2 4 cảm biến Đo biến dạng

C M BI N ĐO BI N D NGẢM BIẾN ĐO BIẾN DẠNGẾN ĐO BIẾN DẠNGẾN ĐO BIẾN DẠNGẠNG

1.Bi n d ng và phến dạng và phương pháp đoạng và phương pháp đoương pháp đong pháp đo

2.C m bi n đi n tr kim lo iảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoện trở kim loạiở kim loạiạng và phương pháp đo

3.C m bi n áp tr silicảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoở kim loại

4.Đ u đo trong ch đ đ ngầu đo trong chế độ độngến dạng và phương pháp đo ộ động ộ động

5.C m bi n dây rungảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đo

1 Bi n d ng và phến dạng và phương pháp đoạng và phương pháp đoương pháp đong pháp đo

1.1 M t s khái ni m c b n v bi n d ng:ộ động ố khái niệm cơ bản về biến dạng:ện trở kim loạiơng pháp đo ảm biến điện trở kim loạiề biến dạng:ến dạng và phương pháp đoạng và phương pháp đo

Bi n d ng tến dạng tương đối (ạng tương đối (ương đối (ng đ i (ối ( ): t s gi a đ bi n ỉ số giữa độ biến ối ( ữa độ biến ộ biến ến dạng tương đối (thiên kích thước (c (l) do bi n d ng gây ra và ến dạng tương đối (ạng tương đối (kích thước (c ban đ u (l):ầu (l):

Gi i h n đàn h i: ng l c t i đa không gây ớc ( ạng tương đối (ồi: ứng lực tối đa không gây ứng lực tối đa không gây ực tối đa không gây ối (nên bi n d ng d o vến dạng tương đối (ạng tương đối (ẻo vượt quá 2%, tính bằng ượt quá 2%, tính bằng t quá 2%, tính b ng ằng

ll

1.1 M t s khái ni m c b nộ động ố khái niệm cơ bản về biến dạng:ện trở kim loạiơng pháp đo ảm biến điện trở kim loại v bi n d ngề biến dạng:ến dạng và phương pháp đoạng và phương pháp đo

 Môđun Young (Y): h s xác đ nh ệ số xác định ối ( ịnh bi n d ng theo phến dạng tương đối ( ạng tương đối ( ương đối (ng c a ng ủa ứng ứng lực tối đa không gây l c:ực tối đa không gây

 H s poison (ệ số xác định ối ( ): h s xác đ nh ệ số xác định ối ( ịnh bi n d ng theo phến dạng tương đối ( ạng tương đối ( ương đối (ng vuông góc v i l c tác d ng.ớc ( ực tối đa không gây ụng





Y1S

FY

1

||

||





1.2 Phương pháp đong pháp đo bi n d ngến dạng và phương pháp đoạng và phương pháp đo

a)C m bi n đi n tr : ảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoện trở kim loạiở kim loại d a vào s thay đ i ực tối đa không gây ực tối đa không gây ổi

đi n tr c a v t li u khi có bi n d ng ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng ủa ứng ật liệu khi có biến dạng ệ số xác định ến dạng tương đối (ạng tương đối (Kích thước (c c m bi n nh t vài mm đ n ảm biến nhỏ từ vài mm đến ến dạng tương đối (ỏ từ vài mm đến ừ vài mm đến ến dạng tương đối (vài cm, khi đo chúng đượt quá 2%, tính bằng c dán tr c ti p ực tối đa không gây ến dạng tương đối (lên c u trúc bi n d ng ấu trúc biến dạng ến dạng tương đối (ạng tương đối ( dùng ph bi n.ổi ến dạng tương đối (

b)C m bi n d ng dây rung: ảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoạng và phương pháp đo d a vào s ực tối đa không gây ực tối đa không gây

thay đ i t n s rung c a s i kim lo i khi ổi ầu (l):ối (ủa ứng ợt quá 2%, tính bằng ạng tương đối (s c căng c h c thay đ i (khi kho ng ứng lực tối đa không gây ơng đối ( ọc thay đổi (khi khoảng ổi ảm biến nhỏ từ vài mm đến cách hai đi m n i thay đ i) ểm nối thay đổi) ối (ổi  dùng trong các k t c u ngành xây d ng.ến dạng tương đối (ấu trúc biến dạng ực tối đa không gây

2 C m bi n đi n tr kim ảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoện trở kim loạiở kim loạilo iạng và phương pháp đo

