Тензодатчики. Основные особенности и их разновидности
Тензодатчик (тензометрический датчик) это прибор для преобразования механической деформации твёрдого тела, вызываемой механическими напряжениями, в сигнал (обычно электрический), предназначенный для последующей передачи, преобразования и регистрации. Тензодатчик представляет собой чувствительный элемент тензометра – прибора, используемого для измерения величины и распределения деформации в твёрдых телах. Максимальное распространение получили тензодатчики сопротивления, изготовленные на базе тензорезисторов. Конструктивно тензорезистор представляет собой либо решётку, изготовленную из проволоки или фольги либо пластинку из полупроводника. Тензорезисторы механически жестко соединяют с упругим элементом тензодатчика либо крепят непосредственно на исследуемой детали.
Функционал тензодатчика базируется на элементарных принципах механики. Если на механическую конструкцию воздействуют внешние силы, она меняет свою форму так, чтобы противостоять дейсвию этих сил.
Такие трансформации могут быть явными, как например, при изгибе удочки, когда вытягиваешь пойманную рыбу, или могут быть практически неприметными, например – прогиб большого моста, когда по нему проезжает автомобиль. Если в этой металлической конструкции сделать небольшое отверстие, оно будет преобразовываться в эллипс при изменении самой конструкции, прямо пропорционально силе, приложенной к конструкции. Если в это отверстие вставить пленочный тензорезистор, можно с большой точностью измерить эту деформацию или нагрузку. Таким образом, тензорезистор эффективно превращает всю конструкцию в датчик для измерения силы, нагрузки или положения.
Тензодатчики могут быть следующих типов:
- Тензодатчики балочного типа
- Самоустанавливающиеся тензодатчики
- Тензодатчики сжатия мембранного типа
- Тензодатчики сжатия типа колонна
- Тензодатчики типа «Single Point»
- Тензодатчики растяжения – сжатия
- Тензодатчики растяжения для крановых весов
- Тензодатчики специального назначения
Тензодатчики изготавливаются из нержавеющей стали и полностью герметичны, что позволяет обеспечить их долговременную эксплуатацию почти в любых внешних условиях, включая снег, высокую температуру, прямые солнечные лучи, прямое попадание воды, высокую влажность, туман. Тензодатчики могут функционировать при температуре – от -40° до 80°C, с минимальными температурными изменениями характеристик. Используя соответствующий вторичный прибор, тензоизмеритель, с помощью тензодатчиков можно измерять вес, деформацию, объем и другие физические параметры.