สเตรนเกจคืออะไร ประเภทของสเตรนเกจ ไดอะแกรมการเดินสายและการใช้งาน

"ความแม่นยำ - ความสุภาพของราชา!" ในสมัยของเรา คำพังเพยภาษาฝรั่งเศสยุคกลางนี้มีความเกี่ยวข้องมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้การคำนวณการวัดที่แม่นยำในการผลิตและในชีวิตประจำวันมีการใช้งานอุปกรณ์ที่อิงกับสเตรนเกจเพิ่มมากขึ้น

สเตรนเกจคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร?

Tensometry (จากภาษาละติน tensus - stressed) เป็นวิธีการและเทคนิคในการวัดสถานะความเค้น-ความเครียดของวัตถุหรือโครงสร้างที่วัดได้ ความจริงก็คือเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดความเค้นเชิงกลโดยตรง ดังนั้นงานคือการวัดการเสียรูปของวัตถุและคำนวณความเค้นโดยใช้เทคนิคพิเศษที่คำนึงถึงคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ

การทำงานของสเตรนเกจขึ้นอยู่กับผลกระทบของความเครียด ซึ่งเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นของแข็งที่จะเปลี่ยนความต้านทานด้วยการเสียรูปต่างๆ เซ็นเซอร์สเตรนเกจเป็นอุปกรณ์ที่วัดการเสียรูปยืดหยุ่นของตัวของแข็งและแปลงค่าเป็นสัญญาณไฟฟ้า กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อความต้านทานของตัวนำเซ็นเซอร์เปลี่ยนแปลงเมื่อถูกยืดและบีบอัด เป็นองค์ประกอบหลักในเครื่องมือวัดการเสียรูปของของแข็ง (เช่น ชิ้นส่วนเครื่องจักร โครงสร้าง อาคาร)

อุปกรณ์และหลักการทำงาน

พื้นฐานของเกจคือสเตรนเกจที่ติดตั้งหน้าสัมผัสพิเศษที่ด้านหน้าของแผงการวัด ในระหว่างการวัด หน้าสัมผัสที่ละเอียดอ่อนของแผงสัมผัสกับวัตถุ เกิดการเสียรูปซึ่งวัดและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังการประมวลผลและแสดงองค์ประกอบของค่าที่วัดได้ของสเตรนเกจ

เซ็นเซอร์จะแตกต่างกันไปตามประเภทและประเภทของปริมาณที่วัดได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขอบเขตการใช้งาน ปัจจัยสำคัญคือความแม่นยำในการวัดที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น โหลดเซลล์โหลดเซลล์ที่ทางออกจากร้านเบเกอรี่นั้นไม่เหมาะสำหรับเครื่องชั่งยาอิเล็กทรอนิกส์โดยเด็ดขาด ซึ่งทุก ๆ ร้อยกรัมมีความสำคัญ

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับประเภทและประเภทของเกจที่ทันสมัย

เซ็นเซอร์แรงบิด

เซ็นเซอร์วัดแรงบิดออกแบบมาเพื่อวัดแรงบิดในส่วนที่หมุนของระบบ เช่น เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์หรือคอพวงมาลัยเกจวัดแรงบิดสามารถกำหนดทั้งแรงบิดสถิตและไดนามิกโดยวิธีสัมผัสหรือไม่สัมผัส (เทเลเมทริก)

โหลดเซลล์แบบคาน คานรับน้ำหนัก และขอบ

ทรานสดิวเซอร์ประเภทนี้มักจะทำขึ้นจากการออกแบบสี่เหลี่ยมด้านขนานที่มีองค์ประกอบการดัดงอในตัวสำหรับความไวสูงและความเป็นเส้นตรงในการวัด สเตรนเกจในนั้นได้รับการแก้ไขบนบริเวณที่บอบบางขององค์ประกอบยืดหยุ่นของเซ็นเซอร์และเชื่อมต่อตามโครงร่างสะพานเต็ม

