Другие предметы \ Средства измерения

Первичный измерительный преобразователь избыточного давления в трубопроводе, страница 3

Проволочная решётка (1) (диаметр проволоки 0.01мм), представляющая собой ряд петель, укреплена с помощью специального клея к подложке (2), которая в общем случае является бумагой, пропитанной лаком или плёнкой, в качестве которой служит бакелитовый лак БФ-2 и специальные композиции. К концам решётки припаяны выводы (3), с помощью которых датчик включается в измерительную схему. Сам датчик закрепляется на объекте (4), благодаря чему деформации объекта воспринимаются проволочной решёткой, являющейся чувствительным элементом этого датчика.

По способу закрепления тензодатчиков на исследуемой детали различают приклеиваемые и привариваемые.

Деформация объекта вызывает деформацию проволочной решётки тензодатчика, в результате чего изменяются её геометрические размеры и физические свойства, т.е. сопротивление. Относительное изменение сопротивления при деформации тензодатчика описывается соотношением:

где - активное сопротивление тензодатчика, Ом;

- длина проволоки, м;

- удельное сопротивление проволоки, Ом*мм²/м;

- коэффициент Пуассона для конкретного материала проволоки.

1.2.2 Фольговые тензодатчики

Фольговые тензодатчики являются дальнейшим развитием проволочного тензодатчика.

В отличие от проволочного он имеет решётку не круглого, а поперечного сечения. Благодаря большой площади соприкасания полосок фольгового датчика с объектом измерения его теплоотдача значительно выше, чем у проволочного. Это позволяет в свою очередь увеличить ток, проходящий через датчик, а, следовательно, повысить чувствительность тензометрической установки. Это обстоятельство является одним из основных преимуществ фольговых тензодатчиков по сравнению с проволочными. Также можно сказать, что у фольговых тензодатчиков большая восприимчивость к деформациям объекта, благодаря большому отношению периметра сечения плоской чувствительной полосы к площади её сечения, что позволяет обеспечить большую точность измерения деформации.

В качестве материалов для фольговых тензодатчиков могут использоваться золото-серебрянные сплавы, нержавеющие сплавы и др. Наилучшим материалом является фольга из золото-серебрянного сплава и медно-никелевая фольга толщиной до 12мкм. Сопротивление датчиков лежит в пределах от 55 до 250 Ом. Большинство фольговых тензодатчиков изготавливаются из константановой фольги толщиной 5-10-12-15мкм и выше методом фототравления.

1.2.3 Полупроводниковые тензодатчики

Основными свойствами полупроводниковых тензодатчиков, отличающими их от проволочных, являются весьма малые размеры, очень высокая тензочувствительность (на несколько порядков выше, чем у проволочных), высокий уровень выходного сигнала измерительных схем, делающий ненужными сложные и громоздкие усилители. Важнейшей особенностью полупроводниковых тензодатчиков является возможность изменить в широких пределах их механические и электрические свойства, что принципиально неосуществимо с проволочными тензодатчиками. Например, при одних и тех же размерах, сопротивления полупроводникового тензодатчика может лежать в пределах от 100 Ом до 50 кОм, а коэффициент тензочувствительности – от –100 до +200. Наиболее перспективными с точки зрения тензометрии из всех изученных материалов в настоящее время является германий и кремний. Весьма высокая тензочувствительность и удовлетворительная стабильность работы полупроводниковых тензодатчиков позволяет широко и эффективно применять их в измерительной технике. Недостатками таких датчиков является механическая непрочность и малая гибкость, что объясняется несовершенством технологии изготовления.

По ГОСТ 21616-76 тензорезисторы выпускают с номиналами сопротивлений: 50ОМ,100Ом,200Ом,400Ом и 800Ом. Базу выбирают из ряда: 0.25;0.5;1;2;3;5;7;10;15;20;50;100;200мм. В ТУ на тензодатчики установлены допуски на сопротивления, т.к. в ряде случаев применяют пары тензорезисторов (рабочий и компенсационный), незначительно различающиеся по фактическим значениям сопротивлений. Поэтому ГОСТ допускает существенные отклонения от номинальных размеров базы для возможности соблюдения допусков на номинальные сопротивления (с базой до 5мм допускается отклонение базы на20%, с базой более 5мм – на 10%).

2 Основная часть.

2.1. Принцип действия преобразователя и выбор материала.

В качестве упругого элемента используется плоская мембрана на которую действует давление Р, вызывая её прогиб. В роли чувствительного элемента

используются тензодатчики, которые преобразуют деформацию упругого элемента на который они наклеены в изменение сопротивления. Материалом упругого элемента выбран сплав 36НХТЮ, т.к. он имеет необходимый модуль упругости. Сплав состоит из: Ni - 34.5-36.5%, Cr – 11.5-13%, Ti – 2.7-3.2%, Al – 0.9-1.2%, Mn – 0.8-1.3%. Модуль упругости ()