"الدقة - أدب الملوك!" في عصرنا ، تتزايد أهمية هذا القول المأثور الفرنسي في العصور الوسطى. لإجراء حسابات قياس دقيقة في الإنتاج وفي الحياة اليومية ، يتم استخدام الأجهزة القائمة على مقاييس الإجهاد بشكل متزايد.
محتوى
ما هو مقياس الانفعال وما هي مقاييس الانفعال؟
قياس التوتر (من التعداد اللاتيني - الإجهاد) هو طريقة وتقنية لقياس حالة الإجهاد والانفعال لجسم أو بنية تم قياسها. الحقيقة هي أنه من المستحيل قياس الضغط الميكانيكي بشكل مباشر ، لذا فإن المهمة هي قياس تشوه الكائن وحساب الإجهاد باستخدام تقنيات خاصة تأخذ في الاعتبار الخصائص الفيزيائية للمادة.
يعتمد عمل مقاييس الإجهاد على تأثير الانفعال - وهذه خاصية للمواد الصلبة لتغيير مقاومتها بتشوهات مختلفة. أجهزة استشعار مقياس الإجهاد هي أجهزة تقيس التشوه المرن لجسم صلب وتحويل قيمته إلى إشارة كهربائية. تحدث هذه العملية عندما تتغير مقاومة موصل المستشعر عند شده وضغطه. إنها العنصر الرئيسي في أدوات قياس تشوه المواد الصلبة (على سبيل المثال ، أجزاء الماكينة ، الهياكل ، المباني).
الجهاز ومبدأ العملية
أساس مقياس الضغط عبارة عن مقياس إجهاد مزود بملامسات خاصة مثبتة في مقدمة لوحة القياس. أثناء القياس ، تكون جهات الاتصال الحساسة للوحة على اتصال بالكائن. يحدث تشوهها ، والذي يتم قياسه وتحويله إلى إشارة كهربائية تنتقل إلى معالجة وعرض عناصر القيمة المقاسة لمقياس الضغط.
اعتمادًا على نطاق الاستخدام الوظيفي ، تختلف المستشعرات في أنواع وأنواع الكميات المقاسة. عامل مهم هو دقة القياس المطلوبة. على سبيل المثال ، خلية تحميل خلية تحميل عند الخروج من المخبز ليست مناسبة على الإطلاق للمقاييس الصيدلانية الإلكترونية ، حيث يكون كل جزء من مائة جرام مهمًا.
دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في أنواع وأنواع مقاييس الإجهاد الحديثة.
مجسات عزم الدوران
تم تصميم مستشعرات عزم الدوران لقياس عزم الدوران على الأجزاء الدوارة من الأنظمة مثل العمود المرفقي أو عمود التوجيه.يمكن لمقاييس إجهاد عزم الدوران تحديد عزم الدوران الثابت والديناميكي عن طريق التلامس أو طريقة عدم الاتصال (القياس عن بُعد).
شعاع وخلايا تحميل ناتئ وحافة
عادة ما يتم تصنيع هذه الأنواع من المحولات على أساس تصميم متوازي الأضلاع مع عنصر ثني مدمج من أجل حساسية عالية وخطية للقياسات. يتم تثبيت مقاييس الإجهاد فيها على المناطق الحساسة للعنصر المرن في المستشعر ويتم توصيلها وفقًا لمخطط الجسر الكامل.
من الناحية الهيكلية ، تحتوي خلية تحميل الحزمة على ثقوب خاصة لتوزيع الحمل غير المتكافئ واكتشاف التشوهات الانضغاطية والشد. للحصول على أقصى تأثير ، يتم توجيه مقاييس الإجهاد بدقة بواسطة علامات خاصة على سطح الحزمة في أنحف نقطة لها. تُستخدم مستشعرات عالية الدقة وموثوقة من هذا النوع لإنشاء أنظمة قياس متعددة المستشعرات في موازين المنصات أو المستودعات. لقد وجدوا تطبيقاتهم في أجهزة قياس الوزن ، وتعبئة المنتجات السائلة والسائلة ، وعدادات شد الكابلات وعدادات أحمال الطاقة الأخرى.
خلايا أحمال الشد والضغط
عادة ما تكون خلايا الحمل الشد والضغط على شكل حرف S ، وهي مصنوعة من الألومنيوم وسبائك الفولاذ المقاوم للصدأ. مصمم لموازين الوقود والمضخات بمدى قياس من 0.2 إلى 20 طنًا. يمكن استخدام خلايا الحمل الشد والضغط على شكل S في آلات الكابلات والأقمشة والألياف للتحكم في قوة الشد لهذه المواد.
مقاييس إجهاد الأسلاك والرقائق
الأسلاك تصنع مقاييس الإجهاد على شكل حلزوني من سلك صغير القطر ويتم تثبيتها على عنصر مرن أو جزء قيد الاختبار باستخدام الغراء.تتميز بـ:
- سهولة التصنيع
- الاعتماد الخطي على الإجهاد ؛
- الحجم الصغير والسعر.