โครงสร้าง โหลดเซลล์บีมมีรูพิเศษสำหรับการกระจายโหลดที่ไม่สม่ำเสมอและการตรวจจับการเปลี่ยนรูปแบบแรงอัดและแรงดึง เพื่อให้ได้ผลลัพธ์สูงสุด สเตรนเกจจะเน้นเครื่องหมายพิเศษบนพื้นผิวของลำแสงอย่างเคร่งครัดที่จุดที่บางที่สุดอย่างเคร่งครัด เซ็นเซอร์ประเภทนี้ที่แม่นยำและเชื่อถือได้สูงใช้ในการสร้างระบบการวัดแบบหลายเซ็นเซอร์ในเครื่องชั่งแบบแท่นหรือแบบบังเกอร์ พวกเขาพบว่ามีการใช้งานในเครื่องชั่งน้ำหนักแบทช์ เครื่องบรรจุสินค้าหลวมและของเหลว เครื่องวัดความตึงสายเคเบิล และเครื่องวัดกำลังไฟฟ้าอื่นๆ

โหลดเซลล์รับแรงดึงและแรงอัด

โหลดเซลล์รับแรงดึงและแรงอัดมักจะเป็นรูปตัว S ซึ่งทำจากอลูมิเนียมและโลหะผสมสแตนเลส ออกแบบมาสำหรับเครื่องชั่งบังเกอร์และแบทช์ที่มีช่วงการวัด 0.2 ถึง 20 ตัน โหลดเซลล์รับแรงดึงและแรงอัดรูปตัว S สามารถใช้ในเครื่องจักรเคเบิล ผ้า และไฟเบอร์ เพื่อควบคุมแรงดึงของวัสดุเหล่านี้

เกจลวดและฟอยล์

ลวด สเตรนเกจทำในรูปแบบของเกลียวของลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและติดตั้งบนชิ้นส่วนที่ยืดหยุ่นได้หรือชิ้นส่วนที่ทดสอบด้วยกาวมีความโดดเด่นด้วย:

• ความสะดวกในการผลิต
• การพึ่งพาอาศัยกันแบบเส้นตรงต่อความเครียด
• ขนาดเล็กและราคา

ในบรรดาข้อบกพร่อง ความไวต่ำ อิทธิพลของอุณหภูมิและความชื้นของสิ่งแวดล้อมต่อข้อผิดพลาดในการวัด ความเป็นไปได้ของการใช้เฉพาะในด้านการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเท่านั้น

ฟอยล์ สเตรนเกจเป็นประเภทที่พบมากที่สุดในปัจจุบัน เนื่องจากมีคุณสมบัติทางมาตรวิทยาและความสามารถในการผลิตสูง สิ่งนี้ใช้ได้กับเทคโนโลยี photolithographic ในการผลิต เทคโนโลยีขั้นสูงช่วยให้ได้สเตรนเกจแบบเดี่ยวที่มีฐาน 0.3 มม. ซ็อกเก็ตเกจแบบพิเศษและสายโซ่ของสเตรนเกจที่มีช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้างตั้งแต่ -240 ถึง +1100 ºС ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตารางการวัดวัสดุ

ข้อดีและข้อเสียของสเตรนเกจ

สเตรนเกจใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีคุณสมบัติดังนี้:

• ความเป็นไปได้ของการเชื่อมต่อเสาหินของเกจวัดความเครียดกับชิ้นส่วนที่กำลังศึกษา
• ความหนาขนาดเล็กขององค์ประกอบการวัดซึ่งให้ความแม่นยำในการวัดสูงโดยมีข้อผิดพลาด 1-3%
• ติดง่ายทั้งบนพื้นผิวเรียบและโค้ง
• ความสามารถในการวัดการเสียรูปแบบไดนามิกที่เปลี่ยนแปลงด้วยความถี่สูงถึง 50,000 Hz;
• ความเป็นไปได้ของการวัดในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบากในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -240 ถึง +1100˚С
• ความเป็นไปได้ของการวัดค่าพารามิเตอร์พร้อมกันในหลายจุดของชิ้นส่วน
• ความเป็นไปได้ในการวัดการเสียรูปของวัตถุที่อยู่ห่างไกลจากระบบสเตรนเกจ
• ความสามารถในการวัดการเสียรูปในชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว (หมุน)

