Gerinim ölçer basınç sensörü algılama prensibi ve yapı özeti, ne olduğunu bilerek, nedenini de bilmelisiniz
Basınç sensörü, endüstriyel uygulamada en yaygın kullanılan sensördür.Su koruma ve hidroelektrik, demiryolu taşımacılığı, akıllı binalar, üretim otomasyonu, havacılık, askeri, petrokimya, petrol kuyusu, elektrik enerjisi, gemiler, takım tezgahları dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel otomasyon ortamlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. , Boru hatları ve diğer birçok endüstri, aşağıda kısaca bazı genel sensör ilkeleri ve uygulamaları tanıtılmaktadır.
Direnç gerinim ölçer basınç sensörleri, yarı iletken gerinim ölçer basınç sensörleri, piezo dirençli basınç sensörleri, endüktif basınç sensörleri, kapasitif basınç sensörleri, rezonans basınç sensörleri ve kapasitif ivme sensörleri gibi birçok mekanik sensör türü vardır. Ancak en yaygın olarak kullanılan, çok düşük bir fiyata, yüksek doğruluğa ve iyi bir doğrusallığa sahip olan piezorezistif basınç sensörüdür. Aşağıda esas olarak bu tür bir sensörü tanıtıyoruz.
Piezorezistif kuvvet sensörünü anlarken, önce direnç gerinim ölçer unsurunu anlıyoruz. Direnç gerinim ölçer, test parçası üzerindeki gerinim değişikliğini elektrik sinyaline dönüştüren hassas bir cihazdır. Piezorezistif gerinim sensörlerinin ana bileşenlerinden biridir. En yaygın olarak kullanılan direnç gerinim ölçerler, metal direnç gerinim ölçerler ve yarı iletken gerinim ölçerlerdir. İki tür metal direnç gerinim ölçer vardır: tel gerinim ölçer ve metal folyo gerinim ölçer. Genellikle gerinim ölçer, mekanik gerinim matrisine özel bir yapıştırıcı ile sıkıca bağlanır.Matris bir gerilme değişikliğine maruz kaldığında, direnç gerinim ölçer de deforme olur, böylece gerinim ölçerin direnç değeri değişir, böylece Dirence uygulanan voltaj değişir. Bu tür gerinim ölçerin direnç değişimi, gerildiğinde genellikle küçüktür.Genel olarak, bu tür gerinim ölçer, sonraki bir enstrüman yükselticisi tarafından yükseltilen ve daha sonra işleme devresine iletilen bir gerinim köprüsünden oluşur (genellikle A / D dönüşümü Ve CPU) ekran veya aktüatör.
1. Dört gerinim basınç sensörü
1. Gerinim borusu tipi
Gerilim tüpü tipi olarak da bilinir. Esnek duyarlı elemanı, bir ucu kapalı olan ince cidarlı bir silindirdir ve diğer ucu test edilen sisteme bağlanmak için bir flanşa sahiptir. Silindirin duvarına iki veya dört gerinim ölçer takılır, bunların yarısı katı parçaya sıcaklık telafisi ölçer olarak tutturulur ve diğer yarısı ölçüm gerinim ölçer olarak kullanılır. Basınç olmadığında, 4 gerinim ölçer dengeli bir tam köprü devresi oluşturur; basınç iç boşluğa etki ettiğinde, silindir bir "bel tamburu şekline" dönüşerek köprünün dengesini bozar ve basınçla belirli bir ilişkisi olan bir voltaj verir. Bu tür bir sensör, ölçülen basıncı kuvvete dönüştürmek ve gerinim silindirine iletmek veya ölçülen basıncı dikey bir zincir şeklindeki bir diyaframdan iletmek için bir piston da kullanabilir. Gerinim borusu basınç sensörü yapısı basittir, üretimi kolaydır ve güçlü uygulanabilirliği vardır.Roketlerin, topçu mermilerinin ve topçuların dinamik basınç ölçümünde yaygın olarak kullanılır.
2. Diyafram tipi
Elastik duyarlı elemanı, çevre çevresinde sabit bir dairesel metal düz diyaframdır. Diyafram basınç altında deforme olduğunda, hem merkezdeki radyal gerinim hem de teğet gerinim pozitif bir maksimum değere ulaşırken, kenardaki radyal gerinim negatif bir maksimum değere ulaşır ve teğet gerinim sıfır olur. Bu nedenle, iki gerinim ölçer genellikle sırasıyla pozitif ve negatif maksimum gerinime bağlanır ve daha fazla hassasiyet ve sıcaklık dengelemesi elde etmek için bitişik köprü kollarının bir yarım köprü devresine bağlanır. Dairesel folyo gerinim ölçerler (bkz. Direnç gerinim ölçerler) kullanımı, diyaframın gerinim etkisini en üst düzeye çıkarabilir. Bu sensörün doğrusal olmaması önemlidir. Diyafram basınç sensörünün en son ürünü, elastik duyarlı eleman ve gerinim ölçer fonksiyonlarını monokristal silikon diyaframa entegre etmektir, yani entegre devre işlemi direnç şeridini monokristal silikon diyafram üzerine dağıtmak için kullanılır ve çevresel sabit yapı kullanılır. Katı hal basınç sensörü (bkz. Piezo dirençli sensör).
3. Gerinim kiriş tipi
Küçük basınçları ölçerken, sabit bir kiriş veya eşit güçte bir ışın kullanılabilir. Bir yöntem, basıncı kuvvete dönüştürmek için bir diyafram kullanmak ve daha sonra bunu, kuvvet aktarım çubuğu aracılığıyla gerinim kirişine iletmektir. Şekil 3'te, her iki uçtaki sabit kirişin maksimum gerilimi, kirişin iki ucunda ve orta noktasındadır ve gerinim ölçerler bu yerlere takılmıştır. Bu yapının konsol kirişler ve diyaframlar veya körükler gibi başka biçimleri de vardır.
