Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Градуировка проволочных тензорезисторов




 

Как уже указывалось выше, основной характеристикой любых тензопреобразователей является коэффициент тензочувствительности, значение которого определяют при градуировке датчиков. Для определения величины из изготовленной партии отбирается до 5% датчиков, которые наклеиваются на специальную тарировочную балочку. Значение коэффициента для всей партии прини­мается равным среднему значению, полученному для отобранных образцов, которые, естественно, не могут быть использованы по­вторно.

Для определения коэффициента тензочувствительности необ­ходимо определить изменение сопротивления проволочного преобра­зователя и относительную деформацию поверхности специальной тарировочной консольной балочки (рис.3) в месте наклейки датчи­ков для одной и той же нагрузки.

Относительную деформацию будем вычислять по прогибу конца балки. Известно, что , где - величина механичес­кого напряжения; - модуль Юнга. При изгибе

,

где - изгибающий момент;

- напряжение на поверхности балки в месте заделки;

и - ширина и высота сечения балки;

- нагрузка;

 

- момент сопротивления сечения балки.

Таким образом:

. (5)

С другой стороны, для консольной балки, нагруженной на конце, прогиб конца равен

, (б)

где - осевой момент инерции сечения балки.

 

Имея в виду равенство (5), выражение (6) можно переписать в следующем виде:

, (7)

откуда

.

Эпюра распределения изгибающих моментов, а следовательно, на­пряжений и относительных деформаций, поскольку сечение балки по длине остается постоянным, будет иметь вид, изображенной на рис. 3.

Для сечения А-А, где наклеен проволочный преобразователь,

(8)

 

Рис.3. Эпюра распределения напряжения в тарировочной консольной балке.

 

 

Рис. 4. Расположение тензодатчиков на балке

 

Для оценки цены деления измерительного прибора в единицах относительного изменения сопротивления датчика обычно шунтиру­ют датчик сопротивлением , тогда цепь из параллельно вклю­ченных сопротивлений и , будет иметь сопротивление

,

а изменение сопротивления

,

откуда

.

 

Если прибор покажет при этом изменение в отсчете по шкале на делений, то цена деления составит

.

Пусть теперь отсчет по прибору при нагружении балки изме­нился на делений, следовательно, каждый из датчиков полу­чил относительное изменение сопротивления

. (9)

Коэффициент тензочувствительности находим как отношение

(10)

или, с учетом (8) и (9),

. (11)

 

 

Методика проведения экспериментов и описание лабораторной установки

В экспериментальную часть работы входит определение коэф­фициента тензочувствительности тензорезисторов, расположенных на специальной консольной балке (см. рис.4). В первом сечении балки наклеено 4 тензорезистора, а в остальных сечениях - по два тензорезистора.

Блок-схема лабораторной установки дана на рис.5. Устройст­во коммутации позволяет исследовать различные схемы включения тензорезисторов с одним, двумя или четырьмя датчиками, включен­ными в мостовую схему. Эти варианты подключения датчиков пока­заны на рис.6.

Эксперименты по определению механических напряжений при статическом нагружении проводятся на той же консольной балке при различных комбинациях включения датчиков.

 

 

Рис. 5. Блок-схема лабораторной установки

 

Порядок выполнения работы

1.Включить питание усилителя-преобразователя и цифрового вольтметра и прогреть в течение 10 мин.

2.Ознакомиться со схемой экспериментальной установки и составить таблицу используемых приборов.

3.Подключить два тензорезистора к усилителю (переключа­ешь П1 в положение 2, переключатель П2 в положение I, тумблер "калибровка" в положение "выкл.") и сбалансировать схему с помощью регулятора "баланс".

4.Зашунтировать один из тензорезисторов калибровочным сопротивлением , переведя тумблер "Вк" в положение "Вкл", и зафиксировать величину показаний вольтметра на выходе усилителя.

5.Определить цену деления вольтметра в единицах относительного изменения сопротивления тензорезистора:

[1/В], (12)

где - сопротивление тензорезистора 200 Ом;

Ом;

- показания вольтметра в вольтах.

