టెనోమీటర్లు — టెన్సోమెట్రిక్ కొలిచే ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు

స్ట్రెయిన్ గేజ్ సెన్సార్ — పారామెట్రిక్ రెసిస్టివ్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్, ఇది యాంత్రిక ఒత్తిడి వల్ల ఏర్పడే దృఢమైన శరీరం యొక్క వైకల్పనాన్ని విద్యుత్ సిగ్నల్‌గా మారుస్తుంది.

రెసిస్టివ్ ప్రెజర్ గేజ్ అనేది సెన్సిటివ్ ఎలిమెంట్ జతచేయబడిన బేస్. స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ని ఉపయోగించి స్ట్రెయిన్ కొలత సూత్రం స్ట్రెయిన్ సమయంలో స్ట్రెయిన్ గేజ్ యొక్క నిరోధకత మారుతుంది. ఆల్-రౌండ్ కంప్రెషన్ (హైడ్రోస్టాటిక్ ప్రెజర్) చర్యలో లోహ కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన యొక్క మార్పు ప్రభావం 1856లో లార్డ్ కెల్విన్ మరియు 1881లో OD Hvolson చే కనుగొనబడింది.

దాని ఆధునిక రూపంలో, స్ట్రెయిన్ గేజ్ నిర్మాణాత్మకంగా స్ట్రెయిన్ రెసిస్టర్‌ను సూచిస్తుంది, దీని యొక్క సున్నితమైన మూలకం టెన్షన్-సెన్సిటివ్ మెటీరియల్ (వైర్, రేకు మొదలైనవి)తో తయారు చేయబడింది, ఇది పరిశోధనలో ఉన్న భాగంలో బైండర్ (జిగురు, సిమెంట్)తో స్థిరంగా ఉంటుంది. (చిత్రం 1). సెన్సింగ్ ఎలిమెంట్‌ను ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయడానికి, స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లో వైర్లు ఉంటాయి.కొన్ని స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు సులభంగా ఇన్‌స్టాలేషన్ కోసం రూపొందించబడ్డాయి, అవి సున్నితమైన మూలకం మరియు పరీక్షలో ఉన్న భాగం మధ్య ఉన్న ప్యాడ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, అలాగే సున్నితమైన మూలకం పైన ఉన్న రక్షణ మూలకాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

ఫిగర్ 1 స్ట్రెయిన్ గేజ్ యొక్క స్కీమాటిక్: 1- సెన్సిటివ్ ఎలిమెంట్; 2- బైండర్; 3- ఉపరితల; 4- పరిశోధించిన వివరాలు; 5- రక్షిత మూలకం; 6- టంకం (వెల్డింగ్) కోసం బ్లాక్; 7-వైర్ వైరింగ్

స్ట్రెయిన్ గేజ్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఉపయోగించి పరిష్కరించబడిన అన్ని రకాల పనులతో, వాటి ఉపయోగం యొక్క రెండు ప్రధాన ప్రాంతాలను వేరు చేయవచ్చు:

- భాగాలు మరియు నిర్మాణాలలో పదార్థాల భౌతిక లక్షణాలు, వైకల్యాలు మరియు ఒత్తిళ్ల అధ్యయనం;

- సాగే మూలకం యొక్క రూపాంతరంగా మార్చబడిన యాంత్రిక విలువలను కొలవడానికి స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల ఉపయోగం.

మొదటి కేసు గణనీయమైన సంఖ్యలో వోల్టేజ్ కొలత పాయింట్లు, పర్యావరణ పారామితులలో మార్పుల విస్తృత శ్రేణులు, అలాగే కొలత ఛానెల్‌లను క్రమాంకనం చేయడం అసంభవం. ఈ సందర్భంలో, కొలత లోపం 2-10%.

రెండవ సందర్భంలో, సెన్సార్లు కొలిచిన విలువ ప్రకారం క్రమాంకనం చేయబడతాయి మరియు కొలత లోపాలు 0.5-0.05% పరిధిలో ఉంటాయి.

స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల వినియోగానికి అత్యంత అద్భుతమైన ఉదాహరణ బ్యాలెన్స్. చాలా రష్యన్ మరియు విదేశీ తయారీదారుల ప్రమాణాలు స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లతో అమర్చబడి ఉంటాయి. లోడ్ సెల్ ప్రమాణాలు వివిధ పరిశ్రమలలో ఉపయోగించబడతాయి: ఫెర్రస్ మరియు ఫెర్రస్ మెటలర్జీ, రసాయన, నిర్మాణం, ఆహారం మరియు ఇతర పరిశ్రమలు.