2.1 C u t o và nguyên lý ho t đ ng:ấu tạo và nguyên lý hoạt động:ạng và phương pháp đoạng và phương pháp đoộ động

 Dây đi n tr ti t di n tròn dệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng ến dạng tương đối ( ệ số xác định 20m ho c ch ặc chữ ữa độ biến nh t.ật liệu khi có biến dạng

 Đ cách đi n: gi y (~ 0,1 mm), ch t d o (~ 0,03 ến dạng tương đối ( ệ số xác định ấu trúc biến dạng ấu trúc biến dạng ẻo vượt quá 2%, tính bằng mm)

a) Dạng lưới dâyb) Dạng lưới màng

Đ cách đi nến dạng tương đối (ệ số xác định

Dây đi n trệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng

Đ cách đi nến dạng tương đối (ệ số xác định

Màng đi n trệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng

2 C m bi n đi n tr kim ảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoện trở kim loạiở kim loạilo iạng và phương pháp đo

V t li u ch t o đi n tr :ật liệu khi có biến dạng ệ số xác định ến dạng tương đối ( ạng tương đối (ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng

Bạch kim - vonfram

2 C m bi n đi n tr kim ảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoện trở kim loạiở kim loạilo iạng và phương pháp đo

 S đ c đ nh c m bi n trên b ơng đối ( ồi: ứng lực tối đa không gây ối ( ịnh ảm biến nhỏ từ vài mm đến ến dạng tương đối ( ề m t đo bi n d ng:ặc chữ ến dạng tương đối ( ạng tương đối (

3.Lớp bảo vệ 4.Mối hàn

5 Dây dẫn6 Cáp điện 7 Keo dán

2 C m bi n đi n tr kim ảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoện trở kim loạiở kim loạilo iạng và phương pháp đo

Đi n tr c a c m bi n:ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng ủa ứng ảm biến nhỏ từ vài mm đến ến dạng tương đối (



;V iớc (

(C: h ng s Bridman)ằng ối (

V iớc (  H s đ u đoệ số xác định ối ( ầu (l):

SlR .



SSl

lR

R

llS



2

llC

VV





)21

(

llKl

lC

R









.2

12

1

12  12 2

K

2 C m bi n đi n tr kim ảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoện trở kim loạiở kim loạilo iạng và phương pháp đo

2.2 Đ c đi m:ặc điểm:ểm:

V t li u ch t o đi n tr c n có ật liệu khi có biến dạng ệ số xác định ến dạng tương đối ( ạng tương đối (ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng ầu (l): đ l n.ủa ứng ớc (

H s đ u đo nh : thông thệ số xác định ối ( ầu (l):ỏ từ vài mm đến ường K = 2 ng K = 2  3, (isoelastic có K = 3,5 và platin-vonfram K = 4,1) Trong gi i h n đàn h i ớc (ạng tương đối (ồi: ứng lực tối đa không gây  K=const, Ngoài gi i h n đàn h i (khi ớc (ạng tương đối (ồi: ứng lực tối đa không gây l/l > 0,5% - 20% tùy v t li u) ật liệu khi có biến dạng ệ số xác định  K  2.

 nh hẢnh hưởng của T: trong khoảng - 100ưở của vật liệu khi có biến dạng ng c a T: trong kho ng - 100ủa ứng ảm biến nhỏ từ vài mm đến oC  300oC:

(K0 ng v i T = 25ứng lực tối đa không gây ớc (oC, constantan K

3 C m bi n áp tr silicảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoở kim loại

3.1 C u t o và nguyên lý ho t đ ng:ấu trúc biến dạng ạng tương đối (ạng tương đối (ộ biến

PPN

NNNN

N

Đi n trệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng Đ cách đi nến dạng tương đối (ệ số xác định

a) Đ nơng đối ( b) N i ti pối ( ến dạng tương đối (

a) Lo i dùng m u c tạng và phương pháp đoẫu cắtắt

3 C m bi n áp tr silicảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoở kim loại

 Đi n tr : ện trở kim loạiở kim loại các m u c t t đ n tinh ẫu cắt từ đơn tinh ắt từ đơn tinh ừ vài mm đến ơng đối (th silic pha t p P ho c N, kích ểm nối thay đổi) ạng tương đối ( ặc chữ

dày ~ 0,01mm. Đ cách đi nến dạng và phương pháp đoện trở kim loại : nh a.ực tối đa không gây  Đ tăng tín hi u có th ghép n i ểm nối thay đổi) ệ số xác định ểm nối thay đổi) ối (

ti p, song song nhi u m nh c t.ến dạng tương đối ( ề ảm biến nhỏ từ vài mm đến ắt từ đơn tinh

3 C m bi n áp tr silicảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoở kim loại

b) Lo i khu ch tán:ạng và phương pháp đoến dạng và phương pháp đo

Đi n tr : silic pha t p lo i P (ho c N).ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng ạng tương đối (ạng tương đối (ặc chữ

Đ : silic pha t p lo i N (ho c P).ến dạng tương đối (ạng tương đối (ạng tương đối (ặc chữ

L p ti p giáp P – N phân c c ngớc (ến dạng tương đối (ực tối đa không gây ượt quá 2%, tính bằng c.

