Тензометр что это: тензометрирование конструкций, принцип действия и устройство

Содержание

тензометрирование конструкций, принцип действия и устройство

Тензометр – это прибор, который преобразует физическую величину силы воздействия на объект в электрический сигнал. Изменения тока в цепи отображаются на интерфейсе тензометра числовыми величинами в единицах измерения силы.

Тензорезисторы

Физические принципы тензометрии

Метод тензометрии – это способ определения напряжённого состояния какой-либо конструкции при возникновении локальных деформаций. Методика измерений позволяет выявить слабые места конструкции, находящейся в напряжённо-деформированном состоянии. Существует несколько способов измерения деформаций:

  • оптический;
  • пневматический;
  • акустический;
  • электрический;
  • рентгеновский.

Оптический

Оптоволоконные датчики приклеивают к массиву. С помощью оптоволоконной нити, в которой сформирована брегговская решётка, происходит фиксация изменения геометрии поверхности исследуемого объекта. В результате обработки полученного электронного сигнала результат отображается на экране прибора.

Важно! Деформации оптически прозрачных тел измеряют методами, основанными на эффекте двойного лучепреломления. Также величину фотоупругости нагруженного тела меряют способом вращения плоскости поляризации.

Пневматический

Применяют поток сжатого воздуха в сопле, направленного на исследуемую поверхность объекта под силовым напряжением. Малейшее изменение расстояния между соплом и телом вызывает изменение давления воздушного потока, которое регистрируется специальными датчиками.

Акустический

Пьезоэлектрическими элементами отмечают изменения акустических параметров объекта. То есть происходят замеры скорости звука, акустического сопротивления и его затухания. В другом случае струнные датчики под воздействием деформаций объекта меняют частоту собственных колебаний.

Электрический

Измерения деформаций фиксируются тензодатчиками. Они отражают изменения электрического сопротивления нагружаемого объекта. Измерительные элементы называют тензорезистивными датчиками.

Рентгеновский

В материалах, подвергающихся силовым воздействиям, меняются расстояния между атомами в кристаллической решётке исследуемого тела. Для фиксации динамики этих процессов применяют рентгеноструктурный метод.

Тензорезистивный метод

В основу этого самого популярного метода положен принцип измерения динамического изменения удельного электрического сопротивления испытуемой детали под нагрузкой. В качестве измерителей применяются полупроводниковые тензометрические датчики. Металлический датчик, улавливая колебания электрического сопротивления детали, сам меняет величину собственного сопротивления. Изменение характеристики тока, проходящего через датчик, отражает тензометр на своём интерфейсе.

Конструкция типичного металлического датчика

Тензометрирование осуществляется с помощью металлических датчиков плёночного типа. Их изготавливают несколькими способами, но конструкция остаётся одной и той же. В одном случае на полимерную плёнку накладывают трафарет (маску) и сверху напыляют тонкий слой металлического сплава.

По-иному токопроводящую форму резистора создают методом фотолитографии. На напылённую металлическую поверхность наносят фоторезист. Через фототрафарет просвечивают поверхность ультрафиолетом. В зависимости от вида фоторезиста, растворителем смывают засвеченные участки или необлучённые поверхности. Открытый металлизированный слой смывают кислотой, получая фигурную металлическую плёнку.

Тензометрический рисунок датчика напоминает по форме сжатую пружину в плане. Чтобы снизить влияние температуры на показания тензометра, для печатной формы датчика применяют металлические сплавы с низким коэффициентом удельного сопротивления.

Схема металлического датчика

Датчики имеют самоклеящуюся подложку. Плёнки приклеивают к поверхности исследуемых объектов: это могут быть рычажные весы, динамометры, валы автомобилей, секции трубопроводов. Таким же способом измеряют степень деформации валопроводов и опорных подшипников в машиностроении, и др.

Обратите внимание! Чувствительность тензорезистора зависит от ориентирования датчика по направлению приложения нагрузки к объекту. Если происходит сжатие или растяжение детали, то продольные линии тензорезистора должны располагаться по оси приложения нагрузки. В противном случае чувствительность датчика будет равна нулю.

Измерительная схема

Тензорезисторная измерительная схема включает в себя так называемый сбалансированный мост Уинстона. Ниже на рисунке он представлен со встроенным по диагонали вольтметром. Проводник A – D замкнут на источнике постоянного напряжения.

Измерительный мост тензометра

Переменный резистор R2 в отсутствие нагрузки сводит напряжение к нулю. Вольтметр диагонали B – C показывает изменение уровня напряжения в схеме при наличии нагрузки, приложенной к исследуемому объекту. Параллельно этому сигнал с линии B – C подаётся через дифференциальный усилитель в тензометр.

Применение тензометрии

Тензометрия является неотъемлемой частью испытаний макетов и экспериментальных образцов, проектируемых ответственных строительных конструкций, продукции авиапрома, космической техники и пр. Тензометрии подвергают здания и сооружения, в которых были замечены нарушения целостности конструкций.

На принципах тензометрии проектируют и производят приборы измерительного назначения. К ним относятся весы, динамометры, торсиометры (датчики крутящего момента). Тензорезисторы играют большую роль в профилактике и предупреждении возникновения возможных аварийных ситуаций, связанных с разрушением строительных конструкций, различного оборудования тяжёлой промышленности и т.п.

Тензометрические методы измерения

Принцип действия тензометра

Чтобы понять принцип действия тензометра, надо вернуться к рассмотрению вышеуказанной измерительной схемы. При возникновении деформации тензорезистор Rx меняет своё сопротивление, что вызывает падение потенциала в точке схождения R3 и Rx. В результате изменяется напряжение моста B – C. На изменение сопротивления тензорезистора Rx может оказывать побочное влияние окружающая температура. При получении результатов тестирования данные корректируют, внося поправки на изменение температуры.

Виды тензометров

Для измерения деформаций различных объектов были созданы тензометры, отличающиеся принципами действия и областями применения.

По этим признакам измерительное оборудование подразделяют на следующие виды:

  • механическое;
  • резистивное;
  • струнное;
  • ёмкостное;
  • индуктивное.

Механические

Измерения основаны на фиксации изменения длины объекта под нагрузкой. Работа механического тензометра заключается в определении зависимости удлинения тела от напряжения в поперечном сечении.

Резистивные

Плёночные тензоризисторы, наклеенные в разных направлениях на теле объекта, при его сжатии или растяжении меняют своё электрическое сопротивление вместе с объектом. Точность измерений деформаций обеспечивается работой не одного датчика, а группы тензорезистров.

Плёночные тензорезисторы

Струнные

Струнный вариант представляет собой стальную проволоку (струну), её натягивают между опорами, которые закрепляют на поверхности объекта. Суть измерений заключаются в определении отношения частоты колебания струны к степени её натяжения при изменении длины обследуемого тела под воздействием нагрузки.

Ёмкостные

В качестве датчика применяют конденсатор с переменной ёмкостью. Деформация объекта вызывает изменение зазора между пластинами конденсатора, что отражается на характеристике тока в измерительной схеме прибора.

Индуктивные

Устройство прибора основано на применении катушки индуктивности, в которой установлен подвижный сердечник. Он напрямую контактирует с поверхностью объекта. При малейшей деформации поверхности происходит смещение сердечника в катушке. Изменяющиеся параметры катушки индуктивности фиксируются через электросхему прибором.

Примеры использования тензометров

Одним из примеров может служить максимальная оптимизация степени натяжения полотна ленточной пилы. Также стоит упомянуть об обследовании железобетонных конструкций, которые производят с помощью тензометров, фиксирующих степень напряжения арматуры в массиве бетона.

Настройка тензометра

Настройку тензоизмерений производят с помощью компьютерной программы Тензометр. Операционная система позволяет осуществлять измерения с помощью тензометрических датчиков силы, крутящего момента на основе мостовых и полумостовых схем в тензостанции ZET 017-T. С её настройкой можно проводить измерения силы, крутящего момента, веса и смещений.

Самописец программы отображает фиксированные результаты в почасовом режиме. Статистика показаний отображается графически и в табличном виде.

Параметры

Комплекс измерений формируется выбором нужных характеристик в поле «Параметры» на интерфейсе программы. К ним относятся:

  • ток питания;
  • показания;
  • единицы измерений;
  • сглаживание;
  • коррекция;
  • инверсия данных.

