Villamosságtan | Felsőoktatás » Erőmérés mérőátalakítókkal

Erőmérés mérőátalakítókkal A villamos erőmérő eszközök vagy az erő okozta rugalmas alakváltozás, vagy az erőhatás következtében fellépő anyagszerkezeti változás detektálásával működnek. Az erőmérő eszközök csoportosítását működési elvük szerint végezzük. Rugalmas alakváltozáson alapuló villamos erőmérők: Ebbe a csoportba tartozó erőmérő eszközök működése azon alapszik, hogy az erő okozta deformáció az arányossági határon belül arányos az erővel. Tehát a deformációt mérve következtethetünk a deformáló erő nagyságára. A deformáció mérését leggyakrabban nyúlásmérő bélyegek, vagy induktív adók segítségével oldják meg. Nyúlásmérő bélyeget alkalmazó erőmérő cellák: Az erőmérő cellákban a terhelés közvetlenül az úgynevezett mérőtestre hat. A mérőtest megfelelő helyeire felragasztott nyúlásmérő bélyegek érzékelik a mérőtest erő hatására fellépő deformációját. A

bélyegek elhelyezése rendszerint úgy történik, hogy két bélyeg húzási, és két bélyeg nyomási igénybevételnek van kitéve. Így a bélyegek 4 a ktív bélyeges Wheatstone hídba maximális érzékenységet biztosítanak és a hőmérséklet kompenzációt is megoldják. Ilyen cellák segítségével néhány N-tól több százezer N-ig is mérhető erő. A mérési bizonytalanság 0,1 – 0,2 % között van. A cellák jellemzésére az ún „cellatényezőt” használják, amit mV / V dimenzióban adnak meg. Értéke a n évleges terhelésnél és nulla terhelésnél mért kimenő feszültségek különbségét adja 1 V-os híd tápfeszültség mellett. Felépítésük egyszerű, pontosan mérnek, kis méretben készíthetők, karbantartást nem igényelnek. Hátrányuk, hogy érzékenységük kicsi Induktív mérőátalakítót alkalmazó erőmérő cellák: Az e csoportba tartozó átalakítókban a mérőtest deformációját induktív adó segítségével

érzékelik. Az induktív mérőátalakítót tartalmazó erőmérő cellák mérési tartománya kb. ugyanaz, mint a nyúlásmérő bélyeges celláké. Mérési pontossága már kisebb: ± 0,5 % Nagyobb energia átvitelére alkalmasak, ezért a mérőműszerrel szemben kisebb igényeket támasztanak, mint a nyúlásmérő bélyeges cellák. Érzékenységük is nagyobb Hátrányuk, hogy nagyobb méretűek és zavaró hatásokra érzékenyebbek. Anyagszerkezeti változáson alapuló erőmerők: Ezek a mérőátalakítók az erő, illetve az erőhatás következtében előálló mechanikai feszültség hatására bekövetkező anyagszerkezeti változást használják fel erőmérésre. Magnetoelasztikus erőmérők: Működésük az erőhatás következtében létrejövő permeabilitás változáson alapul. A permeabilitás változás eredményeként megváltozik a mágneses ellenállás, ami induktivitás változást hoz létre. Mérési bizonytalanságuk igen nagy (± 1,5 - ± 5 %),

ezért kisebb pontossági igények mellett alkalmazhatók. Előnye a kis méret, az egyszerű felépítés Piezoelektromos erőmérők: A piezoelektromos effektus lényege, hogy bizonyos egykristályok megfelelő módon kivágott darabjainak erő hatására a felületén töltés jelenik meg. A megfelelő töltés arányos a kristályra ható erővel. Egy nyomóerő mérésére alkalmas piezoelektromos erőmérő cellában 4 piezoelektromos kristály lapka van összeépítve úgy, hogy a közös felületeken azonos töltések jelennek meg. Ha húzó és nyomóerő mérésére alkalmas erőmérő cellát akarunk létrehozni, az érzékelő kristályokat elő kell feszíteni mechanikailag. Igen széles határok között mérhető így erő: 10-3 N-tól 105 N-ig. A mérési bizonytalanság 1 % alatti. Elterjedten alkalmazzák a piezoelektromos erőmérőket gyorsulás és rezgés mérésre is