Basisprincipes van spanningsmeters

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





De spanningsmeter is een van de meest bruikbare instrumenten voor het nauwkeurig meten van uitzetting of samentrekking van een materiaal wanneer krachten worden uitgeoefend. Spanningsmeters zijn ook nuttig voor het indirect meten van toegepaste krachten als ze ongeveer lineair zijn uitgelijnd met de vervorming van het materiaal.

Wat zijn spanningsmeters

Spanningsmeters zijn sensoren waarvan de elektrische weerstand varieert in verhouding tot de hoeveelheid rek (vervorming van een materiaal).



Een ideale spanningsmeter zou zijn weerstand veranderen in verhouding tot de longitudinale spanning op het oppervlak waarop de sensor is bevestigd.

Er zijn echter nog andere factoren die de weerstand kunnen beïnvloeden, zoals temperatuur, materiaaleigenschappen en de lijm die de meter aan het materiaal hecht.



Een rekstrookje bestaat uit een parallel rooster van zeer fijn metaaldraad of folie dat met een dunne geïsoleerde laag epoxy aan het gespannen oppervlak is gehecht. Wanneer het verlijmde materiaal wordt gespannen, wordt de spanning door de lijm overgedragen. De rastervorm is ontworpen in een patroon dat zorgt voor maximale weerstandsverandering per oppervlakte-eenheid.

Hoe een spanningsmeter te selecteren

Bij het selecteren van een spanningsmeter voor een toepassing, zijn de drie belangrijkste overwegingen de bedrijfstemperatuur, de aard van de te detecteren spanning en stabiliteitsvereisten.

Aangezien een rekstrookje op een gespannen oppervlak wordt gemonteerd, is het belangrijk dat de spanningsmeter gelijkmatig met het oppervlak wordt belast. Het kleefmateriaal moet zorgvuldig worden gekozen om de spanning betrouwbaar over een breed temperatuurbereik en andere omstandigheden naar de sensor over te brengen.

De weerstandswaarde van een rekstrookje varieert als functie van de toegepaste rek volgens: verandering in R / R = S e waarin R de weerstand is, e de rek en S de rekgevoeligheidsfactor. Voor metalen foliemeters is de rekgevoeligheidsfactor ongeveer 2.

De toenames van rek zijn meestal minder dan 0,005 inch / inch en worden vaak uitgedrukt in micro-rekeenheden. Uit de formule blijkt dat de weerstand van de spanningsmeter in zeer kleine hoeveelheden verandert met de gegeven rek, in de orde van 0,1%.

Een spanningswaarde kan dan van deze weerstand worden afgenomen in termen van milli-volt per volt (mV / V) om de meetwaarde voor rek te verkrijgen.

De Poisson-verhouding is een maat voor de uitdunning en rek die optreedt in materiaal wanneer het wordt belast. Als er bijvoorbeeld een trekkracht op een weerstandsdraad wordt uitgeoefend, wordt de draad iets langer en tegelijkertijd dunner. Deze verhouding van deze twee stammen is de Poisson-verhouding.

Dit is het basisprincipe achter rekstrookmetingen, aangezien de draadweerstand proportioneel toeneemt als gevolg van het Poisson-effect.

De output van de spanningsmeter nauwkeurig meten

Om een ​​kleine verandering in weerstand nauwkeurig te meten, worden rekstrookjes bijna altijd gevonden in een brugconfiguratie met een spanningsexcitatiebron.

De Wheatstone-brug wordt vaak gebruikt zoals weergegeven in het diagram. De brug is gebalanceerd als de weerstandsverhoudingen aan beide zijden gelijk zijn, of R1 / R2 = R4 / R3. Het is duidelijk dat de uitgangsspanning onder deze omstandigheden nul is.

Als de weerstand van de spanningsmeter (Rg) verandert, verandert de uitgangsspanning (Vout) met een paar milliVolt, en deze spanning wordt vervolgens versterkt door een differentiële versterker om een ​​leesbare waarde te retourneren.

Dit Wheatstone-circuit is ook zeer geschikt voor temperatuurcompensatie - het kan de effecten van temperatuur bijna elimineren. Soms is het meetmateriaal ontworpen om thermische uitzetting te compenseren, maar dit neemt de thermische gevoeligheid niet volledig weg.

Om een ​​betere thermische compensatie te bereiken, zou een weerstand zoals R3 kunnen worden vervangen door een vergelijkbare spanningsmeter. Dit zou de temperatuureffecten teniet doen.

In feite kunnen alle vier de weerstanden worden vervangen door rekstrooksensoren voor maximale temperatuurstabiliteit. Twee ervan (R1 en R3) kunnen worden ingesteld om compressie te meten, terwijl de andere twee (R2 en R4) kunnen worden opgesteld om spanning te meten.

Dit compenseert niet alleen de temperatuur, maar verhoogt ook de gevoeligheid met een factor vier. Rekstrookjes met elektrische weerstandselementen zijn verreweg het meest voorkomende type sensor voor het meten van rek, omdat ze ook de voordelen van lagere kosten hebben als een gevestigde waarde.

Ze zijn verkrijgbaar in kleine maten en worden slechts matig beïnvloed door temperatuurveranderingen, terwijl ze tegelijkertijd een fout van minder dan +/- 0,10% bereiken. Verbonden weerstandsrekmeters zijn ook zeer gevoelig en kunnen worden gebruikt om zowel statische als dynamische rek te meten.

Er zijn echter andere typen beschikbaar voor bepaalde toepassingen, zoals piëzo-resistief, koolstofbestendig, halfgeleidend, akoestisch, optisch en inductief.

Er zijn zelfs spanningsmetersensoren op basis van een condensatorcircuit.




Een paar: Goedkoopste SMPS-circuit met MJE13005 Volgende: Gebruik uw pc als een oscilloscoop