Другие предметы \ Средства измерения

Первичный измерительный преобразователь избыточного давления в трубопроводе, страница 4

  - радиус мембраны;

      - толщина мембраны.

 ()

Радиальные напряжения в различных точках мембраны  

 

   где - давление действующие на мембрану;

      - радиус мембраны;

       - толщина мембраны;

     - коэффициент Пуассона.

        ()

Тангенциальные напряжения в различных точках мембраны

 

      где - давление действующие на мембрану;

      - радиус мембраны;

       - толщина мембраны;

     - коэффициент Пуассона.

()

Относительные деформации в различных точках мембраны

     Суммарное напряжение вычисляем по теории энергии формоизменения для плоского напряжённого состояния

()

2.3 Выбор тензорезистора и расчёт его параметров.

Тензорезистор выбирался по температурному рабочему диапазону (от 0 до 100) и статической силы, которая будет действовать на упругий элемент. В результате был выбран тензорезистор 3ФКТК – термокомпенсированный тензорезистор

Данный тип тензорезистора имеет следующие параметры:

=5 мм;            

=12 мм;

=8 мм;

R=100 Ом;

=1-2%;

;

.

Из всех предложенных параметров тензорезисторов данного типа был выбран тезорезистор со следующими размерами и характеристиками: база-5 мм, номинальное значение сопротивления R=100 Ом, чувствительность к деформации 2,1. Для базы равной 5мм .

Uпит моста=2,

где: R-сопротивление тензорезистора;

S-площадь тензорезистора (длина  ширина);

Рд-мощность, рассеиваемая с единицы площади тензорезистора, т.е. удельная мощность рассеяния зависит от требуемой точности измерения и условий рассеяния тепла в материале .

Р=0,2 *10-2 (ватт/мм2);

S=8мм 5мм=40(мм2)

Следовательно,

Принимаем напряжение питания моста равным 6 В

Чувствительность – это отношение относительного приращения сопротивления тензорезистора, наклеенного на равномерно растягиваемую или сжимаемую поверхность, к вызвавшей это приращение относительной линейной деформации поверхности в направлении оси тензорезистора. Чувствительность к деформации зависит от свойств чувствительного элемента, связующего и конструктивных параметров тензорезистора. Для фольговых тензорезисторов S=2.1. Температурный коэффициент сопротивления для тензорезисторов из константановой фольги равен 0,015.

Ползучесть, а соответственно, и гистерезис фольговых тензорезисторов меньше, чем у подобных проволочных тензорезисторов. Это связано с тем, что плоская форма нити чувствительного элемента позволяет существенно увеличить отношение площади приклейки к поперечному сечению нити, что улучшает передачу деформации от детали к чувствительной решетке тензорезистора и уменьшает напряжение в слое клея.

Величина ползучести фольговых тензорезисторов так же, как и проволочных, определяется многими факторами: упруговязкими свойствами клея и основы, базой, температурой окружающей среды и т. д.

2.4 Расчет схемы преобразования первичного сигнала (мост)

Температурные приращения сопротивления тензорезисторов в некоторых случаях столь значительны, что в несколько раз превышают изменения их сопротивления от измеряемой деформации.

Способ схемной компенсации основан на том, что тензодатчики, наклеенные на один и тот же материал и находящиеся в одинаковых температурных условиях, изменяют свое сопротивление практически одинаково. Если активный тензорезистор Rд наклеить на упругий элемент (исследуемую конструкцию), включив его в одно плечо измерительного моста, а компенсационный тензорезистор Rк наклеить на пластинку из того же материала, что и конструкция, включив его в соседнее с первым тензорезистором плечо моста, то практически можно исключить влияние температуры на тензорезистор, измеряющий деформацию.

Мостовой метод является основным, наиболее совершенным методом измерения параметров электрических цепей и составляет один из вариантов метода уравновешивающего преобразования. Измерительные мосты постоянного тока предназначены для измерений активных сопротивлений.

В данном курсовом проекте схемой преобразования первичного сигнала является полумост – 2 тензорезистора – активные сопротивления, т. е. рабочие, а 2 – компенсационные. Т. е. колебания температуры окружающей среды вызывают изменения размеров УЭ из-за их термического расширения, а также изменения модуля упругости материала УЭ, но из-за такой схемы включения температурная погрешность компенсируется.

Uвых.моста=Uпит ,

причем, R4д=R1д и  R2к=R3к

Резисторы с индексом д – тензорезисторы, работающие на сжатие, с индексом к – термокомпенсационные тензорезисторы. Они одинаковые по величине, а, так как мостовая цепь является дифференциальной, следовательно, в ней компенсируются аддитивные погрешности, те, которые вызваны изменением температуры, следовательно, так будет скомпенсированна температурная погрешность.

После упрощения и преобразования формулы для Uвых.моста, получим следующую зависимость:

Uвых.моста=Uпит

Мостовая схема включения тензорезисторов.

Уравнение преобразования тензорезистора:

,

где  k=2,1  коэффициент тензочувствительности

       ();

        ().

       Тогда,

Т.е. напряжение выхода моста составляет 0.318 мВ.

Заключение.

Скачать файл