ఎలక్ట్రానిక్ స్కేల్స్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం లోడ్ సెల్‌పై పనిచేసే గురుత్వాకర్షణ శక్తిని కొలవడానికి తగ్గించబడుతుంది, ఫలితంగా ఏర్పడే మార్పులను, వైకల్యం వంటి వాటిని అనుపాత అవుట్‌పుట్ ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌గా మారుస్తుంది.

టెన్సర్ రెసిస్టర్‌ల విస్తృత ఉపయోగం వాటి అనేక ప్రయోజనాల ద్వారా వివరించబడింది:

- చిన్న పరిమాణం మరియు బరువు;

- తక్కువ జడత్వం, ఇది స్టాటిక్ మరియు డైనమిక్ కొలతలు రెండింటికీ స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల వినియోగాన్ని అనుమతిస్తుంది;

- ఒక సరళ లక్షణం కలిగి;

- రిమోట్‌గా మరియు అనేక పాయింట్ల వద్ద కొలతలు చేయడానికి అనుమతించండి;

- పరిశీలించిన భాగంలో వాటి ఇన్‌స్టాలేషన్ పద్ధతికి సంక్లిష్ట పరికరాలు అవసరం లేదు మరియు పరిశీలించిన భాగం యొక్క వైకల్య క్షేత్రాన్ని వక్రీకరించదు.

మరియు వారి ప్రతికూలత, ఇది ఉష్ణోగ్రత సున్నితత్వం, చాలా సందర్భాలలో భర్తీ చేయవచ్చు.

కన్వర్టర్ల రకాలు మరియు వాటి డిజైన్ లక్షణాలు

స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల ఆపరేషన్ డిఫార్మేషన్ ఎఫెక్ట్ దృగ్విషయంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది వాటి యాంత్రిక వైకల్యం సమయంలో వైర్ల యొక్క క్రియాశీల నిరోధకతలో మార్పును కలిగి ఉంటుంది. పదార్థం యొక్క వైకల్య ప్రభావం యొక్క లక్షణం సాపేక్ష వైకల్య సున్నితత్వం K యొక్క గుణకం, ఇది కండక్టర్ యొక్క పొడవులో మార్పుకు ప్రతిఘటనలో మార్పు యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడింది:

k = er / el

ఇక్కడ er = dr / r - కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటనలో సాపేక్ష మార్పు; el = dl / l — వైర్ యొక్క పొడవులో సాపేక్ష మార్పు.

ఘన వస్తువుల వైకల్యం సమయంలో, వాటి పొడవులో మార్పు వాల్యూమ్‌లో మార్పుతో ముడిపడి ఉంటుంది మరియు వాటి లక్షణాలు, ప్రత్యేకించి, నిరోధక విలువ కూడా మారుతుంది. కాబట్టి, సాధారణ సందర్భంలో సున్నితత్వ గుణకం యొక్క విలువ ఇలా వ్యక్తీకరించబడాలి

K = (1 + 2μ) + మీ

ఇక్కడ, పరిమాణం (1 + 2μ) కండక్టర్ యొక్క రేఖాగణిత పరిమాణాలలో (పొడవు మరియు క్రాస్-సెక్షన్) మార్పుతో సంబంధం ఉన్న ప్రతిఘటనలో మార్పును వర్ణిస్తుంది మరియు - దాని భౌతిక మార్పుతో సంబంధం ఉన్న పదార్థం యొక్క ప్రతిఘటనలో మార్పు లక్షణాలు.

టెన్సర్ ఉత్పత్తిలో సెమీకండక్టర్ పదార్థాలను ఉపయోగించినట్లయితే, సున్నితత్వం ప్రధానంగా లాటిస్ పదార్థం యొక్క వైకల్యం మరియు K »m యొక్క లక్షణాలలో మార్పు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు 40 నుండి 200 వరకు వేర్వేరు పదార్థాలకు మారవచ్చు.

ఇప్పటికే ఉన్న అన్ని కన్వర్టర్లను మూడు ప్రధాన రకాలుగా విభజించవచ్చు:

- వైర్;

- రేకు;

- ఒక చలన చిత్రం.

వైర్ టెలిమీటర్లు రెండు దిశలలో విద్యుత్ కాని పరిమాణాలను కొలిచే సాంకేతికతలో ఉపయోగించబడతాయి.