จากข้อบกพร่องควรสังเกต:

• อิทธิพลของสภาพอากาศ (อุณหภูมิและความชื้น) ต่อความไวของเซ็นเซอร์
• การเปลี่ยนแปลงความต้านทานขององค์ประกอบการวัดที่ไม่มีนัยสำคัญ (ประมาณ 1%) จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณ
• เมื่อสเตรนเกจทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือรุนแรง ต้องใช้มาตรการพิเศษในการป้องกัน

ไดอะแกรมการเดินสายพื้นฐาน

ลองพิจารณาโดยใช้ตัวอย่างการเชื่อมต่อเกจวัดความเครียดกับเครื่องชั่งในครัวเรือนหรืออุตสาหกรรม โหลดเซลล์มาตรฐานสำหรับเครื่องชั่งมีสายไฟหลากสี 4 เส้น: อินพุต 2 ช่องคือแหล่งจ่ายไฟ (+Ex, -Ex) อีก 2 ช่องคือเอาต์พุตการวัด (+Sig, -Sig) นอกจากนี้ยังมีตัวเลือกที่มีสายไฟห้าเส้น โดยลวดเพิ่มเติมทำหน้าที่เป็นหน้าจอสำหรับสายอื่นๆ ทั้งหมด สาระสำคัญของการทำงานของเซ็นเซอร์วัดน้ำหนักของประเภทลำแสงนั้นค่อนข้างง่าย จ่ายไฟให้กับอินพุตและแรงดันจะถูกลบออกจากเอาต์พุต ค่าแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับโหลดที่ใช้กับเซ็นเซอร์วัด

หากความยาวของสายไฟจากเซลล์โหลดน้ำหนักไปยังหน่วย ADC มีความสำคัญ ความต้านทานของสายไฟเองจะส่งผลต่อการอ่านค่าของเครื่องชั่ง ในกรณีนี้ แนะนำให้เพิ่มวงจรป้อนกลับเพื่อชดเชยแรงดันตกคร่อมโดยแก้ไขข้อผิดพลาดจากความต้านทานของสายไฟที่ใส่เข้าไปในวงจรวัด ในกรณีนี้ แผนภาพการเชื่อมต่อจะมีสายไฟสามคู่: กำลังไฟฟ้า การวัด และการชดเชยการสูญเสีย

ตัวอย่างการใช้งานสำหรับสเตรนเกจ

• องค์ประกอบการชั่งน้ำหนัก
• การวัดแรงตึงในการแปรรูปโลหะด้วยแรงกดบนแท่นปั๊มและโรงรีด
• การตรวจสอบสถานะความเค้น-ความเครียดของโครงสร้างและโครงสร้างอาคารระหว่างการก่อสร้างและการใช้งาน
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงที่ทำจากเหล็กอัลลอยด์ทนความร้อนสำหรับองค์กรทางโลหะวิทยา
• ด้วยส่วนประกอบสแตนเลสแบบยืดหยุ่นสำหรับการวัดในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์รุนแรงทางเคมี
• สำหรับวัดความดันในท่อส่งน้ำมันและก๊าซ

ความเรียบง่าย ความสะดวก และความสามารถในการผลิตของสเตรนเกจเป็นปัจจัยหลักสำหรับการใช้งานต่อไป ทั้งในกระบวนการทางมาตรวิทยาและในชีวิตประจำวันในฐานะองค์ประกอบการวัดของเครื่องใช้ในครัวเรือน

บทความที่คล้ายกัน: