 |
Тензорезисторные преобразователи
|
|
|
|
Принцип работы тензорезисторных преобразователей основан на использовании явления тензоэффекта – изменения электрического сопротивления проводника (полупроводника) при его механической деформации. Относительное изменение сопротивления Δ R / R линейно зависит от относительной деформации Δ l / l проводника:
где S – коэффициент тензочувствительности. для константана.
Для изготовления тензорезистров наиболее часто используется сплав константан. Он имеет большой коэффициент чувствительности (S = 1,9...2,1), высокое удельное сопротивление и температурную стабильность. Основа тензорезистора изготавливается из полимерных пленок или бумаги. Тензорезисторы для измерения деформаций конструкций изготавливаются из фольги или константановой проволоки диаметром 0,02…0,05 мм. Тензорезистор наклеивают на поверхность испытуемой детали так, чтобы деформация прикладывалась вдоль его базы.
Фольговые тензорезисторы являются основой тензорезисторных датчиков, используемых для измерения силы (веса), давления жидкой или газообразной среды. Такие датчики содержат упругий элемент из материала с хорошими упругими свойствами, на который наклеиваются тензорезисторы. Метрологические характеристики датчика в очень значительной степени зависят от качества наклейки тензорезистроров. Наклейка осуществляется специальными клеями с сушкой, как правило, при повышенной температуре. Для изготовления упругого элемента применяются пружинные стали и алюминиевые сплавы с соответствующей термообработкой. Как правило, используется четыре тензорезистора R1…R4, включенных по мостовой схеме (рис.). В идеале два тензорезистора должны работать на растяжение, два на сжатие с одинаковой величиной деформации. Тензорезисторы с одинаковым знаком деформации включают в противоположные плечи моста.
|
|
|
Часто используются датчики, в которых используются два активных и два пассивных тензорезистора. Активные тензорезисторы включают в два противоположных плеча моста, пассивные в два других противоположных плеча моста. При прочностных испытаниях конструкций могут использоваться схемы с одним активным тензорезистором.
В датчиках давления широкое распространение получили также кремниевые тензорезисторы, получаемые методами полупроводниковой технологии на упругом элементе, например, из искусственного сапфира. Готовые чувствительные элементы датчиков давления на основе полупроводниковых тензорезисторов производятся рядом фирм. По сравнению с фольговыми, полупроводниковые тензорезисторы обеспечивают более высокую чувствительность, но меньшую точность датчика. Типичные значения погрешности тензодатчиков с фольговыми тензорезисторами – порядка 0,02…0,1 %, с полупроводниковыми – порядка 0,25…1,0 %.
Рис. Схема тензорезисторного датчика
В зависимости от решаемой задачи, используются разнообразные упругие элементы, преобразующие измеряемую силу и давление в деформацию тензорезисторов. Примеры упругих элементов для измерения силы показаны на рис., для измерения давления жидкой или газообразной среды – на рис..
Чем больше измеряемая сила или давления, тем более жестким должен быть упругий элемент. Например, для измерения малых усилий используют упругие элементы консольной конструкции, для максимальных усилий – упругие элементы в виде сплошного металлического стержня.
Материал упругого элемента должен обладать высокими значениями пределов прочности и текучести. Для этих целей обычно применяют специальные стали со специальной термообработкой и твердые алюминиевые сплавы.
|
|
|
ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ
Федеральный закон «О техническом регулировании».
Технические регламенты
Федеральный закон Российской Федерации (ФЗ) «О техническом регулировании» принят Государственной Думой 15 декабря 2002 г. С вступлением в силу данного ФЗ прекратили свое действие законы РФ «О стандартизации» и «О сертификации продукции и услуг».
Техническое регулирование – правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также в области установления и применения на добровольной основе требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки соответствия.
В приведенном определении, взятом из ФЗ «О техническом регулировании», следует выделить три области распространения технического регулирования.
Во-первых, это область обязательных требований к продукции, которые до 2003 г. устанавливались, как правило, в государственных стандартах (ГОСТ) и назывались обязательными требованиями ГОСТ. В настоящее время обязательные требования к продукции устанавливаются только техническими регламентами, имеющими статус федерального закона. Национальные стандарты перешли в область «добровольного многократного использования».
Во-вторых, это область требований к продукции на добровольной основе, которые устанавливаются стандартами (национальными или международными). Ранее «рекомендуемые» требования к продукции также приводились в государственных стандартах.
В-третьих, это регулирование отношений в области оценки соответствия. Понятие «оценка соответствия» имеет более широкий смысл, чем «сертификация продукции и услуг». Сейчас сертификация – одна из форм подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров.
Новый для нашей страны нормативный документ – технический регламент, устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе зданиям, строениям и сооружениям, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации) и имеет статус федерального закона.
|
|
|
Технические регламенты устанавливают минимально необходимые требования, обеспечивающие:
- безопасность (безопасность излучения, биологическую безопасность, взрывобезопасность, механическую, пожарную, промышленную, термическую, химическую, электрическую, ядерную и радиационную безопасность);
- электромагнитную совместимость (в части обеспечения безопасности работы приборов и оборудования);
- единство измерений.
Действие технических регламентов распространяется на всю продукцию данного рода, имеющую хождение в стране, независимо от страны или места ее происхождения. Существуют общие технические и специальные технические регламенты, в совокупности определяющие требования к конкретным видам продукции. Требования общего технического регламента обязательны для любых видов продукции и характеризуют безопасность всякого рода и электромагнитную совместимость. Специальные технические регламенты учитывают особенности отдельных видов продукции и устанавливают требования, которые не обеспечиваются требованиями общих технических регламентов.
Государственный контроль (надзор) в части соблюдения требований соответствующих технических регламентов осуществляется исключительно на стадии обращения продукции. Изготовитель (исполнитель, продавец) несет ответственность:
- за нарушение требований технических регламентов;
- за неисполнение предписаний и решений органа государственного контроля (надзора);
- за вред, причиненный другим лицам, их имуществу и окружающей среде.
Сущность стандартизации
Стандартизация определяет закономерности, принципы, методы и формы целесообразного, коллективного и оптимального упорядочения всех видов деятельности человека.
Стандартизация связана с такими понятиями, как объект стандартизации и область стандартизации. Объект стандартизации – продукция, работа, процесс, услуги. Стандартизации может подлежать либо объект в целом, либо его отдельные составляющие (характеристики). Область стандартизации – совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации. Например, приборостроение является областью стандартизации, а объектами стандартизации могут быть типы приборов, технологические процессы, безопасность в приборостроении и т. д.
|
|
|
Разносторонняя деятельность человека привела к необходимости отбора методов, наиболее пригодных дня решения той или иной задачи, к закреплению и передаче этих методов другим поколениям. Эта практика легла в основу понятия «стандартизация». Основным признаком объекта, подлежащего стандартизации, является перспективность его многократного применения.
Работы по стандартизации в России осуществляются на основании ФЗ «О техническом регулировании». Согласно этому закону, стандартизация – деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного и многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ, услуг.
Закон РФ 1993 г. № 5154-1 «О стандартизации» утратил силу.
|
|
|
