22. Полупроводниковые и индуктивные преобразователи – принцип работы, характеристики и применение.

Полупроводниковые преобразователи, в том числе тензорезисторы - при деформации изменяется удельное сопротивление, относительная чувствительность в десятки раз больше чем проволочная.

Индуктивные преобразователи - измерение малых перемещений безконтактным методом. Принцип работы основан на изменении сопротивления магнитопровода, при изменении воздушного зазора магнитной цепи или магнитной проницаемости железного сердечника входящего в магнитную цепь.

Применяются для исследования колебаний столов, суппортов, и вращающихся шпинделей.

Свойство ферромагнитных материалов изменять свою магнитную проницаемость под действием создаваемых в них механических напряжений используются для создания магнитоупругих индуктивных преобразователей. Их применяют для измерения крутящих моментов и малых перемещений в станках с ЧПУ, при этом роль сердечника обычно выполняет какая-нибудь конструктивная деталь передающая нагрузку и специально выполняется из ферромагнитного материала.

23. Пьезоэлектрические, термоэлектрические и индукционные преобразователи – принцип работы, характеристики и применение.

Пьезометрический преобразователь. В нём использован прямой пьезоэффект. Широко применяются для измерения сил, давлений, ускорений.

При исследовании преобразователь жёстко прикрепляют к исследуемой детали, если частота более 2000 Гц, то преобразователь приваривают или приклеивают. Массы преобразователей не должна превышать 10% массы детали. Диапазон рабочих частот выбирают в пределах 20-30% резонансной частоты.

Для данных преобразователей характерна малые габариты и масса (5-60г). Они работают в диапазоне от десятых долей Гц до десятков кило Герц. Обладают высокой чувствительностью и диапазон измеряемых ускорений 0,01-400000м/ .

При воздействии на корпус преобразователя механических колебаний с определённым ускорением инерционная масса или сила инерции деформирует пьезоэлектрические элементы, возникающий при этом электрический заряд пропорционален силе и следовательно ускорению.

Чувствительность , где U - напряжение на обкладках пьезоэлемента

Y - воздействие на него количественное ускорение.

Термоэлектрический преобразователь.

Из-за нагрева и разнородности материалов в процессе резания металлов возникает термоэлектрический ток в цепи станок-инструмент –изделие-станок.

Большая величина тока и малая инерционность позволяет исследовать процесс резания и регистрировать характер изменения сил резания, температуры, точно фиксировать время резания и производить другие измерения. При этом измерительную схему подключают к изолируемому резцу или какой-либо корпусной детали. Для усиления сигнала можно производить подключение к непосредственно обрабатываемой детали.

Индукционный преобразователь основан на явлении электромагнитной индукции т. е. при движении эл-го проводника относительно магнитного поля, в нём наводится электродвижущая сила.

где B- индукция магнитного поля; -длина проводника; v-скорость перемещения; -число витков

Наводимая ЭДС пропорционально измеряемой линейной или угловой скоростям.

При этом сердечник вместе с катушкой перемещаются между полюсами магнита, наводимоя ЭДС пропорциональна скорости подвижной части конструкции скреплённой с сердечником.

Данные преобразователи широко используют для измерения скорости вращения (тахогенераторы постоянного и переменного тока).

Для измерения длины или ускорения на выходе преобразователя включают соответсвующий интегрируемый или дифференцируемый контур.

1. Схема проверки прямолинейности и параллельности траектории продольного перемещения стола относительно его рабочей поверхности.

2. Схема проверки прямолинейности и параллельности траектории поперечного перемещения стола относительно его рабочей поверхности.

3. Схема проверки прямолинейности и перпендикулярности траектории вертикального перемещения стола относительно его рабочей поверхности.

4. Схема проверки осевого биения фрезерного шпинделя: горизонтального, вертикального.

5. Радиальное биение конического отверстия фрезерного шпинделя: а) в сечении на расстоянии от торца ≈25 мм, б) в сечении L=150мм

- горизонтального а)

б)

- вертикального а)

б)