من بين أوجه القصور ، لوحظ انخفاض الحساسية ، وتأثير درجة الحرارة والرطوبة في البيئة على خطأ القياس ، وإمكانية الاستخدام فقط في مجال التشوهات المرنة.
رقائق تعد مقاييس الإجهاد حاليًا أكثر أنواع مقاييس الإجهاد شيوعًا نظرًا لخصائصها المترولوجية العالية وقابليتها للتصنيع. أصبح هذا متاحًا بفضل التكنولوجيا الليثوغرافية الضوئية لتصنيعها. تتيح التكنولوجيا المتقدمة الحصول على مقاييس إجهاد واحدة بقاعدة 0.3 مم ، ومآخذ قياس الضغط المتخصصة وسلاسل مقاييس الإجهاد مع نطاق درجة حرارة تشغيل واسع من -240 إلى +1100 درجة مئوية ، اعتمادًا على خصائص مواد شبكة القياس.
مزايا وعيوب مقاييس الانفعال
تستخدم مقاييس الإجهاد على نطاق واسع بسبب خصائصها:
- إمكانية الاتصال الأحادي لمقياس الضغط مع الجزء قيد الدراسة ؛
- سمك صغير لعنصر القياس ، مما يضمن دقة قياس عالية مع خطأ بنسبة 1-3٪ ؛
- سهولة التثبيت ، سواء على الأسطح المسطحة أو المنحنية ؛
- القدرة على قياس التشوهات الديناميكية التي تتغير بتردد يصل إلى 50000 هرتز ؛
- إمكانية إجراء قياسات في ظروف بيئية صعبة في درجات حرارة تتراوح من -240 إلى +1100 درجة مئوية ؛
- إمكانية قياس المعلمات في وقت واحد في العديد من نقاط الأجزاء ؛
- إمكانية قياس تشوه الأشياء الموجودة على مسافات كبيرة من أنظمة قياس الضغط ؛
- القدرة على قياس التشوهات في الأجزاء المتحركة (الدوارة).
من أوجه القصور تجدر الإشارة إلى:
- تأثير الظروف الجوية (درجة الحرارة والرطوبة) على حساسية أجهزة الاستشعار ؛
- تتطلب التغييرات الطفيفة في مقاومة عناصر القياس (حوالي 1٪) استخدام مضخمات الإشارة.
- عندما تعمل مقاييس الإجهاد في بيئات شديدة الحرارة أو عدوانية ، يلزم اتخاذ تدابير خاصة لحمايتها.
مخططات الأسلاك الأساسية
لنفكر في هذا باستخدام مثال توصيل مقاييس الإجهاد بالمقاييس المنزلية أو الصناعية. تحتوي خلية الحمل القياسية للمقاييس على أربعة أسلاك متعددة الألوان: اثنان من المدخلات هما مصدر الطاقة (+ Ex ، -Ex) ، والآخران يقيسان المخرجات (+ Sig ، -Sig). هناك أيضًا خيارات مع خمسة أسلاك ، حيث يعمل سلك إضافي كشاشة لجميع الأسلاك الأخرى. جوهر عمل مستشعر قياس الوزن من نوع الشعاع بسيط للغاية. يتم توفير الطاقة للمدخلات ، ويتم إزالة الجهد من المخرجات. تعتمد قيمة الجهد على الحمل المطبق على مستشعر القياس.
إذا كان طول الأسلاك من خلية حمل الوزن إلى وحدة ADC مهمًا ، فإن مقاومة الأسلاك نفسها ستؤثر على قراءة المقاييس. في هذه الحالة ، يُنصح بإضافة دائرة تغذية مرتدة تعوض انخفاض الجهد عن طريق تصحيح الخطأ من مقاومة الأسلاك التي يتم إدخالها في دائرة القياس. في هذه الحالة ، سيحتوي مخطط التوصيل على ثلاثة أزواج من الأسلاك: الطاقة والقياس وتعويض الخسارة.
أمثلة تطبيقية لمقاييس الانفعال
- وزن العنصر.
- قياس قوى الضغط في معالجة المعادن بالضغط على مكابس الختم ومصانع الدرفلة.
- مراقبة حالات الإجهاد والإجهاد لهياكل المباني والهياكل أثناء تركيبها وتشغيلها.
- أجهزة استشعار عالية الحرارة مصنوعة من سبائك الصلب المقاومة للحرارة للمؤسسات المعدنية.
- مع عنصر مرن من الفولاذ المقاوم للصدأ للقياسات في البيئات العدوانية كيميائياً.
- لقياس الضغط في أنابيب النفط والغاز.
تعد البساطة والراحة والقدرة على التصنيع لمقاييس الإجهاد هي العوامل الرئيسية لتنفيذها النشط ، سواء في العمليات المترولوجية أو في الحياة اليومية كعناصر قياس للأجهزة المنزلية.
مقالات مماثلة:
