Strain gauge là gì

Strain gauge là gì? Lịch sử, Các loại, Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động

1. Strain gauge là gì?

Cảm biến đo biến dạng Strain gauge là một thiết bị cảm biến được sử dụng để đo biến dạng của vật thể. Nó được làm từ một đoạn dây dẫn dài và mỏng được liên kết với một vật liệu đàn hồi gọi là chất mang. Dây dẫn thay đổi điện trở của nó khi bị biến dạng (kéo hoặc nén)

Các thành phần cảm biến đo biến dạng lá kim loại
Các thành phần strain gauge

Strain gauge được lắp đặt bằng cách ghép nó với vật thể cần kiểm tra. Cả vật thể và dụng cụ đo biến dạng đều bị biến dạng khi có tải trọng tác dụng. Strain gauge đo biến dạng từ các loại ứng suất khác nhau, cụ thể là ứng suất kéo, nén, uốn, xoắn và cắt.

Ứng dụng strain gauge

Ứng dụng chính của Strain gauge là sản xuất bộ chuyển đổi lực và áp suất (pressure transducer), đặc biệt là Load cell

2. Lịch sử của Strain Gauge

Sự phát triển của cảm biến đo biến dạng được mang lại bởi các ứng dụng kỹ thuật của mạch cầu Wheatstone. 

Cầu Wheatstone được phát minh và phổ biến vào năm 1843 bởi Charles Wheatstone. Công bố của nó đề cập đến một hiệu ứng mô tả sự thay đổi điện của một vật thể do ứng suất cơ học. Phát minh này được William Thomson tiếp tục nghiên cứu vào năm 1856.

Tám mươi năm sau, hai kỹ sư người Mỹ đã độc lập nghiên cứu hiệu ứng này. Edward Simmons, một kỹ sư điện có trụ sở tại California, đã sử dụng dây điện trở mỏng và sợi tơ để tạo ra một máy đo biến dạng dệt (woven strain gauge). Máy đo biến dạng nguyên mẫu được gắn trên một hình trụ bằng thép. Sau đó, nó được thử nghiệm để đo các xung lực từ một con lắc ram tác động lên hình trụ.

Đồng thời, Arthur Ruge, một kỹ sư cơ khí làm việc tại MIT, đã phát triển một thiết bị ban đầu nhằm mục đích đo ứng suất do động đất mô phỏng gây ra cho mô hình bể nước chống động đất của anh ấy. Anh ta sử dụng những sợi dây rất mỏng được dán vào một mảnh giấy để làm máy đo biến dạng. Máy đo sau đó được gắn vào thành một dầm uốn, đóng vai trò là vật mang của nó.

Nguồn ảnh: IQSdirectory

Ruge và nhóm của ông đã đưa phát minh của mình vào giai đoạn sản xuất. Điều này đã bắt đầu ứng dụng rộng rãi của máy đo biến dạng. Ngày nay, thiết kế của vật mang (carrier) đã đơn giản hơn rất nhiều. Ngoài ra, các kỹ thuật sản xuất mạch khác nhau đã xuất hiện vượt trội hơn nhiều so với kỹ thuật dây quấn. Ví dụ về công nghệ sản xuất vi mạch mới là khắc hóa học và in mạch.

3. Nguyên lý hoạt động của Strain Gauge

Điện trở của dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài và tỷ lệ nghịch với diện tích tiết diện của dây. Khi kéo căng một máy đo biến dạng, chiều dài của dây dẫn của nó tăng lên trong khi tiết diện giảm. Do đó, điện trở của dây được tăng lên. Ngược lại, nén đồng hồ đo biến dạng mà không làm vênh dây dẫn của nó làm cho điện trở giảm.

Như đã đề cập trong phần trước, máy đo biến dạng là một ứng dụng của mạch cầu Wheatstone. Một mạch cầu Wheatstone bao gồm bốn điện trở và một nguồn năng lượng điện. Trong số bốn điện trở, một điện trở có thể thay đổi được trong khi các điện trở còn lại là cố định. Biến trở này là máy đo biến dạng. Về nguồn năng lượng, một nguồn cung cấp dòng điện một chiều (DC) được cấp qua mạch cầu. Đây được gọi là nguồn kích thích.

Nguồn ảnh: Byju’s

Đầu ra cầu Wheatstone là Gap Voltage được đo ở Vg được chỉ ra trong hình bên dưới. Cầu được cho là cân bằng khi Vg bằng không. Đây thường là trạng thái ban đầu của thiết bị. Mất cân bằng được gây ra khi điện trở thay đổi trên biến trở. Điều này dẫn đến xuất hiện một điện thế Vg

4. Cấu hình Cầu đo

Một phân loại của máy đo biến dạng là cấu hình cầu của chúng. Load Cell hoặc bộ chuyển đổi lực đơn giản chỉ sử dụng một máy đo biến dạng (Strain Gauge). Chúng sử dụng một mạch được gọi là cấu hình cầu một phần tư (Quarter Bridge)

Để đạt được hiệu suất tốt hơn, hầu hết các thiết kế sử dụng hai hoặc bốn đồng hồ đo biến dạng. Những thiết bị sử dụng hai đồng hồ đo biến dạng được gọi là Cầu 1/2 (half bridges), trong khi những thiết bị sử dụng bốn được gọi là mạch cầu đầy đủ.

4.1. Cầu 1/4 (Quarter Bridge)

Cầu Wheatstone được mô tả trước đây được gọi là Cầu 1/4. Một máy đo biến dạng hoạt động duy nhất thay thế cho biến trở. Vì chỉ sử dụng một máy đo biến dạng nên nó chỉ có thể đo một loại biến dạng. Vì lý do tương tự, chúng cũng kém nhạy cảm nhất.

Nguồn ảnh: IQSdirectory

Các mạch cầu 1/4 được chia thành hai cấu hình.

4.1.1. Cầu 1/4 Đơn Giản:

Đây là loại đơn giản nhất trong số các loại máy đo biến dạng trong danh mục này. Nó bao gồm một máy đo hoạt động và ba điện trở hoàn thành. Điện trở hoàn thành được ghép nối với máy đo biến dạng được gọi là điện trở giả. Đây là loại kém nhạy cảm nhất và dễ bị sai số do nhiệt độ thay đổi.

4.1.2. Cầu 1/4 với máy đo giả:

Trong mạch này, hai máy đo biến dạng được sử dụng. Một máy đo độ căng thực (active) trong khi máy đo còn lại được sử dụng làm máy đo giả (dummy). Máy đo thực được căn chỉnh theo hướng của biến dạng cần đo. Ngược lại, thước đo giả được định hướng theo hướng ngang. 

Khi có tải cơ học, đồng hồ đo thực chịu lực căng lớn hơn và do đó, điện trở thay đổi lớn hơn so với đồng hồ đo giả. Về sự thay đổi nhiệt độ, sự thay đổi được cảm nhận với cùng độ lớn bởi cả đồng hồ đo thực và giả. Vì đồng hồ đo thực và đồng hồ đo giả nằm trong cùng một chân nên tỷ lệ điện trở của chúng không thay đổi. Do đó, ảnh hưởng của nhiệt độ bị vô hiệu hoặc giảm thiểu.

4.2. Cầu Đôi hoặc Cầu Chéo:

Loại này có hai đồng hồ đo biến dạng hoạt động. Một máy đo biến dạng được đặt trên một chân của mạch, trong khi máy đo còn lại ở chân thứ hai. Các đồng hồ đo được lắp trên các mặt đối diện song song với hướng gia tải.

Nguồn ảnh: IQSdirectory

Có hai ưu điểm đã biết khi sử dụng thiết kế cầu chéo. Đầu tiên là độ nhạy tăng lên. Vì hai máy đo biến dạng trải qua cùng một lượng biến dạng, nên có thể thu được đầu ra lớn hơn. Mức tăng xấp xỉ gấp đôi so với cầu 1/4 đơn giản.

Một ưu điểm khác là khả năng loại bỏ biến dạng uốn. Máy đo biến dạng cầu đôi chỉ đo biến dạng kéo và nén. Khi đồng hồ đo phát hiện các biến dạng có hướng đối lập, hiệu ứng sẽ bị triệt tiêu. Các biến dạng mà máy đo phải trải qua cùng một hướng.

Tuy nhiên, nhược điểm của việc sử dụng loại này là ảnh hưởng lớn của sự biến đổi nhiệt độ. Cấu hình này làm tăng gấp đôi lỗi. Để chống lại điều này, các đồng hồ đo giả phải được ghép nối với từng đồng hồ đo hoạt động.

4.3. Cầu 1/2 (half bridge)

Các mạch cầu 1/2 có hai đồng hồ đo biến dạng được sử dụng làm đồng hồ đo hoạt động. Chúng nhạy hơn các loại cầu 1/4 vì có hai phần tử đo biến dạng. Các đồng hồ đo biến dạng trong mạch cầu 1/2 có thể được cấu hình theo hai cách.

4.3.1. Half Bridge với Poisson Gauge:

Trong thiết kế này, một máy đo biến dạng được định hướng theo hướng dọc hoặc hướng trục, trong khi máy đo còn lại theo hướng ngang. Nó có thể đo các biến dạng kéo, nén và uốn với độ nhạy cao hơn.

Cấu hình cầu 1/2 này hoạt động dựa trên hiệu ứng Poisson. Hiệu ứng Poisson là xu hướng của vật liệu thay đổi tiết diện của nó theo hướng vuông góc với tải trọng. Hầu hết các vật liệu trải qua các biến dạng ngược nhau theo hướng vuông góc. Vì cả hai đồng hồ đo biến dạng đều được sử dụng để đo sự thay đổi về kích thước của cả hai trục, nên ảnh hưởng lên các điện trở thay đổi được tăng lên. Điều này, đến lượt nó, cải thiện độ lớn của điện áp đầu ra. Ngõ ra bổ sung phụ thuộc vào tỷ lệ Poisson của vật liệu.

Hơn nữa, bằng cách có cả hai đồng hồ đo biến dạng ở cùng một chân của mạch cầu, chúng sẽ triệt tiêu ảnh hưởng của nhiệt độ. Điều này tương tự như lợi thế được thấy trong cầu 1/4 với một mạch đo giả.

4.3.2. Cầu 1/2 Uốn:

Loại thứ hai của cấu hình cầu 1/2 có hai đồng hồ đo biến dạng song song được gắn trên các mặt đối diện của phần tử đàn hồi của đầu dò. Các đồng hồ đo biến dạng không đồng phẳng với nhau, không giống như loại trước đây.

Cấu hình này chỉ áp dụng để đo biến dạng uốn. Khi phần tử đàn hồi bị uốn cong, các mặt vuông góc với hướng của lực tác dụng chịu lực căng hoặc nén. Hai đồng hồ đo biến dạng đo độ võng của phần tử đàn hồi.

Một tính năng độc đáo của thiết kế này là khả năng loại bỏ biến dạng trục đo được. Bộ chuyển đổi diễn giải việc đọc điện áp sao cho một máy đo biến dạng ở trạng thái căng trong khi máy đo còn lại ở trạng thái nén. Khi cả hai đồng hồ đo biến dạng đều ở trạng thái căng hoặc nén, thì sự thay đổi điện trở của một đồng hồ đo biến dạng sẽ bị triệt tiêu bởi thiết bị kia. Tương tự, khả năng này cũng triệt tiêu ảnh hưởng của nhiệt độ.

4.4. Cầu đầy đủ:

Một mạch cầu đầy đủ thay thế tất cả các điện trở bằng các đồng hồ đo hoạt động. Chúng linh hoạt nhất do có nhiều cấu hình khác nhau có thể sử dụng bốn đồng hồ đo biến dạng. Vì tất cả các điện trở đều thay đổi, nên ảnh hưởng nhiệt độ bị phủ định trong toàn mạch, bất kể cấu hình. Liệt kê dưới đây là các dạng con của mạch cầu đầy đủ.

4.4.1. Cầu đầy đủ Trục và uốn:

Trong cấu hình này, tất cả bốn máy đo biến dạng được gắn trên một mặt của cấu trúc. Càng nhiều càng tốt, các đồng hồ đo là đồng phẳng với nhau. Các cặp đồng hồ trên một chân của cầu được định hướng sao cho chân này vuông góc với chân kia.