Тензорезистор

Для его настройки пользуются окном программы – «Тензорезистор». Для выбора процесса измерений используют раздел «Файл калибровки». Высвечивается поле «Показания». В нём указываются данные датчика.

Тензодатчик

Используют поле программы – «Тензодатчик». Для настройки применяют два параметра: это чувствительность и предел измерений.

Многоканальный

Программа поддерживает многоканальные режимы измерений. Их использует при установке на объект группы датчиков.

Подсказки в программе Тензометр

Корректировщик программы укажет во всплывающем окне неправильное задание тех или иных параметров. Разработчики программного продукта учли самые распространённые ошибки и позаботились о следующих оповещениях:

  • отсутствие опорного канала;
  • неправильно заданы каналы;
  • низкий уровень опорного сигнала (ниже 3% верхнего диапазона).

Дополнительная информация. Программное обеспечение ZETLAB TENZO содержит программу Тензометр для всех тензостанций. При сбое программ подключают Ethernet. Для этого запускают панель ZETLAB, нажимают клавишу F1 и находят строку подключения к Ethernet.

Цифровой тензорезистор ZET

Тензометрические обследования помогают избегать просчётов в проектировании объектов, испытывающих деформации различного характера под воздействием разных внешних факторов. Своевременное выявление причин, вызывающих изменения характеристик объекта, позволяет сохранить его эксплуатационные качества и предотвратить возникновение аварийных ситуаций.

Видео

принцип работы, схема, примеры и т.д.

Тензометр — прибор для электрического измерения силы, который преобразует действие силы на объект в электрический сигнал, отражающий величину приложенной силы, вызывая изменения тока в цепи, который может быть измерен и отображен в единицах измерения силы.

Тензометр
Обратите внимание на теорию автоматического регулирования и на приборы для регулирования.

Принцип действия тензометра

Для того, чтобы понять, как тензометры могут быть использованы как электрические приборы измерения силы, необходимо понять положения о давлении и растяжении.

Давление — это внутренняя реакция предмета или материала на силу. Растяжение — величина деформации, образованной в результате приложенной силы.

Если сила приложена, например, к стержню, то стержень испытывает давление и растяжением реагирует на приложенную силу путем изменения формы.

Чем больше сила, тем больше величина деформации. Это тот принцип, который позволяет использовать большинство тензометров, как электроизмерительные приборы для измерения силы.

Тензометр состоит из тонкого провода, обычно из никеля или платины, который заплетен вокруг штырей в виде сетки. Сетка встроена в бумажный или пластиковый несущий лист, который приклеивается или связывается с материалом, к которому будет приложена сила. Соединительные провода связывают сетку с цепью, которая предназначена для обеспечения показаний, приложенной силы. Таким образом, растяжение, образующееся в материале как результат приложенной силы, будет передан на тензометр, так как тензометр связан с материалом. Так как материал сдавлен, провод сетки будет растянут или сжат.

Так как сила приложена к материалу, к которому привязан тензометр, тензометр чувствует деформацию, образованную в результате давления, и изменяет свое сопротивление.

Например, если приложенная сила вызывает увеличение длины сетки, то ее поперечная область уменьшается, так как провод становится тоньше по мере его растяжения. Оба фактора в сочетании увеличивают сопротивление сетки. Изменение сопротивления тензометра вызывает изменение тока в цепи, измеряющей силу. Изменение тока в цепи измеряется и показывается прибором, шкала которого промаркирована в единицах измерения силы.

принцип работы и подключение тензометрического датчика

«Точность – вежливость королей!» В наше время актуальность этого средневекового французского афоризма только растет. Для проведения точных измерительных вычислений на производстве и в быту все шире используются приборы на основе тензометрических датчиков.

Что такое тензометрия и для чего нужны тензодатчики

Тензометрия (от лат. tensus — напряжённый) — это способ и методика измерения напряжённо-деформированного состояния измеряемого объекта или конструкции. Дело в том, что нельзя напрямую измерить механическое напряжение, поэтому задача состоит в измерении деформации объекта и вычислении напряжения при помощи специальных методик, учитывающих физические свойства материала.

В основе работы тензодатчиков лежит тензоэффект — это свойство твёрдых материалов изменять своё сопротивление при различных деформациях. Тензометрические датчики представляют собой устройства, которые измеряют упругую деформацию твердого тела и преобразуют её величину в электрический сигнал. Этот процесс происходит при изменении сопротивления проводника датчика при его растяжении и сжатии. Они являются основным элементом в приборах по измерению деформации твёрдых тел (например, деталей машин, конструкций, зданий).

Устройство и принцип работы

Основу тензодатчика составляет тензорезистор, оснащенный специальными контактами, закрепленными на передней части измерительной панели. В процессе измерения чувствительные контакты панели соприкасаются с объектом. Происходит их деформация, которая измеряется и преобразуется в электрический сигнал, передаваемый на элементы обработки и отображения измеряемой величины тензометрического датчика.

В зависимости от сферы функционального использования датчики различаются как по типам, так и по видам измеряемых величин. Важным фактором является требуемая точность измерения. Например, тензодатчик грузовых весов на выезде с хлебозавода совершенно не подойдет к электронным аптекарским весам, где важна каждая сотая часть грамма.

Рассмотрим более предметно виды и типы современных тензометрических датчиков.

Датчики крутящего момента

Датчики крутящего момента предназначены для измерения крутящего момента на вращающихся частях таких систем, как коленвал двигателя или рулевой колонки. Тензодатчики крутящего момента могут определять как статический, так и динамический момент контактным либо бесконтакным (телеметрическим) способом.

Тензодатчики балочного, консольного и кромочного типов

Эти типы датчиков изготавливают обычно на основе параллелограммной конструкции со встроенным элементом изгиба для высокой чувствительности и линейности измерений. Тензорезисторы в них закрепляются на чувствительных участках упругого элемента датчика и соединяются по схеме полного моста.

Конструктивно балочный тензодатчик имеет специальные отверстия для неравномерного распределения нагрузки и выявления деформаций сжатия и растяжения. Для получения максимального эффекта тензорезисторы по специальным меткам строго ориентируют на поверхности балки в ее самом тонком месте. Высокоточные и надежные датчики этого типа используют для создания многодатчиковых измерительных систем в платформенных или бункерных весах. Нашли они свое применение и в весовых дозаторах, фасовщиках сыпучих и жидких продуктов, измерителях натяжения тросов и других измерителях силовых нагрузок.

Тензодатчики силы растяжения и сжатия

Тензодатчики силы растяжения и сжатия, как правило, имеют S-образную форму, изготавливаются из алюминия и легированной нержавеющей стали. Предназначены для бункерных весов и дозаторов с пределом измерения от 0,2 до 20 тонн. S-образные тензодатчики силы растяжения и сжатия могут использоваться в станках по производству кабелей, тканей и волокон для контроля силы натяжения этих материалов.

Тензорезисторы проволочные и фольговые

Проволочные тензорезисторы делают в виде спирали из проволоки малого диаметра и крепят на упругом элементе или исследуемой детали с помощью клея. Их отличает:

  • простота изготовления;
  • линейная зависимость от деформации;
  • малые размеры и цена.

Из недостатков отмечают низкую чувствительность, влияние температуры и влажности среды на погрешность измерения, возможность применения только в сфере упругих деформаций.

Фольговые тензорезисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом тензорезисторов из-за их высоких метрологических качеств и технологичности производства. Это стало доступным благодаря фотолитографической технологии их изготовления. Передовая технология позволяет получать одиночные тензорезисторы с базой от 0,3 мм, специализированные тензометрические розетки и цепочки тензорезисторов с широким рабочим температурным диапазоном от –240 до +1100 ºС в зависимости от свойств материалов измерительной решетки.

Преимущества и недостатки тензодатчиков

Широкое применение тензодатчики получили благодаря своим свойствам:

  • возможности монолитного соединения датчика деформации с исследуемой деталью;
  • малой толщине измерительного элемента, что обеспечивает высокую точность измерения с погрешностью 1-3 %;
  • удобстве крепления, как на плоских, так и на криволинейных поверхностях;
  • возможности измерения динамических деформаций, меняющихся с частотой до 50000 Гц;
  • возможности проведения измерений в сложных условиях окружающей среды в температурном интервале от -240 до +1100˚С;
  • возможности измерений параметров одновременно во многих точках деталей;
  • возможности измерения деформации объектов, расположенных на больших расстояниях от тензометрических систем;
  • возможностью измерения деформаций в движущихся (крутящихся) деталях.

