slide bài giảng môn kỹ thuật cám biến chương 7

Chương CẢM BIẾN BIẾN DẠNG Dưới tác động ứng lực học, môi trường chịu ứng lực xuất biến dạng sinh lực đối kháng Sự biến dạng cấu trúc ảnh hưởng lớn tới khả làm việc độ an toàn làm việc kết cấu chịu lực Đo trực tiếp ứng lực biến dạng có mối quan hệ với nhau, dựa vào mối quan hệ người ta xác định ứng lực đo biến dạng gây Đo gián tiếp qua sự thay đổi tính chất của vật liệu chế tạo vật trung gian bị biến dạng 7.1 Biến dạng phương pháp đo 7.1.1 Định nghĩa số đại lượng học • Biến dạng tương đối  : tỉ số độ biến thiên kích thước (l) kích thước ban đầu (l) l  l - Biến dạng gọi đàn hồi mà ứng lực biến dạng theo - Biến dạng mà tồn sau ứng lực gọi biến dạng dư • Giới hạn đàn hồi: ứng lực tối đa khơng gây nên biến dạng dẻo vượt q 2%, tính kG/mm2 Ví dụ giới hạn đàn hồi thép ~20 - 80 kG/mm2 • Mơđun Young (Y): hệ số xác định biến dạng theo phương ứng lực Mô đun Yuong Y 1F  ||    Y S Y F - lực tác dụng, kG S - tiết diện chịu lực mm2  - ứng lực,  =F/S Đơn vị đo mođun Young kG/mm2 • Hệ số poison : hệ số xác định biến dạng theo phương vng góc với lực tác dụng     || 7.1.2 Phương pháp đo biến dạng Tác động ứng lực gây biến dạng kết cấu chịu ứng lực Giữa biến dạng ứng lực có quan hệ chặt chẽ với nhau, cách đo biến dạng ta tính ứng lực tác động lên kết cấu Để đo biến dạng người ta sử dụng cảm biến biến dạng hay gọi đầu đo biến dạng Hiện sử dụng phổ biến hai loại đầu đo biến dạng: a) Đầu đo điện trở: loại đầu đo dùng phổ biến Chúng chế tạo từ vật liệu có điện trở biến thiên theo mức độ biến dạng, với kích thước nhỏ từ vài mm đến vài cm, đo chúng dán trực tiếp lên cấu trúc biến dạng b) Đầu đo dạng dây rung: dùng ngành xây dựng Đầu đo làm sợi dây kim loại căng hai điểm cấu trúc cần đo biến dạng Tần số dây rung hàm sức căng học, tần số thay đổi khoảng cách hai điểm nối thay đổi 7.2 Cảm biến biến dạng loại dùng đầu đo điện trở kim loại 7.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Đầu đo điện trở kim loại có cấu tạo dạng lưới a) Đối với đầu đo dạng lưới dây: làm dây điện trở có tiết diện tròn (đường kính d  20 m) tiết diện chữ nhật axb (hình 7.1a) b) Đầu đo dạng lưới màng: chế tạo phương pháp mạch in (hình 7.1b) Số nhánh n cảm biến thường từ 10 -:- 20 nhánh Cấu tạo đầu đo a) b) Hình 7.1 Sơ đồ cấu tạo đầu đo kim loại a) Đầu đo dùng dây quấn b) Đầu đo dùng lưới màng • Ảnh hưởng lực đến độ tuyến tính: giới hạn đàn hồi, hệ số đầu đo khơng đổi quan hệ tuyến tính điện trở biến dạng Ngoài giới hạn đàn hồi, l/l > 0,5% - 20% tuỳ theo vật liệu, hệ số đầu đo K  • Ảnh hưởng nhiệt độ: nói chung K chịu ảnh hưởng nhiệt độ, ngoại trừ isoelastic Trong khoảng nhiệt độ từ 100oC  300oC thay đổi hệ số đầu đo K theo nhiệt độ biểu diễn K thức: T K 1  K T  T0 biểu      K0 - hệ số đầu đo nhiệt độ chuẩn T0 (thường T0 = 25oC) K - hệ số, phụ thuộc vật liệu Với Nichrome V K = -0,04%/oC, Độ nhạy ngang: ngồi nhánh dọc có điện trở RL cảm biến có đoạn nhánh ngang có tổng độ dài lt , điện trở Rt, điện trở tổng cộng cảm biến R = RL + Rt Trong trình biến dạng đoạn ngang bị biến dạng, Rt thay đổi làm cho R thay đổi Tuy nhiên Rt