పరివర్తన యొక్క సహజ ఇన్‌పుట్ విలువ పరిసర వాయువు లేదా ద్రవం యొక్క పీడనం అయినప్పుడు వాల్యూమ్ కంప్రెషన్ స్థితిలో కండక్టర్ యొక్క వైకల్య ప్రభావాన్ని ఉపయోగించడం మొదటి దిశ. ఈ సందర్భంలో, ట్రాన్స్డ్యూసెర్ అనేది కొలిచిన పీడనం (ద్రవ లేదా వాయువు) ప్రాంతంలో ఉంచబడిన వైర్ (సాధారణంగా మాంగనిన్) యొక్క కాయిల్. కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ విలువ దాని క్రియాశీల నిరోధకతలో మార్పు.

రెండవ దిశలో టెన్షన్-సెన్సిటివ్ మెటీరియల్‌తో తయారు చేయబడిన టెన్షన్ వైర్ యొక్క టెన్షన్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించడం. ఈ సందర్భంలో, వోల్టేజ్ సెన్సార్లు "ఉచిత" కన్వర్టర్ల రూపంలో మరియు గ్లూడ్ రూపంలో ఉపయోగించబడతాయి.

"ఉచిత" స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు ఒకటి లేదా వరుస వైర్ల రూపంలో తయారు చేయబడతాయి, కదిలే మరియు స్థిరమైన భాగాల మధ్య చివర్లలో స్థిరంగా ఉంటాయి మరియు ఒక నియమం వలె, ఏకకాలంలో సాగే మూలకం యొక్క పాత్రను నిర్వహిస్తాయి. అటువంటి ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ల సహజ ఇన్‌పుట్ విలువ కదిలే భాగం యొక్క చాలా తక్కువ కదలిక.

అత్యంత సాధారణ రకం బంధిత వైర్ స్ట్రెయిన్ గేజ్ యొక్క పరికరం ఫిగర్ 2లో చూపబడింది. 0.02-0.05 మిమీ వ్యాసం కలిగిన ఒక సన్నని తీగ, జిగ్‌జాగ్ నమూనాలో ఉంచబడుతుంది, సన్నని కాగితం లేదా లక్క రేకు యొక్క స్ట్రిప్‌కు అతికించబడుతుంది. సీసపు రాగి తీగలు వైర్ చివరలకు అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. కన్వర్టర్ యొక్క పైభాగం వార్నిష్ పొరతో కప్పబడి ఉంటుంది మరియు కొన్నిసార్లు కాగితంతో మూసివేయబడుతుంది లేదా భావించబడుతుంది.

ట్రాన్స్డ్యూసెర్ సాధారణంగా వ్యవస్థాపించబడుతుంది, తద్వారా దాని పొడవైన వైపు కొలిచిన శక్తి యొక్క దిశలో ఉంటుంది. అటువంటి ట్రాన్స్డ్యూసర్, పరీక్ష నమూనాకు అతుక్కొని, దాని ఉపరితల పొర యొక్క వైకల్యాలను గ్రహిస్తుంది. ఈ విధంగా, అతుక్కొని ఉన్న ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ యొక్క సహజ ఇన్‌పుట్ విలువ అది అతుక్కొని ఉన్న భాగం యొక్క ఉపరితల పొర యొక్క వైకల్యం, మరియు అవుట్‌పుట్ అనేది ఈ వైకల్యానికి అనులోమానుపాతంలో ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ యొక్క ప్రతిఘటనలో మార్పు. సాధారణంగా, అతుక్కొని ఉన్న సెన్సార్‌లు అతుక్కోని వాటి కంటే చాలా తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి.

మూర్తి 2 - బంధిత వైర్ స్ట్రెయిన్ గేజ్: 1 - స్ట్రెయిన్ గేజ్ వైర్; 2- జిగురు లేదా సిమెంట్; 3- సెల్లోఫేన్ లేదా పేపర్ బ్యాకింగ్; 4-వైర్ వైర్లు

ట్రాన్స్డ్యూసెర్ యొక్క కొలిచే ఆధారం వైర్ ద్వారా ఆక్రమించబడిన భాగం యొక్క పొడవు. సాధారణంగా ఉపయోగించే ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు 30-500 ఓమ్‌ల నిరోధకతతో 5-20 మిమీ బేస్‌లు.

