Диплом. Обоснование выбора датчиков проектируемого прибора
 Скачать 2.23 Mb.
|
Литературный обзорДля проведения испытаний на разрыв и сжатие применяют специальные устройства (разрывные машины, испытательные прессы, динамометры). Разрывная машина имеет зажимы, в которых закрепляется испытуемый образец, подвергающийся действию постепенно возрастающей нагрузки, а также устройства для измерения действующего на образец усилия и деформации образца. Для испытаний материалов применяются разрывные машины самых различных размеров, рассчитанные на нагрузки от сотых долей ньютона до многих килоньютонов. Требования к ним излагаются в ряде стандартов. Так, разрывные машины, применяемые при испытании пластмасс на растяжение, должны по своим техническим характеристикам удовлетворять требованиям стандарта ГОСТ 2048-75. Разрывные машины могут иметь привод - ручной или от электродвигателя. Электропривод предпочтительнее, т.к. он дает возможность более плавно, без рывков, повышать нагрузку с определенной скоростью. [ 14 ] В работе предлагается модернизация разрывной машины, имеющей электропривод, позволяющей плавно увеличивать нагрузку на образец, и механический динамометр стрелочного типа. Разрывная машина позволяет отображать на механическом самописце, как удлинение образца, так и усилие, с которым растягивается образец. В виду низкой точности и неудобства обработки информации самописца решено было оснастить машину электронными датчиками удлинения и усилия с минимальными изменениями в конструкции машины. Ниже приведены характеристики и принцип действия некоторых видов и типов датчиков, с помощью которых оказывается возможным решить поставленную задачу. Датчики перемещенияИндуктивные датчики перемещения Индуктивные датчики перемещения (рис.1,а) представляют собой датчики изменения длины с пассивным индуктивным чувствительным элементом при измерении малых перемещений или же с дифференциальным дросселем или дифференциальным трансформатором. Датчик с катушками 2 и подвижным сердечником 1 прижимается к объекту измерений контактными измерительными наконечниками, Индуктивный датчик измеряет удлинение  =  L/L0 базисного расстояния Lо, в то время как обычные тензодатчики регистрируют непосредственно удлинение независимо от длины L измерительного элемента. Индуктивные датчики обычно имеют номинальное базисное расстояние между наконечниками Lо от 5 до 200мм, максимальное измеряемое удлинение от ±20 мкм до ±10 мм, относительное удлинение =20*10-3 м/м и частотный диапазон от О до 1000 Гц. Индуктивные датчики в отличие от тензодатчиков пригодны для многократного использования на разных - объектах, однако они имеют гораздо большую массу и измеряют изменение длины на поверхности объекта около нескольких миллиметров, что легко может привести к появлению погрешностей измерения. [ 2 ]  Рис. 1. Датчики удлинения с базовой длиной Lо: а - датчик с перемещаемым сердечником 1 и дифференциальным дросселем 2: б - датчик со струной 5, электромагнитом 4 для регистрации частоты колебаний. Струнный датчик имеет вибрирующий чувствительный элемент, состоящий из механически колеблющейся системы, например, показанной на рис.1,б натянутой струны. В этой струне 3 с помощью электромагнита 4 возбуждаются прерывистые или непрерывные поперечные колебания с частотой  f0 = [1/2L] ,где - Е - модуль упругости; Q - плотность материала струны; L-длина струны. Удлинение  пропорциональное квадрату собственной частоты колебаний fо, определяется путем измерения изменения частоты колебаний с помощью электромагнита и преобразователя типа частота-ток. Диапазон частот собственных колебаний составляет 700-1000Гц, на наконечники действует относительно большая сила от 40 до 100Н. Струнные датчики особенно пригодны для дистанционных длительных измерений в сложных условиях и применяются также для измерений перемещений, угла наклона, силы, момента вращения, давления и температуры. Датчики с прерывисто колеблющейся струной пригодны только для измерений статических величин, а с непрерывно колеблющейся - как для статических, так и для динамических измерений. [ 2 ] |