Из недостатков следует отметить:

  • влияние метеоусловий (температуры и влажности) на чувствительность датчиков;
  • незначительные изменения сопротивления измерительных элементов (около 1%) требует применение усилителей сигналов.
  • при работе тензодатчиков в условиях высокотемпературной или агрессивной среды необходимы специальные меры их защиты.

Основные схемы подключения

Рассмотрим это на примере подключения тензометрических датчиков к бытовым или промышленным весам. Стандартный тензодатчик для весов имеет четыре разноцветных провода: два входа — питание (+Ex, -Ex), два других — измерительные выходы (+Sig, -Sig). Встречаются также варианты с пятью проводами, где дополнительный провод служит в качестве экрана для всех остальных. Суть работы весового измерительного датчика балочного типа довольно проста. На входы подается питание, а с выходов снимается напряжение. Величина напряжения зависит от приложенной нагрузки на измерительный датчик.

Если длина проводов от весового тензодатчика до блока АЦП значительна, то сопротивление самих проводов будет влиять на показание весов. В этом случае целесообразно добавить цепь обратной связи, которая компенсирует падение напряжения путем корректировки погрешности от сопротивления проводов, вносимую в измерительную цепь. В этом случае схема подключения будет иметь три пары проводов: питания, измерения и компенсации потерь.

Примеры использования тензометрических датчиков

  • элемент конструкции весов.
  • измерение усилий деформации при обработке металлов давлением на штамповочных прессах и прокатных станах.
  • мониторинг напряженно-деформационных состояний строительных конструкций и сооружений при их возведении и эксплуатации.
  • высокотемпературные датчики из жаропрочной легированной стали для металлургических предприятий.
  • с упругим элементом из нержавеющей стали для измерений в химически агрессивной среде.
  • для измерения давления в нефте и газопроводах.

Простота, удобство и технологичность тензодатчиков — основные факторы для дальнейшего активного их внедрения, как в метрологические процессы, так и использования в повседневной жизни в качестве измерительных элементов бытовой техники.

принцип действия, описание, виды, схемы

Измерение напряжений и усилий в действующих узлах и конструкциях оборудования считается одной из наиболее сложных задач. Между тем в процессе эксплуатации техника подвергается разным видам нагрузок, которые определяют долговечность и надежность оборудования. Решение поставленных задач возможно с помощью тензометрических датчиков. Установка подобных устройств целесообразна тогда, когда в дополнение к производственным факторам добавляются остаточные напряжения, постепенно накапливаемые в ходе работы.

Описание и назначение

При измерении деформаций, напряжений и усилий при помощи тензометрических датчиков используют изменение значений омического сопротивления материала, которое вызывается упругими деформациями металлической проволоки или полупроводников стержневого исполнения. Изменение сопротивления датчика передаётся при помощи кабеля или бесконтактным путем на измерительный мост. Там оно преобразуется в усиленные электрические сигналы, которые и фиксируются прибором.

Все типы тензометрических датчиков (или, иначе – тензорезисторов) используют зависимость между напряжениями и деформациями – закон Гука – который справедлив в области упругих деформаций. Согласно закону Гука изменение электросопротивления, отнесённое к исходному значению данного параметра до деформации, пропорционально изменению удлинения, отнесённому к первоначальной длине измерительного элемента. Применяя коэффициент пропорциональности, который зависит от диапазона измеряемых параметров и материала устройства, устанавливают зависимость между нагрузкой на датчик и его удлинением:

ΔR/R = k×Δl/l,

где:

R – исходное значение электрического сопротивления;

ΔR – изменение значения электрического сопротивления в процессе деформации;

k – коэффициент пропорциональности;

Δl – изменение длины при деформировании;

l – исходная длина измерительного элемента до приложения к нему эксплуатационной нагрузки.

Указанный тип устройств используется в весоизмерительной технике, поскольку относится к тензорным, определяющим усилия и внешние нагрузки.

Виды

Применяемость рассматриваемых измерительных элементов определяется материалом, из которого выполнен датчик. Чаще всего исходным материалом служит сплав константан, состоящий из 40% никеля и 60% меди. Для константана k ≈ 2; таким же порядком значений (1.5…3,5) обладают и другие сплавы постоянного электросопротивления.

Датчики полупроводникового типа имеют более высокие значения коэффициента пропорциональности. В зависимости от материала полупроводника (кремний или германий), а также состава легирующих добавок значения коэффициента достигают 50…70. В связи с этим полупроводниковые тензометрические датчики более чувствительны, и их применяют для оценки малых удлинений. Вместе с тем полупроводниковые датчики характеризуются повышенными отклонениями своего удлинения в диапазонах 1,5…9 % относительного удлинения. Для проволочных датчиков этот показатель не превышает 0,5%.

Конструкции тензометрических датчиков проволочного типа разрабатываются с учетом следующих ограничений:

  • С целью получения достаточной точности измерений величина сопротивления проволочного элемента должна находиться в пределах 100…1000 Ом;
  • Диаметр проволоки целесообразно иметь в диапазоне 0,01…0,03 мм;
  • Длина проволочного элемента не должна превышать 250…300 мм.

В некоторых случаях приведенные ограничения не позволяют устанавливать тензометрические датчики в виде проволок, поэтому измерительные устройства изготавливают из фольги или плоских измерительных решеток. Для предохранения от повреждений, которые могут возникнуть при транспортировке или сборке таких датчиков, для их крепления в напольном исполнении применяют подложку из бумаги или тонкого пластика.

Чтобы обеспечить электрический контакт с измерительной решеткой, на подложке размещают проволочные выводы, которые затем присоединяются к датчику при помощи пайки.

Виды тензодатчиков, включающих в себя активный измерительный элемент, контактные выводы и подложку:

  1. Плоский проволочный.
  2. Фольговый.
  3. Полупроводниковый, с одним или двумя стержнями.
  4. Трубчатый.

Краткая характеристика наиболее распространённых исполнений тензодатчиков приводится далее.

  • Консольные. Предназначены для измерения крутящих и изгибающих моментов, устанавливаются в метах наибольшего прогиба конструкций.
  • Цилиндрические. Наименее компактны, зато позволяют определять значительные напряжения, приближающиеся по своим значениям к пределу текучести лимитирующего материала.
  • S-образные. Дают возможность оценивать трехмерные деформации при объемном напряженно-деформированном состоянии. Чаще других нуждаются в поверке.

Устройство и принцип работы

По типу воздействия на исполнительные элементы конструкции различают тактильные, резистивные, пьезорезонансные, пьезоэлектрические, магнитные и емкостные датчики.

Тактильные

Срабатывают в результате механического действия на чувствительную поверхность. Позволяют устанавливать минимальные деформации, но при неточных настойках могут подавать и ложный сигнал.

Резистивные

Наиболее распространенный тип датчиков. Требуют подключения к слаботочной управляющей цепи, поскольку включают в себя тензорезисторный контур. Надежны при любом состоянии окружающей среды.

Пьезорезонансные

Относятся к устройствам полупроводникового типа, нуждаются в надежном обслуживании и тонкой настройке. Работают по принципу сравнения эталонного сигнала с фактическим.

Пьезоэлектрические

По своему действию подобны измерителям предыдущего типа, но подают сигнал при изменении значений контактных деформаций, прикладываемых к чувствительному элементу.

Магнитные

Изготавливаются из сплавов с переменным значением коэрцитивной силы, используются при измерении усилий в узлах оборудования, работающих в сильных электромагнитных полях.

Емкостные

Предназначены для измерения малых механических напряжений в деталях со сложной конфигурацией, когда изменение длины токопроводящей проволоки изменяет ее электрическую емкость.

Характеристика

Для изготовления тензометрических датчиков необходимо использовать материалы проволок, относительное изменение сопротивления которых пропорционально удлинению в максимальном диапазоне деформаций. При этом коэффициент пропорциональности k должен иметь большие значения. Для компактных устройств со значительной чувствительностью приходится применять материалы, обладающие высоким удельным сопротивлением. При этом температурная зависимость удельного сопротивления при изменении внешних условий должна быть незначительной, а лучше и вовсе отсутствовать.

Условия оптимального использования тензорезисторов:

  • Малое различие между коэффициентами теплового расширения материала конструкции (или узла) и измерительной проволоки устройства.
  • Нечувствительность к термическим напряжениям, которые возникают при соединении измерительного элемента с контролируемой частью оборудования или конструкции (для такого присоединения чаще всего используют пайку).
  • Хорошая обрабатываемость паяных соединений, которая не изменяет эксплуатационные параметры оборудования.
  • Надежность соединения, учитывающая возможные динамические удары и перемещения.

На параметр пропорциональности k влияют коэффициент Пуассона ε (представляющий собой условную меру изменения поперечного сечения детали при приложении к ней растягивающих напряжений) и теплофизические параметры материала, из которого изготовлен тензометрический прибор.

Схемы подключения

Конструкции тензометрических датчиков, в частности, их малая жесткость, вынуждают применять особые способы подключения рассматриваемых элементов. Например, участки проволочной решетки в местах возможного изгиба при деформации часто располагаются поперечно к направлению измерений. Они воспринимают составляющие удлинения, действующие именно в этом направлении, и поэтому недостаточно точно реагируют на силы и деформации продольного направления. Отношение чувствительности измерения удлинений в продольном и поперечном направлениях для датчиков проволочного исполнения находятся в пределах от -0,01 до +0,04.

Влияние описанного фактора уменьшается, если для измерения напряжений, крутящих моментов или усилий использовать фольговые силоизмерительные датчики. По аналогии с печатными схемами, измерительная фольговая решетка, которая расположена на пластмассовой подложке, может быть получена в результате травления тонкой металлической фольги.  Кроме того, токовая нагрузка на тензометрические датчики фольгового типа больше, чем на проволочные, вследствие чего тепло от фольговых тензометров отводится лучше.

Тензорезисторы часто приклеиваются к исследуемому конструктивному элементу. Клеевое соединение обеспечивает постоянную передачу деформации через подложку на измерительную решетку. Поэтому к клеям предъявляется также и ряд особых требований:

  • Высокое сопротивление ползучести.
  • Отсутствие гистерезиса.
  • Влагостойкость.
  • Адгезионная способность.
  • Температуростойкость.

Наибольшую эксплуатационную надежность проявляют эпоксидные смолы холодного твердения. Для экспериментального определения многосторонней деформации используют розеточную систему данных устройств, которые образуют измерительный мост. При этом образованная схема состоит из не менее, чем четырех закрепленных на подложке датчиков, которые размещаются крестообразно, треугольником, т-образно, в виде звезды. Благодаря многолучевому размещению тензорезисторов их удлинения измеряются в двух, трех или четырех направлениях.

Сферы применения

Кроме определения удлинений, которые вызываются действием внешних нагрузок на конструктивные части оборудования, тензометрические датчики могут применяться для измерения собственных (остаточных) напряжений в момент их релаксации, это явление происходит при высверливании или разрезке некоторых конструктивных деталей и узлов.

Тонкопленочные датчики давления, которые изготавливаются путем осаждения из паровой фазы или распыления, используются для определения усилий, напряжений, крутящих моментов и деформаций в изоляционных элементах, которые размещаются непосредственно на полированных мембранах. Для калибровки резистивных элементов используется лазерная подгонка, повышающая точность замеров. Диффузионные полупроводниковые датчики давления могут проникать в кремниевую чувствительную к давлению диафрагму, и не связаны со свойствами поверхности. Это позволяет использовать их в технологиях миниатюрного тензометрирования.

Основным преимуществом тонкопленочных преобразователей является устранение нестабильности, вызванной клеем.

Технология тонких пленок считается более современной и обеспечивает превосходную стабильность при нулевом температурном режиме и полной чувствительности, а также высокую долговечность.

Часто применяемые условия для использования тензодатчиков перечислены далее.

Измерение веса

Необходимо в системах напольного типа, при помощи которых определяют массу груза. Характеризуются минимальными требованиями к точности монтажа и наладки.

Измерение давления

Используется в технологических линиях обработки металлов давлением. Одновременно производится также измерение рабочих сил и упругих деформаций. Датчики снабжаются силоизмерительным устройством с цифровой    индикацией.

Измерение крутящего момента

Применяется для испытательного оборудования станций технического обслуживания автомобильного транспорта.

Определение ускорения

Иногда используется в экспериментальных лабораториях, где занимаются проектированием и испытаниями высокоскоростной рельсовой и безрельсовой техники.

Контроль перемещения

Самые распространенные отрасли применения – сейсмологические станции и фундаменты высокоточного массивного оборудования, преимущественно энергетического.

Плюсы и минусы

Тензорные датчики компактны, удобны при установке, практически не ограничивают работоспособность конструкции, где они установлены. Вместе с тем они часто подвержены эффекту старения, чувствительны к температурным напряжениям и иногда характеризуются повышенным разбросом получаемых данных. Тонкоплёночные тензорезисторы, кроме того, характеризуются низким уровнем выходного сигнала, ограниченными частотными характеристиками и влиянием высокого напряжения на точность получаемых результатов. Чаще других типов применяются в качестве весовых, а также для определения комплекса силовых факторов, постоянно изменяющихся в процессе работы оборудования или конструкции.

Преимущества тензометрических технологий:

  • Быстрое время отклика;
  • Простота компенсации температурных эффектов;
  • Малая чувствительность к динамическим воздействиям.

Недостатки:

  • Невозможность обеспечить более низкие диапазоны измерений;
  • Снижение точности показаний при вибрациях;
  • Необходимость точного совмещения с окружающей средой;
  • Сложность первоначальной настройки.

Выпуск современных тензометрических датчиков регламентируется требованиями ГОСТ 21616-91.

Электронное тензометрическое оборудование

Что такое тензометрия

Тензометрия (от латинского tensus - напряжённый и греческого μετρέω - измеряю) - это отрасль деятельности, которая изучает механическое напряжение и деформации материала, детали, а также изменение его физических свойств под влиянием нагрузки.

Среди методов, которые использует тензометрия для определения степени деформации объекта, можно выделить:

  • Пневматический. Основан на измерении давления газа, подающегося к поверхности деформируемого материала.

  • Акустический. Измеряет изменение физических параметров звуковых волн, а также частоту собственных колебаний тела.

  • Оптический. Основан на измерении малых смещений поверхностей.

  • Рентгеновский. Регистрирует изменение атомной решетки.

  • Электрический. Измеряет физические параметры объекта при изменении механического напряжения или возникающие при деформации.

Тензометрию нельзя назвать наукой в чистом виде, скорее это сфера деятельности человека и отрасль, основные принципы которой базируются на физических свойствах материала и объекта, а именно - на изменении физических свойств материального тела при его деформации.

Практическое применение тензометрии

Из всех вышеперечисленных, в практической деятельности наибольшее распространение получил принцип изучения электротехнических параметров объекта, в частности измерение изменения сопротивления при упругой деформации тела.

На свойстве материалов изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от конфигурации или размеров, был сделан целый класс метрологического оборудования - электронные тензометрические весы.

Тензометрия в деталях:

Тензорезистор Тензодатчик Тензометрические весы



Тензометрическое оборудование

Тензометрическое оборудование - это класс метрологической техники, которая производит измерение деформации чувствительного элемента в зависимости от внешней силы, приложенной к нему. Результатом измерения является определение величины этой внешней силы.

Тензометрическое измерение может базироваться на любых свойствах материала, которые изменяются под воздействием приложенной силы:

  • Геометрическая форма

  • Скорость акустических волн

  • Изменение давления воздуха к приложенной поверхности

  • Мощность рентгеновского излучения, прошедшего сквозь тело элемента

Но самое большое распространение в промышленности и научных исследованиях получил способ, измеряющий изменение сопротивления датчика в зависимости от приложенной нагрузки. Этот датчик называется тензорезистивный.

Тензорезистивное устройство (датчик) представляет собой чувствительный элемент (тензорезистор), расположенный в корпусе из упругого материала, способный изменять электрическое сопротивление в зависимости от своей формы.

Справочная информация

В подавляющем большинстве случаев, когда речь идет о тензометрическом оборудовании, имеется в виду именно тензорезистивная техника. Поэтому ниже речь пойдет о тензорезистивных устройствах, которые по привычке будут называться тензометрическими. Все остальные типы тензометрического оборудования получили небольшое распространение и не являются массовыми образцами.

Виды тензометрического оборудования

Тензометрическое оборудование получило очень широкое распространение в метрологии. Так как силу нельзя измерить напрямую, тензорезистивные датчики стали основным способом измерения приложенной нагрузки, составив конкуренцию пружинным и торсионным весам и динамометрам. Тензометрическое оборудование можно поделить на следующие сферы использования:


Электронные весы. Предназначены для измерения массы груза. Тензометрические весы - это основное направление тензометрии. В 9 случаев из 10 под тензометрическим оборудованием подразумеваются электронные весы. Тензорезистивный датчик измеряет вес и преобразует его в числовое значение. Зная вес неподвижного объекта, очень легко вычислить его массу.

Динамометры. Предназначены для измерения усилия сжатия/растяжения. Все современные динамометры базируются на тензодатчиках, вытеснив устаревшие пружинные модели.

Силовоспроизводящие машины. Это промышленный аналог динамометра, который способен развивать усилие до 50 кН и более. В отличие от динамометров, которым нужны специальные крепежи на объекте (узлы встройки), разрывные машины имеют личные зажимы для испытуемого материала, соответствующие его физическим характеристикам.
Кроме того, современные силовые машины измеряют усилие на разрыв и способны составлять график усилия/растяжения материала в режиме реального времени.

Прессы. Очень часто снабжаются тензометрическим оборудованием, чтобы дозировать усилие. При этом тензооборудование может не только измерять, но и управлять давлением в системе, регулируя основные параметры пресса.

Классификация тензометрического оборудования

Все тензооборудование можно поделить на классы, характеризующие сложность и уровень вложенности технического устройства:


Тензорезистор. Является базовой единицей тензометрического оборудования. Именно на основании его измерений строится весь последующий цикл работ. При этом сам тензорезистор в большинстве случаев не является полноценным измерительным прибором и для того, чтобы он начал работать, требуется тензодатчик.

Тензодатчик. Это первичный прибор измерения. Представляет собой тензорезистор в специальном корпусе, который изменяет свою форму в соответствии с требованиями к его работе. Корпус сделан из специальной стали, которая обеспечивает достаточную пружинистость, возвращаемость тензорезистора в исходное положение и линейность показаний. Качество корпуса тензодатчика - это один из самых главных критериев работоспособности тензометрического оборудования. Достаточно сказать, что  именно состав и марку стали корпуса держат в секрете все производители тензометрических датчиков, а не его устройство.

Терминал. Вторичный прибор учета, преобразующий выходной сигнал с тензодатчиков в результат измерения и выводящий его на цифровое табло. Терминал может работать в ограниченном диапазоне точности, как и тензодатчики, поэтому необходимо подбирать модель, которая будет правильно интерпретировать показания измерительного устройства.
Цифровые терминалы вообще привязаны к нескольким видам датчиков через протокол передачи данных и не могут быть использованы в других измерительных системах. Равно как и наоборот.

Измерительное устройство. Это комплекс промышленного оборудования, состоящий из тензодатчиков, грузоприемной платформы и терминала, установленный на конкретном объекте - весах, дозаторе, динамометре, машине, прессе. При этом измерительное устройство является единственным видом измерительной техники, которая сертифицируется на измерение массы груза. Нельзя группу тензодатчиков назвать весами, если она не прошла поверку и калибровку даже в том случае, если сертифицированы датчики и терминал.

Периферийное оборудование. Сюда относятся выносные табло, видеокамеры фиксации результатов взвешивания, программное обеспечение. Они расширяют возможности тензометрического оборудования, но напрямую в процессе измерения не участвуют.

Преимущества тензометрического оборудования

Тензорезистивное оборудование имеет ряд неоспоримых преимуществ, которые сделали его чуть ли не единственным видом тензометрического оборудования:

  • Низкая стоимость + высокое качество измерения. По сравнению со всеми остальными видами тензометрической аппаратуры, тензорезистивные устройства обеспечивают очень качественное измерение усилия, при этом имея простое устройство и низкую себестоимость. Лазерные или пневматические датчики, которые способны обеспечить такой же уровень точности, стоят в несколько раз дороже.

  • Высокая надежность. Все остальные типы тензометрического оборудования не выдерживают никакой конкуренции с тензорезистивными датчиками по прочности и ресурсу. Тензодатчик может работать на протяжении 3...15 лет, в полной мере сохраняя свою работоспособность.

  • Точность. Несмотря на то, что некоторые образцы тензометрического оборудования способны проводить более точные замеры, точность тензорезистивных датчиков вполне достаточна не только для каждодневных измерений в торговых, например, операциях, но и для весов I и II классов точности. Можно сказать, что оборудование на основе тензодатчиков перекрывает своими возможностями все потребности в метрологических измерениях.

Компания Модуль – Ваш персональный инженер в мире измерительного оборудования!
Сделать запрос на тензометрическое оборудование по электронной почте



Что такое тензодатчики и чем они отличаются

Тензометрический датчик (от лат.  tensus — напряжённый) - это разновидность датчика, преобразующего приложенную к нему физическую силу в электронный сигнал. Их еще называют тензорезистивными, тензорезисторными или просто тензодатчиками. Измерительным элементом тензодатчика является тензорезистор - резистор, у которого сопротивление изменяется в зависимости от его деформации. Тензометрический датчик является основным, но не единственным видом датчика для измерения силы. Существуют датчики, основанные на других физических принципах, например, оптические или пьезоэлектрические.

В наиболее распространенном случае, тензорезистор представляет собой небольшую пластину-основание, на которую приклеена металлическая пластина-фольга или зигзагообразный проводник. Сверху проводник ламинируется тонкой пленкой. Основание обычно делается из ткани, пластмассы, полимерной пленки или бумаги. Помимо металлической фольги, тело чувствительного элемента может быть сделано из полупроводника - германия или кремния - и напыляться на основание тонким слоем.

Тензодатчики используются в различных типах оборудования - силовоспроизводящих машинах, динамометрах, акселерометрах и пр. Но наиболее широкое распространение они получили в весостроительной отрасли. В настоящее время абсолютное большинство весов работает именно на тензометрических датчиках.

Главным свойством тензодатчика является его НПИ (наибольший предел взвешивания). Он может быть 20 г, а может быть 50 т. Думаю, что это очевидно. Аналогично можно сказать про погрешность. Если Вас интересует, то можете посмотреть таблицу соответствия дискрет и НПВ весов.

Самым явным видом классификации датчиков является их деление в зависимости от типа корпуса:

  Колонные тензодатчики. Иногда их называют башенными, стержневыми или опорными.
Используются для производства автомобильных, вагонных, бункерных весов.
  Тензодатчики балочного типа. Их еще называют консольными, балкой среза или балкой изгиба.
Используются в промышленных платформенных весах, чеквейерах, конвейерном и бункерном весовом оборудовании.
  S-образные тензодатчики используются в крановых весах и динамометрах, в разрывных машинах и дозаторах.
  Двухопорные балочные датчики или балки двойного изгиба.
Используются в производстве автомобильных, вагонных, бункерных и емкостных весов.
  Одноточечные платформенные датчики используются во всех настольных и напольных фасовочных, почтовых, складских и торговых весах.
  Мембранные. Их еще называют тензодатчиками торсионного типа, шайбами, "таблетками", круглыми датчиками.
Используются для производства автомобильных, железнодорожных и емкостных весов, а также в конвейерном весовом оборудовании.
  Сильфонные, они же датчики с гофрой. Применяется в дозаторах, конвейерных весах, чеквейерах и смесителях.
   Миниатюрные тензодатчики используются в производстве платформенных весов и во встраиваемых весовых системах.

По способу деформации упругого элемента различают датчики, работающие на:

  • Сжатие (тензодатчики колонного типа)
  • Растяжение (S-образные тензометрические датчики)
  • Скручивание (торсионные тензодатчики)
  • Изгиб (тензометрические датчики балочного типа)
  • Сдвиг (балки сдвига)
  • Универсальные, комбинированного типа, тензодатчики растяжения-сжатия (S-образные, к примеру)

По большому счету, способ деформации не сильно влияет на точность и характеристики оборудования, поэтому выбор, какие тензодатчики использовать, делается исходя из простоты и удобства их монтажа в оборудовании. Хотя некоторые различия все же есть - например, колонные датчики имеют больший диапазон НПИ, чем консольные или S-образные.

