Определение тензорезисторного датчика силы
В соответствии со стандартом, тензорезисторным датчиком силы является:
- средство измерения силы, физический принцип работы которого полностью основан на тензорезистивном эффекте;
- устройство, преобразующее механическое напряжение в нормированный электрический сигнал с помощью закрепленных на упругом элементе тензорезисторов.
Основные конструктивные элементы датчика
Для однозначного описания конструкции датчика стандарт вводит термины для его ключевых узлов:
- упругий элемент, выполняющий функцию первичного измерительного преобразователя силы в механическое напряжение с нормированным значением деформации;
- чувствительный элемент, преобразующий механическое напряжение в нормированный электрический сигнал за счет упругого элемента с закрепленными на нем тензорезисторами, соединенными в электрическую цепь;
- нормированная измерительная цепь, состоящая из тензорезисторов и регулировочных резисторов, в которой изменение коэффициента передачи пропорционально приложенной к датчику силе.
Нормативная терминология и исключение ошибок
Стандарт заменяет устаревшие или неточные выражения строго выверенной системой параметров, чтобы избежать технических погрешностей при составлении документации:
- рабочий коэффициент передачи датчика, под которым понимается разность между его коэффициентом передачи и начальным коэффициентом передачи;
- погрешность датчика, определяемая как отклонение действительных значений коэффициентов передачи от их нормированных значений для фиксированных условий среды и осевого нагружения;
- верхний предел измерений датчика, представляющий собой значение измеряемой силы, соответствующее верхней границе измерений, для которого нормированы допускаемые погрешности;
- предельная нагрузка датчика, означающая наибольшее значение внешней силы, не нарушающей его работоспособность;
- деформация датчика, характеризующая взаимное перемещение опорных участков прибора в осевом направлении под действием номинальной нагрузки в нормальных условиях.
Метрологическая специфика и внешние факторы
При работе с датчиками стандарт требует учитывать их конструктивные особенности и влияние условий эксплуатации:
- ось датчика, задающая расчетное направление, с которым должен совпадать вектор измеряемой силы;
- интервал термокомпенсации, представляющий собой рабочий диапазон температур, в пределах которого изменения начального и рабочего коэффициентов передачи не выходят за нормированные рамки;
- коэффициент влияния, под которым понимается отношение изменения нормированной характеристик датчика к вызвавшему его изменению влияющей величины.
Часто задаваемые вопросы
Упругий элемент лишь преобразует силу в механическое напряжение с нормированной деформацией. Чувствительный элемент — это более сложный узел, состоящий из упругого элемента с закрепленными на нем тензорезисторами для получения электрического сигнала.
Прибор продолжит работать, но точность показаний больше не гарантируется. Для нагрузок выше этого предела производитель не нормирует допускаемые погрешности прибора.
Верхний предел ограничивает диапазон силы, для которого нормированы погрешности датчика. Предельная нагрузка — это наибольшая сила, превышение которой нарушит работоспособность прибора.
Ось датчика задает расчетное направление, с которым должен совпадать вектор измеряемой силы. При несовпадении возникают отклонения от нормированных характеристик и растет погрешность.
Вне этого интервала температурные колебания выводят параметры датчика за рамки нормированных пределов. Это приводит к неконтролируемому изменению его начального и рабочего сигналов.