3) Күш және моментті өлшеу

Күш және момент датчиктері үш типке бөлінеді: тензометрлік, магнитострикциондық және пьезометрлік.

Тензометрлік датчик (тензодатчик).

Бұл датчиктер деформацияны, күшті электр сигналына түрлендіруде қолданылады. Олар сымды, фольгалы, пленкалы және шала өткізгішті болып бөлінеді. Тезометрлік түрлендіргіш сымнан жасалған спираль түрінде дайындалады (8.3 сурет).

Деформацияны өлшеу үшін, тензодатчик қатты денелердің бетіне арнайы желіммен жапсырылады. Дене деформацияланған кезде тензодатчик сымы да деформацияланады. Нәтижесінде сымның кедергісі де өзгереді.

3. сурет. а) - тензометрлік элемент б) - датчикті өлшеу схемасына қосу.

1-негіз (основание), 2- спиральді сым, 3-деформацияланатын дене

Датчиктің шығыстық шамасы ретінде кедергінің өзгеруі алынады

∆R = R ∆L ∕ L (8.3)

мұндағы R – спираль сымның кедергісі, L - спираль сымның ұзындығы, ∆L – сым деформациясы, ∆R - активтті кедергінің өзгерісі.

Әдетте тензодатчиктер өлшеу тізбектеріне кернеу бөлгіш схемасы немесе көпірлік схема (8.3б сурет) бойынша қосылады. Егер деформация болмаған жағдайда (∆L = 0), өлшеу схемасының шығысында кернеу жоқ (U_вых = 0). Дене деформацияланған жағдайда, схемадағы R_рд кедергісі (8.3) – формуласы бойынша өзгереді де, көпірдің тепе-теңдігі бұзылады. Нәтижесінде А және В нүктелерінің аралығында деформация мөлшеріне пропорционал потенциалдар айырымы пайда болады.

Магнитострикциондық датчик

Магнитострикциондық датчик (8.4 сурет) екі магниттік өткізгіштен 1, екі өзара қарсы оралған қоздыру орамынан 2 және екі тізбектей жалғанған басқару орамынан 3 тұрады. Қоздыру орамы айнымалы кернеуден қоректенеді. 2-ші орамдар өзара қарсы қосылу нәтижесінде, магниттік өткізгіште бір-бірін теңгеріші өзара қарсы магнит ағыны туындайды. Бұл жағдайда 3-ші орамда ЭҚК туындамайды да, шығыстық кернеу нольге тең.

Егер магниттік өткізгішке қандайда бір күш F әсер етсе, ол деформацияланады да, материалдың магниттік өткізгіштігі өзгереді. Нәтижесінде 2-ші орамдағы магнит ағындарының өзара тепе-теңдігі бұзылады да, қорытқы магнит ағыны пайда болады. Қорытқы магнит ағыны басқару орамына 3 әсер етіп, орам шығысында күшке пропорционал электрлік сигнал туындайда. Магнитострикциондық датчикте кері магнитострикциондық эффекті де орын алады, яғни басқару орамына 3 берілген айнымалы кернеу магниттік өткізгіштің деформациясын тудырады.

а б . 8.4 сурет. а) - магнитострикциондық датчик (1-магниттік өткізгіш, 2-қоздыру орамы, 3-басқару орамы). б) - пьезометрлік датчик.

Пьезометрлік датчик

Бұл датчиктің (8.4б сурет) жұмыс істеу принципі – пьезоэлектрлік эффектіге негізделген, яғни кварцтік пластиналарды белгілі бір күшпен сыққанда, пластина бетінде q потенциалы (заряд) түзіледі. Потенциал мөлшері күшке F пропорционал

q = к F (8.4)

мұндағы к – пропорционалдық коэффициент.

Датчиктің кері пьезоэлектрлік эффектісі да бар, яғни кристал бетіне берілген потециалға пропорционал кристалл деформацияланады. Бұл датчиктің артықшылығы – инерттілігі өте аз, сонымен қатар дірілді де (вибрация) өлшеуде қолданылады.