Một mạch cầu đầy đủ dọc trục và uốn cong được coi như hai mạch cầu 1/2 Poisson làm việc song song với nhau. Kết quả là một tín hiệu đầu ra có cường độ gấp đôi so với tín hiệu cầu 1/2 của nó.

4.4.2. Cầu đầy đủ hướng trục

Trong thiết kế này, hai máy đo biến dạng được gắn ở một phía của kết cấu trong khi hai máy còn lại được gắn ở phía đối diện. Các đồng hồ đo đồng phẳng được căn chỉnh vuông góc với cặp của chúng.

Tương tự như kiểu trước, cấu hình này hoạt động giống như hai mạch nửa cầu Poisson. Điều này dẫn đến một cảm biến cực kỳ nhạy.

Các mạch cầu đầy đủ hướng trục loại bỏ các số đọc biến dạng uốn tương tự như của các mạch cầu chéo. Các đồng hồ đo biến dạng trên các mặt đối diện của kết cấu được giả định là có cùng hướng biến dạng. Khi các đồng hồ đo biến dạng này là các biến dạng nghịch hướng, ảnh hưởng đến tỷ lệ điện trở là vô hiệu.

4.4.3. Cầu đầy đủ uốn:

Mạch này được tạo ra bằng cách đặt các cặp đồng hồ đo biến dạng ở hai phía đối diện của kết cấu và song song với nhau. Cách sắp xếp có vẻ tương tự như kiểu trục. Tuy nhiên, cả hai đồng hồ đo Poisson đều được đặt trên một chân của mạch.

Phiên bản này của mạch cầu đầy đủ uốn cong kết hợp các đặc điểm của mạch nửa cầu Poisson và mạch nửa cầu uốn. Không chỉ loại bỏ biến dạng trục mà độ nhạy tín hiệu được tăng lên. Tín hiệu đầu ra được tạo ra gấp đôi so với cầu 1/2 Poisson.

4.4.4. Cầu đầy đủ Uốn không cần Poisson Gauge:

Mạch cầu đầy đủ uốn này có tất cả bốn đồng hồ đo biến dạng được căn chỉnh theo một hướng. Như vậy, loại này không có thước đo Poisson. Các cặp máy đo sức căng được đặt trên các mặt đối lập của kết cấu.

Loại này có chức năng giống như hai mạch nửa cầu uốn cong. Các cặp đồng hồ đo biến dạng trên một chân của mạch chịu lực căng và nén. Nó cũng loại bỏ ảnh hưởng của biến dạng dọc trục khi các cặp phát hiện lệch hướng theo một hướng.

Vì có bốn dây dẫn đo biến dạng, độ nhạy của cấu hình này tăng gấp bốn lần so với loại cầu một phần tư đơn giản.

5. Các loại Strain gauges

Biết các cấu hình cầu khác nhau cho phép hiểu rõ hơn về các loại máy đo biến dạng khác nhau. Strain gauges thường được đặt tên theo sự sắp xếp của các phần tử đo. Chúng có thể được sử dụng trong nhiều loại cầu tùy thuộc vào ứng dụng.

5.1. Cảm biến đo biến dạng tuyến tính (Linear Strain Gauge)

Cảm biến đo biến dạng tuyến tính đo biến dạng theo một hướng. Chúng có cấu tạo đơn giản nhất và chi phí thấp nhất. Điều này làm cho chúng phù hợp để sử dụng cho các mục đích cơ bản như thử tải, thử nghiệm mỏi và giám sát tính toàn vẹn của kết cấu. 

Linear strain gauge, Nguồn ảnh: BCM Sensor

Những loại này có thể có mạch là cầu 1/2, cầu chéo, hoặc cầu toàn phần.

5.2. Cảm biến đo biến dạng Rosette (Rosette Strain Gauge)

Cảm biến đo biến dạng Rosette được chế tạo từ nhiều phần tử đo liên kết với một vật mang chung. Như tên cho thấy, sự sắp xếp của đồng hồ đo biến dạng giống như một hình hoa thị hoặc hình tròn. 