అత్యంత సాధారణ కాంటౌర్ స్ట్రెయిన్ గేజ్ డిజైన్‌తో పాటు, ఇతరులు కూడా ఉన్నారు. ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ యొక్క కొలిచే ఆధారాన్ని (3 - 1 మిమీకి) తగ్గించాల్సిన అవసరం ఉన్నట్లయితే, ఇది వైండింగ్ పద్ధతి ద్వారా చేయబడుతుంది, ఇది ట్యూబ్‌పై వృత్తాకార క్రాస్ సెక్షన్ యొక్క మాండ్రెల్‌పై లోడ్-సెన్సిటివ్ వైర్ యొక్క మురి వైండింగ్ కలిగి ఉంటుంది. సన్నని కాగితం. అప్పుడు ఈ ట్యూబ్ అతుక్కొని, మాండ్రేల్ నుండి తీసివేయబడుతుంది, చదును చేయబడుతుంది మరియు వైర్లు వైర్ చివరలకు జోడించబడతాయి.

థర్మోకన్వర్టర్‌తో కూడిన సర్క్యూట్ నుండి పెద్ద కరెంట్‌ను పొందాల్సిన అవసరం వచ్చినప్పుడు, వారు తరచుగా "పవర్‌ఫుల్" స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లను కాయిల్డ్ వైర్‌తో ఉపయోగిస్తారు... అవి పెద్ద సంఖ్యలో (30 — 50 వరకు) సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయబడిన వైర్లను కలిగి ఉంటాయి. పెద్ద పరిమాణాలలో (బేస్ 150 - 200 మిమీ పొడవు) మరియు కన్వర్టర్ గుండా వెళుతున్న కరెంట్‌లో గణనీయమైన పెరుగుదలను ప్రారంభించండి (మూర్తి 3).

డ్రాయింగ్ 3- తక్కువ ప్రతిఘటనతో టెనోమీటర్ ("శక్తివంతమైన"): 1 - స్ట్రెయిన్ గేజ్ వైర్; 2- జిగురు లేదా సిమెంట్; 3- సెల్లోఫేన్ లేదా పేపర్ బ్యాకింగ్; 4 పిన్ వైర్

వైర్ ప్రోబ్‌లు నమూనా (సబ్‌స్ట్రేట్)కి ఒక చిన్న సంపర్క ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద లీకేజ్ ప్రవాహాలను తగ్గిస్తుంది మరియు సున్నితమైన మూలకం మరియు నమూనా మధ్య అధిక ఐసోలేషన్ వోల్టేజ్‌కు దారితీస్తుంది.

రేకు లోడ్ కణాలు అంటుకునే లోడ్ కణాల యొక్క అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన వెర్షన్. రేకు ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు 4-12 మైక్రాన్‌ల మందపాటి రేకు స్ట్రిప్‌గా ఉంటాయి, దానిలో మిగిలిన భాగం మూర్తి 4లో చూపిన లీడ్ గ్రిడ్‌ను ఏర్పరుచుకునే విధంగా చెక్కడం ద్వారా మెటల్ యొక్క కొంత భాగాన్ని ఎంపిక చేస్తారు.

అటువంటి గ్రిడ్ ఉత్పత్తిలో, గ్రిడ్ యొక్క ఏదైనా నమూనాను ముందుగా చూడవచ్చు, ఇది రేకు స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల యొక్క ముఖ్యమైన ప్రయోజనం. చిత్రం 4లో, ఒక రేకు ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ రూపాన్ని చూపుతుంది, సరళ ఒత్తిడి స్థితులను కొలవడానికి రూపొందించబడింది, అంజీర్. 4, సి - టార్క్‌లను కొలిచే షాఫ్ట్‌కు అతుక్కొని ఉన్న రేకు ట్రాన్స్‌డ్యూసర్, మరియు అంజీర్‌లో. 4, బి - పొరకు అతుక్కొని.

డ్రాయింగ్ 4- రేకు కన్వర్టర్లు: 1- సర్దుబాటు ఉచ్చులు; 2- మెమ్బ్రేన్ తన్యత శక్తులకు సున్నితంగా వంగి ఉంటుంది; 3- డయాఫ్రాగమ్ యొక్క సంపీడన శక్తులకు సున్నితమైన భ్రమణాలు

రేకు కన్వర్టర్ల యొక్క తీవ్రమైన ప్రయోజనం కన్వర్టర్ యొక్క చివరల క్రాస్-సెక్షన్ని పెంచే అవకాశం; వైర్ల వెల్డింగ్ (లేదా టంకం) ఈ సందర్భంలో వైర్ కన్వర్టర్ల కంటే చాలా విశ్వసనీయంగా చేయవచ్చు.

