden af ​​belastning (deformation af et materiale).

En ideel belastningsmåler ville ændre sin modstand i forhold til den langsgående belastning på overfladen, som sensoren er fastgjort til.

Der er dog andre faktorer, der kan påvirke modstanden, såsom temperatur, materialegenskaber og klæbemidlet, der binder måleren til materialet.

En spændingsmåler består af et parallelt gitter af meget fin metallisk tråd eller folie bundet til den anstrengte overflade af et tyndt isoleret lag af epoxy. Når det bundne materiale er spændt, overføres stammen gennem klæbemidlet. Gitterformen er designet i et mønster, der giver maksimal modstandsændring pr. Arealeenhed.

Sådan vælges stammåler

Når du vælger en spændingsmåler til en applikation, er de tre vigtigste overvejelser driftstemperatur, arten af ​​den stamme, der skal detekteres, og stabilitetskrav.

Da en trækmåler er monteret på en anstrengt overflade, er det vigtigt, at måleren er anstrengt lige med overfladen. Det klæbende materiale skal vælges omhyggeligt for at overføre belastningen til sensoren pålideligt over et bredt temperaturinterval og andre forhold.

En belastningsmålers modstandsværdi varierer som en funktion af den påførte stamme i henhold til: ændring i R / R = S hvor R er modstand, e er stamme, og S er stamme følsomhedsfaktor. For metalfoliemålere er belastningsfølsomhedsfaktoren ca. 2.

Inkrementerne af stamme er normalt mindre end 0,005 inch / inch og udtrykkes ofte i mikro-stammenheder. Fra formlen ses det, at modstanden til stammemåleren vil ændre sig i meget små mængder med den givne stamme i størrelsesordenen 0,1%.

En spændingsaflæsning kan derefter fjernes fra denne modstand i form af milli-volt pr. Volt (mV / V) for at tilvejebringe måleværdien for belastning.

Poisson-forholdet er et mål for den udtynding og forlængelse, der forekommer i materiale, når det er anstrengt. Hvis der f.eks. Påføres en trækkraft på en resistiv ledning, ville ledningen blive lidt længere og samtidig blive tyndere. Dette forhold mellem disse to stammer er Poisson-forholdet.

Dette er det grundlæggende princip bag måling af stregmåler, da trådmodstanden vil øges proportionalt på grund af Poisson-effekten.

Sådan måles stammeudgangseffekt nøjagtigt

For nøjagtigt at måle en lille ændring i modstand findes spændingsmålere næsten altid i en brokonfiguration med en spændingskildekilde.

Wheatstone-broen bruges ofte som vist i diagrammet. Broen er afbalanceret, når modstandsforholdene er ens på begge sider, eller R1 / R2 = R4 / R3. Udenfor er udgangsspændingen nul under denne tilstand.

Når spændingsmålemodstanden (Rg) ændres, ændres udgangsspændingen (Vout) med et par milliVolt, og denne spænding forstærkes derefter af en differentiel forstærker for at returnere en læsbar værdi.

Dette Wheatstone-kredsløb er også velegnet til temperaturkompensation - det kan næsten eliminere temperatureffekterne. Undertiden er målermaterialet designet til at kompensere for termisk ekspansion, men dette fjerner ikke den termiske følsomhed fuldstændigt.

For at opnå bedre termisk kompensation kunne en modstand som R3 erstattes af en lignende spændingsmåler. Dette vil have tendens til at ophæve temperatureffekter.

Faktisk kunne alle fire modstande erstattes af sensorer til stregmåler for maksimal temperaturstabilitet. To af dem (R1 og R3) kunne indstilles til at måle kompression, mens de to andre (R2 og R4) er indstillet til at måle spænding.

Ikke kun vil dette kompensere for temperaturen, men det øger også følsomheden med en faktor på fire. Trækmålere med elektriske modstandselementer er langt den mest almindelige type sensor til måling af belastning, da de også har fordelene ved lavere omkostninger som veletableret.

De fås i små størrelser og påvirkes kun moderat af temperaturændringer, samtidig med at der opnås en fejl på mindre end +/- 0,10%. Bundet modstandsbelastningsmålere er også meget følsomme og kan bruges til at måle både statisk og dynamisk belastning.

Der er dog andre typer tilgængelige til visse anvendelser, såsom piezo-resistiv, kulstofmodstandsdygtig, halvledende, akustisk, optisk og induktiv.

Der er endda sensorer til stregmåler baseret på et kondensatorkredsløb ..