Chúng được định hướng có các trục đo khác nhau để đo các biến dạng được tạo ra bởi các điều kiện ứng suất hai trục. Có một số loại máy đo độ căng hình hoa thị. Các ví dụ cơ bản được giải thích ngắn gọn bên dưới.

5.2.1. Cảm biến đo biến dạng Tee Rosette:

Đôi khi được gọi là 90 ° Rosette, các đồng hồ đo biến dạng này bao gồm hai phần tử đo được định hướng vuông góc với nhau. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng đã biết các hướng biến dạng chính. Một phần tử đo được căn chỉnh với hướng của một biến dạng.

Đồng hồ đo biến dạng Rosette 90 ° có thể được cấu hình thành các mạch nửa cầu. Các mạch cầu đầy đủ cũng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng nhiều Rosette

5.2.2. Đồng hồ đo độ căng Rosette hình chữ nhật (Rectangular Rosette Strain Gauges)

Các đồng hồ đo biến dạng hình hoa thị này có ba phần tử đo được cắt chéo ở 0 ° / 45 ° / 90 °. Chúng được sử dụng khi các hướng biến dạng chính không xác định.

5.2.3. Đồng hồ đo biến dạng Rosette tam giác (Delta Rosette Strain Gauges)

Giống như các máy đo biến dạng hình chữ nhật, chúng cũng được sử dụng khi các hướng biến dạng chính không xác định. Các phần tử đo được căn chỉnh ở 0 ° / 60 ° / 120 °.

Các Rosette hình chữ nhật và hình tam giác được cấu hình khác với các đồng hồ đo biến dạng khác. Các giá trị đọc từ các phần tử đo thường được cung cấp cho một chương trình máy tính để mô phỏng và giảm dữ liệu. Chúng hầu hết thích hợp để phân tích ứng suất và giám sát tải trọng động.

5.2.4. Máy đo biến dạng cắt (Shear Strain Gauge)

Máy đo biến dạng cắt được sử dụng để đo biến dạng cắt gây ra bởi mômen xoắn hoặc tải trọng xoắn. Chúng có thể có một hoặc hai lưới đo được liên kết với một vật mang duy nhất. Một phần tử đo biến dạng đơn được căn chỉnh một góc 45 ° so với trục của trục xoay. 

Nguồn ảnh: BCM Sensor

Máy đo biến dạng cắt hai lưới (V Rosettes) có các phần tử đo được căn chỉnh ở 45 ° và 135 °. Ứng dụng của đồng hồ đo biến dạng cắt là trục động cơ và hệ thống truyền lực. Công suất trục có thể được tính toán từ phép đo biến dạng.

5.3. Cảm biến đo biến dạng song song:

Loại này được làm từ hai đồng hồ đo biến dạng thẳng hàng song song với nhau. Chúng có thể được sử dụng với các cấu hình mạch cầu khác nhau. Một ví dụ điển hình là một mạch cầu đầy đủ uốn, trong đó hai máy đo biến dạng kép song song được đặt trên các mặt đối diện của kết cấu.

5.4. Cảm biến đo biến dạng kiểu màng:

Máy đo biến dạng màng được sử dụng để đo các biến dạng xuyên tâm và tiếp tuyến trong cột, chùm hoặc trục. Chúng thường được cấu hình thành một mạch cầu đầy đủ. 

Bốn yếu tố đo lường được sắp xếp thành các mẫu hình tròn hoặc đường thẳng. Các phần tử đo tiếp tuyến được đặt gần ngoại vi của vật mang trong khi các phần tử đo xuyên tâm được liên kết gần tâm.

6. Các Cân nhắc Thiết kế Khác

Ngoài mạch cầu và cách bố trí máy đo biến dạng, có những tiêu chí quan trọng khác cần được xem xét khi lựa chọn máy đo biến dạng. Hầu hết các thiết kế kỹ thuật được đưa vào các yếu tố khác.

6.1. Vật liệu phần tử đo:

Các đồng hồ đo biến dạng được mô tả trong suốt bài viết này được làm từ kim loại. Đồng hồ đo biến dạng kim loại có thể được chia thành các loại dây quấn và loại lá kim loại. Loại dây quấn là loại được phát minh sớm nhất. 