6. Определить коэффициент тензочувствительности преобра­зователей, для чего:

а) отключить калибровочное сопротивление (тумблер "калибровка" перевести в положение "выкл.") и при необходимости дополнительно сбалансировать схему;

б) нагрузить консольную балку двумя грузами и зафиксировать в протоколе работы величину прогиба конца балки и величину показаний вольтметра (вольт);

в) рассчитать величину коэффициента тензочувствительности по формуле

, (13)

где - показание вольтметра, В;

- цена деления, I/B;

- толщина балки, мм;

- полная длина балки, мм;

- расстояние от конца балки до места наклейки тензорезисторов, мм;

(значения величин и указаны на эскизе градуировочной балки, см. рис.4).

7. Определить величину погрешности экспериментальной ус­тановки {градуировочная балка - коммутационное устройство – усилитель - вольтметр) по данным десяти опытов по определению величины коэффициента тензочувствительности. Величину относи­тельной среднеквадратической погрешности рассчитывать по резуль­татам показаний вольтметра при десятикратных нагружениях.


 

Рис. 6. Варианты подключения тензорезисторов

 

8.Определить погрешность величины для тензорезистора для доверительной вероятности .

9.Определить величину коэффициента тензочувствительности для проволочных преобразователей в сечениях 2,3,4 и 5 градуировочной балки, по методике пункта 6. Подключение тензорезисторов к измерительной схеме производится с помощью коммутационного устройства согласно данным таблицы1.

 

 

Таблица I

Подключение тензорезисторов и режимы работы установки     Положение переключателей
П1 П2 Калибровка
Определение цены деления     Вкл.
Определение коэффициента тензочувствительности Тензорезисторов в сечении 1     Выкл.
Тензорезисторов в сечении 2     Выкл
Тензорезисторов в сечении 3     Выкл
Тензорезисторов в сечении 4     Выкл
Тензорезисторов в сечении 5     Выкл

 

10.Опыты по определению повторять не менее 3 раз с последующим расчетом доверительного интервала по заданной доверительной вероятности.

11.Подключить один тензорезистор, наклеенный в сечении 1 балки, через коммутационное устройство к усилителю (переключатель П1 в положение - I, П2 в положение I, тумблер "калибровка" в положение "выкл. ") и сбалансировать схему.

12.Нагружая балку последовательно одним, двумя, тремя и четырьмя грузами, зафиксировать в протоколе работы показания вольтметра.

13.Подключить два тензорезистора, наклеенные в сечении 1 балки, через коммутационное устройство к усилителю (переключатель П1 в положение 2, переключатель П2 в положение I, тумблер "калибровка", в положение "выкл.") и сбалансировать схему,

14.Повторить пункт 12 порядка работы.

15.Подключить четыре тензорезистора, наклеенные в сечении 1 балки, через коммутационное устройство к усилителю (пе­реключатель П1 в положении 3, переключатель П2 в положении 2, тумблер "калибровка" в положении "выкл.") и сбалансировать схему отдельным регулировочным резистором.

16.Повторить пункт 12 порядка работы.

17.По данным, полученным в пунктах 12,14 и 16 порядка работы, рассчитать величину механического напряжения на поверхности балки в месте наклейки тензорезисторов при нагружении балки одним, двумя и тремя грузами:

,

где - показание вольтметра, В; с

- цена деления (по данным пункта 5), 1/B;

- число подключенных преобразователей, =1,2,4;

- коэффициент тензочувствительности (по данным пункта 6);

- модуль Юнга, кг/мм2.

 

 

а

 

 

б

Рис. 7. Расположение тензорезисторов на балке:

а - схема выводов тензорезисторов;

б - схема расположения тензорезисторов в первом сечении консольной балки.

 

18.По данным пункта 17 построить график , где - величина нагрузки балки, кг.

19.Подключая к усилителю последовательно тензорезисторы, расположенные в сечениях 2,3,4 и 5 консольной балки, определить по аналогичной методике величины механических напряжений в этих сечениях при различных нагрузках

20.Построить графики всех сечений балки и для двух значений величины нагрузки балки.

 

Содержание отчета

В отчет по работе должны быть включены следующие вопросы:

1. Краткое описание используемой аппаратуры.

2. Использованные в работе принципиальные схемы включения тен-зодатчиков.

3. Таблицы, результаты замеров и расчетов, графики.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...