Đế (Si-N)

Điện trở (Si-P)SiO2

Dây nối

3 C m bi n áp tr silicảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoở kim loại

Đi n tr c a c m bi n:ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng ủa ứng ảm biến nhỏ từ vài mm đến ến dạng tương đối (



;V iớc (

(: h s áp đi n ệ số xác định ối ( ệ số xác định tr )ở của vật liệu khi có biến dạng

V iớc (  H s đ u đoệ số xác định ối ( ầu (l):

SlR .



SSl

lR

R

llS



2

llKl

lY

R







.2

1

200100

21

K

llY





3 C m bi n áp tr silicảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoở kim loại

3

ToC45

(q

1

pn



3 C m bi n áp tr silicảm biến điện trở kim loạiến dạng và phương pháp đoở kim loại

b) H s đ u đo (K):ệ số xác định ối ( ầu (l):

-1000100 200 300 400 500

ToC

4080120160180200240

K

4 Đ u đo trong ch đ ầu đo trong chế độ độngến dạng và phương pháp đo ộ độngđ ngộ động

4.1 Yêu c u v t n s s d ng t i ầu đo trong chế độ độngề biến dạng: ầu đo trong chế độ độngố khái niệm cơ bản về biến dạng: ử dụng tối ụ thuộc của K ố khái niệm cơ bản về biến dạng:

Đi u ki n:ề ệ số xác định V i: ớc ( l - chi u dài nhánh đi n tr ;ề ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng v - v n t c truy n sóng đàn h i:ật liệu khi có biến dạng ối ( ề ồi: ứng lực tối đa không gây



l.10

Vfmax 



1,0l 



211

1.

dYV





4 Đ u đo trong ch đ ầu đo trong chế độ độngến dạng và phương pháp đo ộ độngđ ngộ động

4.2 Yêu c u v gi i h n m i: ầu đo trong chế độ độngề biến dạng: ới hạn mỏi: ạng và phương pháp đoỏi: c m ảm biến nhỏ từ vài mm đến bi n ph i có gi i h n m i (s chu kỳ ến dạng tương đối (ảm biến nhỏ từ vài mm đến ớc ( ạng tương đối (ỏ từ vài mm đến ối (bi n d ng N v i biên đ cho trến dạng tương đối (ạng tương đối (ớc (ộ biến ước (c gây nên bi n thiên đi n tr b ng 10ến dạng tương đối (ệ số xác định ở của vật liệu khi có biến dạng ằng -4 ng ứng lực tối đa không gây v i chu kỳ bi n d ng gi đ nh) đ l n ớc (ến dạng tương đối (ạng tương đối (ảm biến nhỏ từ vài mm đến ịnh ủa ứng ớc (theo yêu c u làm vi c.ầu (l):ệ số xác định

5 C m bi n dây rungảm biến nhỏ từ vài mm đến ến dạng tương đối (5.1 C u t o và nguyên lý ho t đ ng:ấu trúc biến dạng ạng tương đối (ạng tương đối (ộ biến

A

Bl

A

B0N0

F0F0

5 C m bi n dây rungảm biến nhỏ từ vài mm đến ến dạng tương đối (

T n s dao đ ng:ầu (l):ối (ộ biến

Khi có bi n d ng: đ dãn do bi n ến dạng tương đối (ạng tương đối (ộ biến ến dạng tương đối (

ll.

dYl

21Sd

Fl

21

0





202

0NK.N

Yld4l

l





21

ll

NKl

l





ll



5 C m bi n dây rungảm biến nhỏ từ vài mm đến ến dạng tương đối (

5.2 Đ c đi m:ặc điểm:ểm:

C u t o đ n gi n.ấu trúc biến dạng ạng tương đối (ơng đối (ảm biến nhỏ từ vài mm đến

Đo đượt quá 2%, tính bằng c bi n d ng c a k t c u l n.ến dạng tương đối (ạng tương đối (ủa ứng ến dạng tương đối (ấu trúc biến dạng ớc ( ng d ng: ch y u trong ngành xây Ứng dụng: chủ yếu trong ngành xây ụng.ủa ứng ến dạng tương đối (

d ng.ực tối đa không gây