Ngày nay, đồng hồ đo biến dạng lá kim loại là loại phổ biến nhất. Chúng được sản xuất thông qua quá trình ăn mòn quang hóa hoặc in mạch. Một số nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất đồng hồ đo biến dạng kim loại là hợp kim đồng-niken (Constantan), niken-crom và bạch kim.

Ngoài kim loại, một loại yếu tố đo lường thứ hai cũng có sẵn. Chúng được gọi là đồng hồ đo biến dạng bán dẫn, và chúng sử dụng các vật liệu bán dẫn như silicon và germani. Nguyên tắc đo của chúng khác với các loại kim loại, hoạt động thông qua sự thay đổi hình học.

Máy đo biến dạng bán dẫn chủ yếu sử dụng hiệu ứng áp trở (piezoresistive effect.). Hiệu ứng áp trở tạo ra những thay đổi lớn hơn về điện trở, và do đó, đầu ra điện áp lớn hơn. Điều này làm cho các máy đo biến dạng bán dẫn được dùng để đo các biến dạng rất nhỏ. Tuy nhiên, nhược điểm của việc sử dụng loại này là dễ bị tác động của nhiệt độ cao, giòn dẫn đến khó xử lý và thay đổi điện trở không tuyến tính.

6.2. Lắp đặt (mounting)

Việc gắn đồng hồ đo độ căng thường được phân loại là được liên kết và không liên kết. Máy đo biến dạng liên kết được gắn trực tiếp vào bề mặt của phần tử đàn hồi hoặc cấu trúc cần phân tích. Đây là loại phổ biến hơn và đạt được thông qua vật liệu dán dính. Các loại liên kết khác, chẳng hạn như hàn, cũng có thể được sử dụng.

Đồng hồ đo biến dạng hàn được sử dụng cho các ứng dụng nhiệt độ cao. Đồng hồ đo sức căng với kiểu lắp này có giá đỡ bằng thép hoặc được bọc trong vỏ kim loại. Chúng được lắp đặt vào bề mặt của cấu trúc thông qua hàn điểm.

Máy đo biến dạng không có liên kết là loại ít phổ biến hơn. Chúng được sử dụng riêng cho các ứng dụng đầu dò (transducer). Chúng sử dụng một sợi dây mỏng với một đầu được nối với khung cứng và đầu kia được ghim vào một vật mang có thể di chuyển được. Dây được tải trước và được giữ bằng cơ cấu lò xo.

6.3. Cấu trúc Rosette

Đối với đồng hồ đo biến dạng có nhiều phần tử đo, có hai lựa chọn cấu tạo cần xem xét. Đồng hồ đo biến dạng Rosette có dạng phẳng hoặc xếp chồng lên nhau. Trong máy đo biến dạng phẳng, các lưới đo được đặt cạnh nhau trên một mặt phẳng duy nhất. Chúng mang lại kết quả chính xác hơn vì cả hai lưới đều có cùng khoảng cách từ trục của cấu trúc.

Máy đo biến dạng xếp chồng lên nhau có các lưới đo được đặt chồng lên nhau. Các lưới có sự lệch nhau một chút, làm cho chúng không phải là đồng phẳng. Do cấu trúc xếp chồng lên nhau, chúng thích hợp cho các ứng dụng mà không gian lắp đặt bị hạn chế.

6.4. Phương pháp bù nhiễu

Trong các ứng dụng thực tế, cả biến dạng và nhiệt độ đều có mối quan hệ trực tiếp với điện trở của dây dẫn. Vì chỉ có biến dạng là thông số được thiết kế để đo, nên nhiệt độ trở thành một yếu tố gây nhiễu.

Ngoài nhiệt độ, sự mỏi (Creep) có thể ảnh hưởng đến số đọc của máy đo biến dạng. Creep là do tiếp xúc với tải trong thời gian dài. Nó làm thay đổi các đặc tính cơ học của chất dẫn, chất mang và chất kết dính liên kết, dẫn đến thay đổi ngõ ra (output). Thiết kế đầu dò nhằm mục đích giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ và sự mỏi để duy trì các phép đo chính xác về tải cơ học.

Một số phương thức bù nhiễu được đề cập dưới đây.