По типу выдаваемого сигнала тензодатчики делятся на аналоговые и цифровые. На качество измерений это не влияет, основная разница - цифровые датчики проще заменять и обслуживать.

В зависимости от точности, тензометрические датчики делятся на 4 класса. Наиболее распространенными являются тензодатчики класса C3, где C - это класс, а число 3 обозначает количество тысяч поверочных делений (3000 получается). Не буду сильно углубляться в метрологию, но скажу пару слов, чтобы было общее понимание:

  • D - самый низкий уровень точности, A, соответственно, самый высокий.
  • Комбинированная погрешность класса точности C3 составляет 0,02%. Это значит, что в разных условиях погрешность будет изменяться, а слово "комбинированная" можно понимать как некий аналог среднего арифметического.
  • Чем больше поверочных делений, тем выше точность тензодатчика. Датчик класса C5 точнее датчика класса C3
  • Класс точности определяет величину погрешности. Если тензодатчики имеют одинаковое количество поверочных делений, но разный класс, то погрешность будет разной. У тензодатчика D1 погрешность на максимальных нагрузках будет выше погрешности датчика C1 в 1,5 раза.
  • Класс точности и число поверочных делений тензометрических датчиков регламентируется ГОСТ 8.631-2013 (OIML R 60:2000)
  • В маркировке тензометрического датчика обычно указывается класс точности, число поверочных делений и НПИ.

Корпус тензодатчиков обычно изготавливается из легированной или нержавеющей стали. Этот факт может отражаться в наименовании. Например тензометрические датчики ZSFY компании Keli имеют в названии окончание -A, если они сделаны из легированной стали или -SS, если из нержавеющей. Пример - ZSFY-A20t - это тензодатчик из легированной стали с НПИ 20 тонн.

По количеству диапазонов измерения тензодатчики делятся на одноинтервальные, двухинтервальные и многоинтервальные. Тут все просто - на разных нагрузках весы выдают результат с разной дискретой. Делается это для повышения точности взвешивания на малых нагрузках. Например, одноинтервальные весы с НПВ (наибольшим пределом взвешивания) 100 кг имеют дискрету 20 г на всем диапазоне взвешивания, а двухинтервальные весы в диапазоне до 30 кг имеют дискрету 10 г.

Следующее, на что стоит обратить внимание - это пылевлагозащищенность корпуса. Пылевлагозащищенность маркируется в соответствии c международным кодом защиты оболочки - IP, который состоит из 2 цифр. Первая цифра обозначает пылезащиту от 0 (нет защиты) до 6 (пыленепроницаемость). Вторая цифра обозначает влагозащиту от 0 (полное отсутствие защиты) до 8 (способность прибора работать не менее 30 мин при погружении в воду на 1 м). Во втором числе иногда встречается цифра 9 - это немецкий стандарт, обозначающий, что изделие можно мыть под струей высокого давления. Пример - IP68 означает полную пылевлагозащищенность.

Компенсированный диапазон температур. Это диапазон, в котором тензодатчик сохраняет свои метрологические характеристики. Стандартным компенсированным диапазоном для тензодатчиков считается температура от -10 до +40. У некоторых моделей он расширен. Не путать с рабочим диапазоном температур! Этот диапазон обозначает температуры, при которых датчик сохраняет работоспособность, но точность взвешивания не гарантируется.

Тензодатчики могут отличаться количеством использования в весовом оборудовании. Хотя это в большей части свойство весов, но тем не менее - одноточечные датчики применяются только в сольном исполнении. На промышленных платформенных весах обычно стоит 4 балочных тензодатчика.

Еще несколько и технических характеристик тензометрических датчиков с простым определением:

  1. Чувствительность (изменение напряжения при изменении нагрузки)
  2. Нелинейность (в идеале графиком зависимости сопротивления тензорезистора от веса должна быть прямая)
  3. Гистерезис (максимальное изменение сигнала при одинаковых нагрузках)
  4. Ползучесть (изменение сигнала тензодатчика во времени при постоянных условиях)
  5. Предельная нагрузка (нагрузка, которую датчик может кратковременно выдержать)
  6. Разрушающая нагрузка
  7. Электротехнические характеристики - максимальное и рекомендуемое напряжение, входное и выходное сопротивление

Компания Модуль – Ваш персональный инженер в мире измерительного оборудования!
Если Вы хотите приобрести тензодатчики, то обращайтесь к нам прямо сейчас - мы Вам подберем качественные тензометрические датчики со склада и под заказ с доставкой по всей России.


Что такое тензиометр? (с иллюстрациями)

Тензиометр - это прибор, используемый для измерения влажности почвы. Он указывает на физические силы гравитации и молекулярной связи, которые необходимо преодолеть, чтобы вытащить воду из почвы. Вода, содержащаяся в почве, известна как водный потенциал матрицы. Тензиометр используется для измерения того, насколько легко вода может быть извлечена из почвы, и для определения того, насколько тяжело растению придется работать, чтобы поглотить воду из окружающей почвы.

Тензиометр может измерять уровень влажности почвы.

Тензиометры очень помогают фермерам прогнозировать, сколько воды потребуется их посевам. Зная свои потребности в орошении, фермеры могут устанавливать графики орошения.Они могут более точно оценить, сколько воды необходимо их посевам и через какие промежутки времени они будут нуждаться в поливе. Эти знания особенно полезны в засушливое время года. Тензиометры также легко управляются и могут быть автоматизированы для управления поливом.

Тензиометры помогают фермерам предсказать, сколько воды потребуется урожаю, позволяя им устанавливать графики полива.

Тензиометр обычно состоит из длинной герметичной трубки из прозрачного стекла или пластика, частично заполненной водой. Пористое керамическое покрытие, пропускающее воду, расположено на одном конце трубки. На другом конце есть вакуумметр, который измеряет давление внутри трубки. Диапазон тензиометров от 6 дюймов (15.24 см) в длину примерно до 4 футов (около 1,22 метра), хотя существуют мини-тензиометры, которые измеряют потенциал воды в матрице на глубине 0,5 дюйма (1,27 см).

Керамический наконечник тензиометра вставляется на глубину контролируемой почвы.Трубка, частично заполненная водой, имеет вакуум, и если прошел дождь или почва была влажной, керамический наконечник поглощает влагу из почвы, и вакуум в трубке становится меньше. И наоборот, если почва сухая, вода из трубки втягивается в почву, и разрежение в трубке увеличивается. Манометр измеряет вакуум и регистрирует его показания, и, таким образом, тензиометр постоянно регистрирует изменения в почвенной воде.

Тензиометры обычно имеют ограниченную область надежности. Их показания отражают только влажность почвы в небольшом объеме почвы, окружающей область, на которой она была посажена, поэтому нельзя рассчитывать на то, чтобы дать показания для всего участка. Кроме того, тензиометры обычно не работают в очень засушливых или пустынных условиях, поскольку для эффективной работы прибора в почве должно присутствовать некоторое количество воды.

Тензиометр

Тензиометр - это устройство, используемое для определения матричного водного потенциала Psi_m (напряженность влажности почвы) в зоне аэрации.Тензиометр представляет собой стеклянную или пластмассовую трубку с пористой керамической чашкой, заполненную водой. В верхней части пробирки имеется встроенный вакуумметр или резиновая крышка, используемая с портативным «прокалывающим тензиометром», в котором для измерения давления внутри тензиометра используется игла для подкожных инъекций. Тензиометр закапывают в землю, а ручной насос используется для создания частичного вакуума. По мере того как вода вытягивается из почвы растениями и испарением, вакуум внутри трубки увеличивается. По мере добавления воды в почву вакуум внутри трубки вытягивает влагу из почвы и уменьшается.Фактические показания манометра будут варьироваться в зависимости от типа почвы, содержания влаги и из-за гистерезиса, в зависимости от истории насыщения почвы.

Тензиометры используются при планировании полива, чтобы помочь фермерам и другим менеджерам ирригации определить, когда поливать. В сочетании с кривой влагоудержания можно использовать тензиометры для определения количества воды. По мере практики тензиометр может оказаться полезным инструментом для этих целей. Тензиометры также могут использоваться при научном изучении почв и растений.