రేకు డిఫార్మర్లు, వైర్ వాటితో పోలిస్తే, సెన్సిటివ్ ఎలిమెంట్ యొక్క ఉపరితలం యొక్క అధిక నిష్పత్తిని క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతానికి (సున్నితత్వం) కలిగి ఉంటాయి మరియు క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రతలు మరియు నిరంతర లోడ్ల వద్ద మరింత స్థిరంగా ఉంటాయి. పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం మరియు చిన్న క్రాస్-సెక్షన్ సెన్సార్ మరియు నమూనా మధ్య మంచి ఉష్ణోగ్రత సంబంధాన్ని నిర్ధారిస్తుంది, ఇది సెన్సార్ యొక్క స్వీయ-తాపాన్ని తగ్గిస్తుంది.

రేకు స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల ఉత్పత్తికి, టెలినోమీటర్‌ల (కాన్‌స్టాంటన్, నిక్రోమ్, నికెల్-ఐరన్ మిశ్రమం మొదలైనవి) కోసం అదే లోహాలు ఉపయోగించబడతాయి మరియు ఇతర పదార్థాలు కూడా ఉపయోగించబడతాయి, ఉదాహరణకు, టైటానియం-అల్యూమినియం మిశ్రమం 48T-2, కొలుస్తుంది. 12% వరకు జాతులు, అలాగే అనేక సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు.

ఫిల్మ్ టెన్సర్‌లు

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, బంధిత నిరోధక జాతుల భారీ ఉత్పత్తికి మరొక పద్ధతి ఉద్భవించింది, ఇది స్ట్రెయిన్-సెన్సిటివ్ మెటీరియల్ యొక్క వాక్యూమ్ సబ్లిమేషన్ మరియు వర్క్‌పీస్‌పై నేరుగా స్ప్రే చేయబడిన సబ్‌స్ట్రేట్‌పై దాని తదుపరి సంక్షేపణంలో ఉంటుంది. ఇటువంటి ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఫిల్మ్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు అంటారు.అటువంటి స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల యొక్క చిన్న మందం (15-30 మైక్రాన్లు) అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద డైనమిక్ మోడ్‌లో జాతులను కొలిచేటప్పుడు గణనీయమైన ప్రయోజనాన్ని ఇస్తుంది, ఇక్కడ స్ట్రెయిన్ కొలతలు పరిశోధన యొక్క ప్రత్యేక ప్రాంతం.

బిస్మత్, టైటానియం, సిలికాన్ లేదా జెర్మేనియం ఆధారంగా అనేక ఫిల్మ్ స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు ఒకే వాహక స్ట్రిప్ రూపంలో తయారు చేయబడ్డాయి (మూర్తి 5).ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ను తయారు చేసిన పదార్థం యొక్క సున్నితత్వంతో పోలిస్తే ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ యొక్క సాపేక్ష సున్నితత్వాన్ని తగ్గించే ప్రతికూలత అలాంటి ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లకు లేదు.

మూర్తి 5- ఫిల్మ్ స్ట్రెయిన్ గేజ్: 1- స్ట్రెయిన్ గేజ్ ఫిల్మ్; 2- లక్క రేకు; 3-పిన్ వైర్

మెటల్ ఫిల్మ్-ఆధారిత ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ యొక్క స్ట్రెయిన్ గేజ్ కోఎఫీషియంట్ 2-4, మరియు దాని నిరోధకత 100 నుండి 1000 ఓమ్‌ల వరకు ఉంటుంది. సెమీకండక్టర్ ఫిల్మ్ ఆధారంగా తయారు చేయబడిన ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు 50-200 ఆర్డర్ యొక్క గుణకాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల అనువర్తిత వోల్టేజ్‌కు మరింత సున్నితంగా ఉంటాయి. ఈ సందర్భంలో, యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్లను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం లేదు, ఎందుకంటే సెమీకండక్టర్ స్ట్రెయిన్-రెసిస్టర్ బ్రిడ్జ్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ సుమారు 1 V.

దురదృష్టవశాత్తు, సెమీకండక్టర్ కన్వర్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన అనువర్తిత వోల్టేజ్‌తో మారుతుంది మరియు మొత్తం వోల్టేజ్ పరిధిలో తప్పనిసరిగా నాన్-లీనియర్‌గా ఉంటుంది మరియు ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అందువల్ల, మెటల్ ఫిల్మ్ డిఫార్మర్‌తో పనిచేసేటప్పుడు యాంప్లిఫైయర్ అవసరం అయినప్పటికీ, సరళత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఉష్ణోగ్రత ప్రభావాన్ని సులభంగా భర్తీ చేయవచ్చు.