6.4.1. Máy đo giả (Dummy Gauge)

Điều này đã được thảo luận trong các chương trước. Một máy đo giả là một dây dẫn không hoạt động (non-active) được đặt vuông góc với hướng biến dạng. Nó chỉ thay đổi điện trở vì nhiệt độ. Nó kết hợp với một máy đo thực (active) có thể cảm nhận được cả sự thay đổi của biến dạng và nhiệt độ. Máy đo giả làm mất tác dụng của sự thay đổi nhiệt độ mà máy đo thực cảm nhận được. Điều này là do tỷ lệ điện trở của chúng không thay đổi.

6.4.2. Đồng hồ đo căng tự bù nhiệt độ:

Các đồng hồ đo biến dạng này sử dụng các hợp kim đặc biệt làm phần tử đo được sản xuất để có hệ số nhiệt độ điện trở được điều chỉnh trong phạm vi nhiệt độ của ứng dụng. Điều này giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ đến tín hiệu đầu ra trong phạm vi nhiệt độ được chỉ định

6.4.3. Điều hòa tín hiệu (Signal Conditioning)

Điều này bao gồm tất cả các kỹ thuật được sử dụng để loại bỏ lỗi tín hiệu. Chúng giải thích cho các yếu tố như nhiệt độ thay đổi, sự mỏi, độ ẩm và sự thay đổi điện trở của dây dẫn. Việc thiết kế các phương pháp điều hòa tín hiệu khác nhau ở mỗi nhà sản xuất. Các ví dụ phổ biến là hoàn thành cầu bằng cách sử dụng điện trở có độ chính xác cao, bù nulling, khuếch đại tín hiệu và hiệu chuẩn shunt.

Kết luận

Máy đo biến dạng là một thiết bị cảm biến được sử dụng để đo sức căng của một vật thể. Nó là một phần tử đo lường hoặc dây dẫn thay đổi điện trở của nó khi xảy ra sự thay đổi kích thước.

Cảm biến tải (Load cell) là một loại đầu dò đo tải trọng cơ học lên một vật thể bằng cách chuyển đổi nó thành các tín hiệu điện tử có thể đọc được.

Máy đo biến dạng là một ứng dụng của mạch cầu Wheatstone. Một mạch cầu Wheatstone bao gồm bốn điện trở và một nguồn năng lượng điện. Trong số bốn điện trở, một hoặc nhiều điện trở có thể là đồng hồ đo biến dạng trong khi phần còn lại là điện trở cố định hoặc điện trở chuẩn.

Cấu hình của mạch cầu đo biến dạng được phân loại là cầu một phần tư, 1/2 hoặc toàn bộ.

Cách phân loại khác của máy đo biến dạng là theo sự sắp xếp của các phần tử đo. Ví dụ như tuyến tính, hình hoa thị, hình cắt, song song đôi và màng ngăn.


Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết được dịch từ IQSdirectory

Bài viết cùng chuyên mục:

  1. Sensor là gì ? Các loại cảm biến dùng trong công nghiệp
  2. Cảm biến tải (Load Cell) là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động của Load Cell
  3. Cảm biến áp suất là gì? Các công nghệ chế tạo và Nguyên lý hoạt động
  4. Gas Detector – Cảm biến khí Gas là gì?
  5. Cảm biến hình ảnh và Cảm biến thị giác (Vision sensor) là gì? Ứng dụng trong công nghiệp
  6. Các loại Cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
  7. Hướng Dẫn Chọn Cảm Biến Đo Mức
  8. Cảm Biến Độ Ẩm Là Gì? Phân Loại và Nguyên Lý Hoạt Động
  9. Cảm biến từ (Magnetic Sensor) là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động
  10. Cảm biến chuyển động là gì?
  11. Cảm Biến Siêu Âm Là Gì? Những Câu Hỏi Thường Gặp
  12. Cảm biến quang là gì? Phân loại, Nguyên lý hoạt động và Ứng dụng
  13. Cảm biến tiệm cận là gì? Các loại cảm biến tiệm cận và ứng dụng
  14. Cảm Biến Hồng Ngoại là gì? Nguyên lý hoạt động, Các câu hỏi thường gặp

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.