Ссылки

* Ролз, В.Дж., Ахуджа, Л.Р., Бракензик, Д.Л., и Ширмохаммади, A. 1993. «Проникновение и движение почвенных вод», в Мейдмент, Д. Р., изд. Справочник по гидрологии, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, McGraw-Hill, p. 5.1–5.51.

ee также

* Капиллярное действие
* Пьезометр
* Поверхностное натяжение

Внешние ссылки

* [ http://www.experimental-hydrology.net/wiki/index.php?title= Soil_matric_potential _-_ тензиометр_% 28T4% 29 The Experimental Hydrology Wiki Матричный потенциал почвы - тензиометр (T4) ]
* [ http: // www.экспериментальный гидрология.net/wiki/index.php?title=Soil_matric_potential_-_tensiometer_%28T5%29 The Experimental Hydrology Wiki Матричный потенциал почвы - тензиометр (T5) ]

Фонд Викимедиа. 2010.

Тензиометры Измерение поверхностного межфазного натяжения

Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с нашей продукцией

Существуют различные методы измерения поверхностного и межфазного натяжения жидкостей и растворов, содержащих поверхностно-активные вещества.

Метод Время впитывания
Кольцо-пластинчатый тензиометр от 10 секунд до часов
Тензиометр пузырькового давления от 0,1 миллисекунды до 100 секунд
Тензиометр формы капли и пузырька от 1 секунды до часов
Тензиометр объема капли От 0,2 секунды до 30 минут

Тензиометры Du Noüy Ring и Wilhelmy Plate являются наиболее часто используемыми методами.Это простейшие методы измерения статического поверхностного натяжения.

Тензиометр пузырькового давления - лучший метод для очень короткого времени адсорбции, вплоть до миллисекунд.

Анализатор формы капель и пузырьков - это оптический тензиометр.
Принцип метода - точное определение формы капли или пузырька.
Предлагаем две модели:

Тензиометр объема капли - это простой прибор для измерения поверхностного и межфазного натяжения жидкостей.

Анализатор пены

Анализатор пены - уникальный прибор для изучения дренажа пены и стабильности пены в строго определенных условиях.

Реометр межфазного сдвига

Межфазный реометр позволяет изучать реологию (эластичность и вязкость) на границах раздела.

Кольцо-пластинчатый тензиометр TensioCAD

1 доллар.00

TensioCAD - это полуавтоматический тензиометр Du Noüy Ring и Wilhelmy Plate для измерения поверхностного и межфазного натяжения.

Анализатор колеблющихся капель и пузырьков ODBA-1 для тензиометра PAT-1

1 доллар США

Анализатор колеблющихся капель и пузырьков для определения эластичности и вязкости при растяжении

Модуль перепада давления DPA-1 для тензиометра PAT-1

1 доллар.00

Этот модуль перепада давления предназначен для измерения динамического межфазного натяжения жидкостей.

Микроманипулятор с каплями и пузырьками DBMM-1 для тензиометра PAT-1

1 доллар США

Микроманипулятор «Капля и пузырь» разработан для изучения прямого взаимодействия между каплями и пузырьками.

Модуль для измерения угла смачивания

1 доллар.00

CA-1 - это модульное расширение тензиометра формы каплевидного пузыря PAT-1 для измерения угла смачивания.

Оптический тензиометр в форме капли и пузыря PAT-1

1 доллар США

Тензиометр для капель и пузырьков PAT-1 использует современный оптический метод для измерения динамического поверхностного и межфазного натяжения жидкостей с разрешением 0,1 с в течение периода от секунд до нескольких дней.
Прибор поставляется с системой дозирования с компьютерным управлением.

Тензиометр для анализа профиля капельного пузырька PAT-2

1 доллар США

Экономичный анализ профиля капель и пузырьков Тензиометр для измерения поверхностного и межфазного натяжения жидкостей, оснащенный системой ручного дозирования.

Реометр межфазного сдвига ISR-1

1 доллар.00

Реометр межфазного сдвига ISR-1 позволяет измерять межфазную эластичность сдвига и вязкость слоев между двумя жидкостями (жидкость / жидкость или жидкость / газ).

Анализатор стабильности и срока службы пены ФА-1С

1 доллар США

Анализатор пены FA-1S для исследования дренажа пены и стабильности пены в строго определенных условиях.

Анализатор объема капли для определения динамического поверхностного и межфазного натяжения жидкостей

1 доллар США

Тензиометр объема капли DVA-1 - классический метод измерения поверхностного и межфазного натяжения жидкости.

Тензиометр пузырькового давления BPA-1S

1 доллар.00

Анализатор максимального давления в пузырьках BPA-1S - выбор для очень короткого времени адсорбции.

Что такое амперметр? - Определение, типы, шунтирующий амперметр и сопротивление заболачиванию

Определение: Измеритель , используемый для измерения тока, известен как амперметр . Ток - это поток электронов в амперах. Следовательно, прибор, который измеряет потоки тока в амперах, известен как амперметр или амперметр.

Идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление . Но практически амперметр имеет небольшое внутреннее сопротивление. Диапазон измерения амперметра зависит от величины сопротивления.

Символическое представление

Заглавная буква A обозначает амперметр в цепи.

Подключение амперметра в цепи

Амперметр соединен последовательно с цепью , так что все электроны измеряемого тока проходят через амперметр.Потери мощности возникают в амперметре из-за измеряемого тока и их внутреннего сопротивления. Цепь амперметра имеет низкое сопротивление , поэтому в цепи возникает небольшое падение напряжения.

Сопротивление амперметра остается низким по двум причинам.

  • Через амперметр проходит весь ток измеряемой величины.
  • Низкое падение напряжения на амперметре.

Типы амперметров

Классификация амперметров зависит от их конструкции и типа тока, протекающего через амперметр.Ниже приведены типы амперметров в зависимости от конструкции.

  1. Амперметр с постоянной подвижной катушкой.
  2. Амперметр подвижный.
  3. Амперметр электродинамометрический.
  4. Амперметр выпрямительного типа.

По току амперметры делятся на два типа.

1. Амперметр PMMC - В приборе PMMC проводник помещается между полюсами постоянного магнита. Когда ток протекает через катушку, она начинает отклоняться.Прогиб катушки зависит от величины тока, протекающего через нее. Амперметр PMMC используется только для измерения постоянного тока.

2. Амперметр с подвижной катушкой (MI) - Амперметр MI измеряет как переменный, так и постоянный ток. В этом типе амперметра катушка свободно перемещается между полюсами постоянного магнита. Когда ток проходит через катушку, она начинает отклоняться под определенным углом. Прогиб катушки пропорционален току, протекающему через катушку.

3. Электродинамометр Амперметр - Он используется для измерения переменного и постоянного тока. Точность прибора выше, чем у приборов PMMC и MI. Калибровка прибора одинакова как для переменного, так и для постоянного тока, т. Е. Если постоянный ток калибрует прибор, то без повторной калибровки он используется для измерения переменного тока.

4. Выпрямительный амперметр - используется для измерения переменного тока. Приборы, использующие выпрямительный прибор, который преобразует направление тока и передает его на прибор PMMC. Такой прибор используется для измерения тока в цепи связи.

Прибор, который измеряет постоянный ток, известен как амперметр постоянного тока, а амперметр, который измеряет переменный ток, известен как амперметр переменного тока,

Шунт амперметра

Высокий ток напрямую проходит через амперметр, что приводит к повреждению его внутренней цепи. Для устранения этой проблемы параллельно с амперметром подключено сопротивление шунта.

Если через цепь проходит большая измеряемая величина тока, большая часть тока проходит через шунтирующее сопротивление .Сопротивление шунта не повлияет на работу амперметра, т.е. движение катушки останется прежним.

Влияние температуры в амперметре

Амперметр - это чувствительное устройство, на которое легко влияет окружающая температура. Изменение температуры вызывает ошибку в считывании. Это можно уменьшить за счет сопротивления заболачиванию. Сопротивление, имеющее нулевой температурный коэффициент, известно как сопротивление заболачиванию. Он подключается последовательно с амперметром. Сопротивление заболачиванию снижает влияние температуры на счетчик.

Амперметр имеет встроенный предохранитель, который защищает амперметр от сильного тока. Если через амперметр будет протекать значительный ток, предохранитель сломается. Амперметр не сможет измерить ток, пока новый не заменит предохранитель.