4. Kombine
Birleşik gerinim basınç sensöründe, elastik hassas elemanlar, algılama elemanlarına ve elastik gerinim elemanlarına bölünebilir. Algılama elemanı, basıncı kuvvete dönüştürür ve bunu elastik gerinim elemanının en hassas kısmına iletir ve gerinim ölçer, elastik gerinim elemanının maksimum gerilmesine bağlanır. Aslında, daha karmaşık gerinim tüp tipi ve gerinim kiriş tipi bu tipe aittir. Algılama elemanları arasında diyaframlar, körükler, Bourdon tüpleri vb. Bulunur ve elastik gerinim elemanları arasında konsol kirişler, sabit kirişler, kirişler, halka kirişler, ince duvarlı borular vb. Bulunur. Farklı ihtiyaçlara göre birden fazla tipte birleştirilebilirler. Gerinim ölçer basınç sensörleri esas olarak, güç boru hattı ekipmanının giriş ve çıkışındaki gaz veya sıvının basıncı, içten yanmalı motorun boru hattı basıncı vb. Gibi akan ortamın dinamik veya statik basıncını ölçmek için kullanılır.
İkincisi, gerinim ölçer basınç sensörünün prensibi ve mekanizması
1. Metal direnç gerinim ölçerin iç yapısı
Direnç gerinim ölçer, ana malzeme, metal gerilme teli veya gerinim folyosu, yalıtım koruma levhası ve kurşun telden oluşur. Farklı kullanımlara göre, direnç gerinim ölçerin direnç değeri tasarımcı tarafından tasarlanabilir, ancak direncin değer aralığına dikkat edilmelidir: direnç değeri çok küçük, gerekli sürüş akımı çok büyük ve gerinim ölçerin ısınması kendi sıcaklığının çok yüksek olmasına neden oluyor , Farklı ortamlarda kullanıldığında gerinim ölçerin direnç değeri çok fazla değişir, çıkış sıfır kayması açıktır ve sıfır ayar devresi çok karmaşıktır. Ve direnç çok yüksek, empedans çok yüksek ve harici elektromanyetik girişime direnme yeteneği zayıf. Genellikle, onlarca ohm ila onlarca kiloohm kadardır.
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, bir direnç gerinim ölçer yapısının şematik bir diyagramıdır, bir temel malzeme, bir metal gerinim veya gerinim ölçer, bir yalıtım levhası ve bir kurşun telden oluşur. Farklı kullanımlara göre, direnç gerinim ölçerin direncini tasarlayabilen ancak direnç değeri aralığına dikkat etmelidir: direnç çok küçük, tahrik akımı çok büyük ve gerinim ölçer, yayılan ısı kendini sıcak yapıyor, farklı ortamlarda kullanılıyor Gerinim ölçerin direnç değeri çok fazla değişiyor Çıkış sıfır kayması ortada Sıfır ayar devresi çok karmaşık. Ancak direnç çok yüksek, empedans çok yüksek ve harici elektromanyetik girişime direnme yeteneği zayıf. Genellikle onlarca ohm ila onlarca kiloohm kadardır.
2. Direnç gerinim ölçerin çalışma prensibi
Metal direnç gerinim ölçerin çalışma prensibi, direnç gerinim etkisi olarak adlandırılan mekanik deformasyon ile birlikte matris malzemesindeki adsorpsiyon gerinim direncinin direnç değerinin değişmesi olgusudur. Metal iletkenin direnç değeri tip ile gösterilebilir.
Nerede: Lu-metal iletken direnci (omega kare santimetre / metre)
-İletken kesit alanı (santimetre kare)
Komutumun uzunluğu (m)
Örnek olarak metal folyo gerinim direncini kullanalım.Dış kuvvet işlemi gösterişli olduğunda uzunluğu ve kesit alanı değiştirilebilir.Formülde rahatlıkla görülebilir.İnce metal telin eksojen işlemi gibi direnç değeri değişebilir. Zaman, uzunluğu artar, ancak kesit alanı azalır ve direnç değeri artırılabilir. Dış kuvvet ile sıvı sıkıştırıldığında uzunluk azalır ve parça artar, direnç değeri düşer. Belirlendiği sürece (genellikle araştırmanın başında ve sonunda direncin voltajı değişir), gerilmiş tel gerilimi elde edilebilir.
3. Direnç gerinim ölçerin çalışma prensibi
Metal direnç gerinim ölçerin çalışma prensibi, genel olarak direnç gerinim etkisi olarak bilinen mekanik deformasyon ile gerilme direncinin direnç değerinin değişmesi olgusudur. Bir metal iletkenin direnç değeri aşağıdaki formülle ifade edilebilir:
Nerede: Metal iletkenin direnci ( · cm2 / m)
S-iletkenin kesit alanı (cm2)
L-iletkenin uzunluğu (m)
Örnek olarak bir tel gerinim direncini alalım. Tel dış kuvvete maruz kaldığında uzunluğu ve kesit alanı değişecektir. Direnç değerinin değişeceği yukarıdaki formülden kolaylıkla görülebilmektedir. Tel dış kuvvete maruz kalırsa Gerildiği zaman uzunluğu artarken kesit alanı azalır ve mukavemet değeri artar. Tel harici bir kuvvetle sıkıştırıldığında uzunluk azalır ve kesit artar, direnç değeri düşer. Dirençteki değişiklik ölçüldüğü sürece (genellikle direnç boyunca voltaj ölçülür), gerilmiş metal telin gerilmesi elde edilebilir.
