Тарирование тензорезисторов (датчиков сопротивления) на тарировочной балочке (Лабораторная работа № 3), страница 2

Измеряя величину тока можно определить измерение сопротивления D R_А . Этот метод непосредственного отсчета или «метод отклонения» имеет ряд недостатков: нелинейная зависимость между J и D R_А   , влияние измерения напряжения источника тока, сопротивления контактов измерителя деформаций и переключателя тензорезисторов и т.д. В настоящее время метод отклонения применяется в основном для записи динамических процессов.

Применяемая в измерителях деформаций схема моста Уитстона имеет некоторые особенности. Одним из плеч моста является тензорезистор R_А   , наклеенный на испытываемую конструкцию; он называется активным тензорезистором (активным датчиком сопротивления).  Второе плечо образует взятый из той же партии датчик сопротивления R_К , находящийся в таких же температурных условиях, что и активный датчик, но не подвергающийся деформации. Этот датчик называется компенсационным, так как служит для компенсации измерений сопротивления активного датчика, вызванных изменением температуры окружающей среды. Компенсационный тензорезистор (датчик) должен быть наклеен на такой же материал (бетон, сталь и т.д.) как и активный, что бы изменение температуры датчиков протекало с одинаковой скоростью. При равном сопротивлении активного и компенсационного тензорезисторов (R_К = R_А) приращения сопротивлений D R_А^t  и D R_К^t  , вызванные изменением температуры, также будут равны, а следовательно     =   т.е. баланс моста не нарушится.

Изменение сопротивления активного тензорезистора, вызванное деформацией его, а следовательно и конструкции, на которую он наклеен, приводит к нарушению  баланса моста. Что бы восстановить баланс, необходимо изменить сопротивление плеч моста R₁ и R₂ ступенчатое или плавное регулирование сопротивления. Окончательная балансировка моста производится резисторами, включенными в точке Д между сопротивлениями R₁ и R₂ (в виде реохорда у большинства типов измерителей деформаций), или в точках А и С (измеритель деформаций ИИД-3).

Шкалы переключателей резисторов R₁ и R₂ и дополнительных резисторов (реохорд и т.д.)  градуируется в единицах относительной деформации, что позволяет измерять непосредственно e без определения D R_А .

c)  Установка для тарирования тензорезисторов.

Тарирование производится на консольной стальной тарировочной балочке прямоугольного сечения постоянной толщины h и переменной ширины b (балка равного сопротивления), показанной на рис.6. Поверяемые датчики R_А1 и R_А2 наклеены на верхней поверхности, а датчики R_А3 R_А4  - на нижней поверхности балки в сечении 2-2 на расстоянии  от точки приложения груза Р. Датчики подключаются к измерителю деформаций П-1. Компенсационный датчик R_К , взятый из той же партии, наклеен на торцевую часть балочки, не подвергающуюся деформации и также подключен к измерителю деформаций.

4.  Методика выполнения лабораторной работы.

Тарирование тензорезисторов производиться в следующей последовательности:

1)  Активные датчики подключаются к переключателю П-1, а переключатель П-1 и компенсационный датчик – к измерителю деформаций ИИД-3.

2)  Измеряют размеры сечения тарировочной балочки b и h (в см.) в месте наклейки активных датчиков R_А1; R_А2; R_А3; R_А4 .

3)  Измеряю расстояние  (в см.) от центра датчиков до точки приложения силы Р.

4)  По методике, изложенной ранее, снимают начальные показания датчиков (С₁, С₂, С₃, С₄) по прибору ИИД-3 и записывают их в журнал тарирования. Затем на грузовую площадку укладывают гири, весом по 1кг, которые вызывают изгиб балки. И этим нарушают баланс моста. Восстановив баланс, записывают новые отсчеты для каждого датчика.

5)  Разность отчетов по прибору D С будет соответствовать увеличению относительных деформаций (и напряжений) в крайних фибрах балки в рассматриваемом сечении. Вычислив теоретически величину этой относительной деформации, что легко сделать, зная геометрические размеры сечения балочки и вес грузов, можно определить цену деления шкалы прибора К в единицах относительной деформации

Цена деления шкалы прибора:

Для повышения точности тарирования вычисляется средняя разность отсчетов для данной ступени нагрузки (по 1 кг) каждого датчика, а затем – средняя разность отсчетов по всем датчикам. Результаты тарирования заносят в таблицу 1 журнала.

Журнал тарирования тензорезисторов.

S D С₁ =                          S D С₂ =                         S D С₃ =                         S D С₄ =                        

D С _{1 ср} =                          D С _{2 ср} =                         D С _{3 ср} =                         D С _{4 ср} =