Бесплатные иконки инструментов и посуды

  • Авторы
  • Пакеты
  • Дополнительные инструменты

    Прочие товары

    Freepik Бесплатные векторы, фото и PSD Онлайн-редактор Freepik Редактируйте свои шаблоны Freepik Slidesgo Бесплатные шаблоны для презентаций Набор историй Бесплатные редактируемые иллюстрации

    Инструменты

    Образец значка Создавайте шаблоны значков для своих обоев или социальных сетей

    Google Workspace

    Иконки для слайдов и документов +2. 5 миллионов бесплатных настраиваемых значков для ваших слайдов, документов и таблиц
  • английский
    • Español
    • английский
    • Deutsch
    • Português
    • Français
    • 한국어
  • Стать автором
  • Стоимость
  • Зарегистрироваться бесплатно
  • Войти

Что такое качественное исследование? | Методы и примеры

Качественное исследование включает сбор и анализ нечисловых данных (например,g. , текст, видео или аудио), чтобы понять концепции, мнения или опыт. Его можно использовать для глубокого понимания проблемы или генерирования новых идей для исследования.

Качественное исследование - это противоположность количественному исследованию, которое включает сбор и анализ числовых данных для статистического анализа.

Качественные исследования обычно используются в гуманитарных и социальных науках, в таких предметах, как антропология, социология, образование, науки о здоровье, история и т. Д.

Примеры вопросов для качественного исследования
  • Как социальные сети влияют на образ тела подростков?
  • Как дети и взрослые понимают здоровое питание в Великобритании?
  • Какие факторы влияют на удержание сотрудников в крупной организации?
  • Как во всем мире переживают беспокойство?
  • Как учителя могут интегрировать социальные вопросы в учебные программы по естествознанию?

Подходы к качественным исследованиям

Качественное исследование используется для понимания того, как люди воспринимают мир. Несмотря на то, что существует множество подходов к качественному исследованию, они, как правило, гибкие и сосредоточены на сохранении богатого смысла при интерпретации данных.

Общие подходы включают обоснованную теорию, этнографию, исследования действий, феноменологические исследования и исследования нарративов. Они имеют некоторое сходство, но подчеркивают разные цели и перспективы.

Подходы к качественному исследованию
Подход Что это значит?
Обоснованная теория Исследователи собирают обширные данные по интересующей теме и индуктивно разрабатывают теории.
Этнография Исследователи погружаются в группы или организации, чтобы понять свою культуру.
Исследование деятельности Исследователи и участники совместно связывают теорию с практикой, чтобы стимулировать социальные изменения.
Феноменологические исследования Исследователи исследуют явление или событие, описывая и интерпретируя жизненный опыт участников.
Повествовательное исследование Исследователи изучают, как рассказываются истории, чтобы понять, как участники воспринимают и осмысливают свой опыт.

Качественные методы исследования

Каждый из исследовательских подходов предполагает использование одного или нескольких методов сбора данных. Вот некоторые из наиболее распространенных качественных методов:

  • Наблюдения: записывает то, что вы видели, слышали или встречали, в подробных полевых заметках.
  • Интервью: лично задает вопросы людям в беседах один на один.
  • Фокус-группы: задают вопросы и инициируют обсуждение в группе людей.
  • Опросы: раздача анкет с открытыми вопросами.
  • Вторичное исследование: Сбор существующих данных в виде текстов, изображений, аудио- или видеозаписей и т. Д.
Пример исследования Чтобы изучить культуру крупной технологической компании, вы решаете применить этнографический подход. Вы работаете в компании несколько месяцев и используете разные методы сбора данных:
  • Вы делаете полевые заметки с наблюдениями и размышляете над собственным опытом корпоративной культуры.
  • Вы рассылаете открытые опросы сотрудникам во всех офисах компании по электронной почте, чтобы выяснить, меняется ли культура в разных местах.
  • Вы проводите подробные интервью с сотрудниками в своем офисе, чтобы более подробно узнать об их опыте и перспективах.

Качественные исследователи часто считают себя «инструментами» в исследованиях, потому что все наблюдения, интерпретации и анализы фильтруются через их личную линзу.

По этой причине при составлении методологии качественного исследования важно обдумать свой подход и подробно объяснить свой выбор при сборе и анализе данных.

Какая у вас оценка за плагиат?

Сравните свою статью с более чем 60 миллиардами веб-страниц и 30 миллионами публикаций.

  • Лучшая программа для проверки плагиата 2020 года
  • Отчет о плагиате и процентное соотношение
  • Самая большая база данных о плагиате

Scribbr Проверка на плагиат

Качественный анализ данных

Качественные данные могут принимать форму текстов, фотографий, видео и аудио. Например, вы можете работать со стенограммами интервью, ответами на опрос, полевыми заметками или записями из естественных условий.

Большинство типов качественного анализа данных разделяют одни и те же пять шагов:

  1. Подготовьте и систематизируйте свои данные. Это может означать расшифровку интервью или напечатание полевых заметок.
  2. Просмотрите и исследуйте свои данные. Изучите данные на предмет шаблонов или повторяющихся идей.
  3. Разработать систему кодирования данных. Основываясь на ваших первоначальных идеях, установите набор кодов, которые вы можете применить для категоризации ваших данных.
  4. Назначьте коды данным. Например, при качественном анализе опроса это может означать просмотр ответов каждого участника и пометку их кодами в электронной таблице. Просматривая данные, вы можете создавать новые коды для добавления в вашу систему при необходимости.
  5. Определите повторяющиеся темы. Свяжите коды в единые, всеобъемлющие темы.

Существует несколько конкретных подходов к анализу качественных данных. Хотя эти методы имеют схожие процессы, они подчеркивают разные концепции.

Качественный анализ данных
Подход Когда использовать Пример
Контент-анализ Для описания и категоризации общих слов, фраз и идей в качественных данных. Исследователь рынка может провести анализ контента, чтобы выяснить, на каком языке написано описание терапевтических приложений.
Тематический анализ Выявить и интерпретировать закономерности и темы в качественных данных. Психолог может применить тематический анализ к блогам о путешествиях, чтобы изучить, как туризм влияет на самоидентификацию.
Анализ текста Для изучения содержания, структуры и оформления текстов. Исследователь СМИ может использовать текстовый анализ, чтобы понять, как новости о знаменитостях изменились за последнее десятилетие.
Анализ дискурса Для изучения общения и того, как язык используется для достижения эффекта в определенных контекстах. Политолог мог бы использовать анализ дискурса, чтобы изучить, как политики вызывают доверие к избирательным кампаниям.

Преимущества качественного исследования

Качественное исследование часто пытается сохранить голос и точку зрения участников и может корректироваться по мере возникновения новых исследовательских вопросов.Качественное исследование подходит для:

Процесс сбора и анализа данных может быть адаптирован по мере появления новых идей или моделей. Они не определены заранее.

Сбор данных происходит в реальных условиях или естественным образом.

Подробные описания опыта, чувств и восприятий людей могут быть использованы при разработке, тестировании или улучшении систем или продуктов.

Открытые ответы означают, что исследователи могут раскрыть новые проблемы или возможности, о которых они не подумали бы иначе.

Недостатки качественного исследования

Исследователи должны учитывать практические и теоретические ограничения при анализе и интерпретации своих данных. Качественное исследование пострадало от:

Реальные условия часто делают качественное исследование ненадежным из-за неконтролируемых факторов, влияющих на данные.

Из-за того, что исследователь играет главную роль в анализе и интерпретации данных, качественные исследования не могут быть воспроизведены. Исследователь решает, что важно, а что не имеет отношения к анализу данных, поэтому интерпретация одних и тех же данных может сильно различаться.

Небольшие выборки часто используются для сбора подробных данных о конкретных контекстах. Несмотря на строгие процедуры анализа, трудно сделать обобщающие выводы, поскольку данные могут быть предвзятыми и нерепрезентативными для более широкого населения.

Хотя программное обеспечение можно использовать для управления и записи больших объемов текста, анализ данных часто приходится проверять или выполнять вручную.

Часто задаваемые вопросы о качественных исследованиях

Каковы основные подходы к качественному исследованию?

Существует пять общих подходов к качественному исследованию:

  • Обоснованная теория включает сбор данных для разработки новых теорий.
  • Этнография предполагает погружение в группу или организацию, чтобы понять ее культуру.
  • Повествовательное исследование включает интерпретацию историй, чтобы понять, как люди осмысливают свой опыт и восприятие.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *