Тензометрическим называется датчик (существует сокращённое наименование – тензодатчик), который осуществляет преобразование значения механической деформации в удобный для считывания электрический сигнал. Тензометрический датчик – базовый элемент тензометра. Это прибор, который измеряет степень деформации. Наиболее типичным таким прибором являются различные электронные весы.
Виды тензометрических датчиков
Основными видами являются:
- Одноточечные датчики. Система измерения массы основана на показаниях только одного датчика. Устанавливаются в дозировочных и фасовочных устройствах, в платформенных весах с небольшой нагрузкой;
- Консольные (балочные) датчики. Применяются в качестве чувствительных компонентов в весах и других системах измерения массы с наибольшим пределом взвешивания до 7 тонн;
- S-образные датчики с шарнирными подвесами. Разновидность балочных датчиков, которая действует на сжатие/растяжения. Механическая сила этих действий преобразуется в электронный сигнал, пропорциональный этой силе. Применяются в подвесном и бункерном весовом оборудовании;
- Цилиндрические датчики. Функционируют на основе преобразования деформационных показаний сжатия в электрический сигнал. Используются в вагонных, автомобильных, бункерных весах, в стендах для проведения испытаний;
- Колонные датчики. Базовый компонент, измеряющий силу деформации, выполнен в виде колонны. Используются в железнодорожных и автомобильных весах;
- Торсионные (мембранные) датчики. Имеют плоскую форму, сделаны в виде шайб, таблеток. Применяются также в автомобильном и железнодорожном весовом оборудовании, в специальных конвейерных весах.
Устройство
Тензодатчик – это упругий элемент, на котором расположен тензорезистор. Под действием массы груза происходит деформация датчика. Пропорционально силе этого воздействия, а значит, и массы груза изменяется электрическое сопротивление тензорезистора.
В качестве чувствительного элемента на тензорезисторах могут применяться проволока, плёнка или фольга. Фольговый элемент клеится на подложку. Это же относится и к плёночному элементу, но он выполнен не из металла, а из специальной тонкой плёнки с напылением, повышающим чувствительность контакта. Проволочные датчики применяются в приборах, предназначаемых для замера массы в большом диапазоне – от сотых долей грамма до нескольких тонн.
Для увеличения точности определения деформации напряжение подаётся непосредственно к тензорезистору, а в систему оно поступает через мост.
Основные характеристики
Базовыми характеристиками тензометрических датчиков, на которые следует ориентироваться при выборе, являются:
- Материал изготовления чувствительного контакта;
- Материал изготовления подложки;
- Длина и конфигурация решётки;
- Ползучесть тензодатчика (в процентах за определённое время);
- Коэффициент термического расширения;
- Вид выводов.
Необходимо иметь в виду, что конфигурация решётки (базы) бывает разной – полумостовой, полномостовой, перпендикулярной, параллельной, радиальной, наклонной. Изготавливается решётка тензодатчика, как правило, на основе специальной фольги из константана (сплава меди и никеля).
Рабочее сопротивление у различных датчиков может составлять от 50 до 1000 Ом.