Техника - молодёжи 1957-03, страница 41

ПРОВОЛОЧНЫЕ ДАТЧИКИ—МЕТАЛЛИЧЕСНИЕ НЕРВЫ СОВРЕМЕННЫХ МАШИН

Н. ВЕРШИНСКИИ, кандидат технических наук

Т акой датчик представляет собой полосу тонкой папи-* росной бумаги, на которую наклеено от 2 до 40 петель тончайшей проволоки из сплава с большим удельным сопротивлением. Для намотки проволочных датчиков чаще всего применяется проволока из константана диаметром 0,02—0,05 мм. Используется также и нихром, который вследствие высокого удельного сопротивления позволяет строить датчики с большим сопротивлением обмотки. Длина петель обмотки датчика называется базой. Наиболее широко распространены датчики с базой около 20 мм и сопротивлением в 200 ом. К концам тонкой обмотки датчика приварены медные проволоки, которые служат для включения датчика в электрическую схему.

Проволочные петли, составляющие обмотку датчика, приклеиваются к бумажному основанию датчика клеем. Прочные датчики получаются при использовании баке-лито-фенольного клея, продающегося в магазинах под названием клея «БФ-2». В некоторых случаях можно обойтись вообще без приклеивания проволоки датчика к какому-либо основанию: проволока приклеивается непосредственно на исследуемую деталь. Для приклеивания датчика к исследуемой детали можно использовать тот же клей, как и для изготовления самого датчика. Когда клей высохнет, датчик делается как бы частью наружных волокон детали, к которой он приклеен.

В качестве примера рассмотрим использование проволочных датчиков для измерения изгиба балки, заделанной одним концом в стену. Такая балка называется консольной. Если к свободному (незаделанному) концу балки подвесить груз, изгибающий балку, то в материале ее появятся механические напряжения.

Проволочный датчик, приклеенный по верху балки, вместе с верхним слоем материала балки будет растяги-

Фотография прибора лля измерения волновых давлений на дне моря.

Схематический чертеж. поясняющий устройство прибора для измерения давления волн.

ваться. Удлинение датчика вызовет увеличение длины обмотки и уменьшение поперечного сечения проволоки.

Из электротехники известно, что увеличение длины проволоки и уменьшение ее поперечного сечения вызывает увеличение ее электрического сопротивления. Поэтому электрическое сопротивление датчика в случае опыта с балкой увеличится при подвешивании груза. Омметр, подключенный к растянутому датчику, покажет уже не 200 ом, а немного больше. При малых изгибах балки относительное удлинение ее волокон будет малым, поэтому небольшим будет и изменение электрического сопротивления датчика. Вследствие этого обычный технический омметр окажется недостаточно чувствительным для измерения незначительных изменений сопротивления обмотки датчика.

Общий вид электродинамографа для измерения силы удара волн: 1 —• металлический грибок, воспринимающий удар волн Сверху он закрыт колпачком силъфона и тонкой резиновой диафрагмой, предотвращающей попадание песка в гофры силъфона; 2 — упругое кольцо, деформации которою при ударе воспринимаются проволочными датчиками; 3 — проволочные датчики сопротивления; всего их на кольце имеется 4 штуки, они составляют плечи электрического моста; 4 — сильфон. предотвращающий попадание воды внутрь прибора. Внутренность прибора заполнена маслом, служащим для демпфирования.

Для более точного измерения изменений сопротивления датчика его необходимо включить в более чувствительную электрическую схему. Существует немало схем для измерений с проволочными датчиками.

Схема с одним датчиком чувствительна к колебаниям окружающей температуры, что отрицательно сказывается на точности измерений. Поэтому выгоднее использовать два датчика, включенных в два соседних плеча моста. В этом случае чувствительность схемы возрастет вдвое. Датчики необходимо наклеить так, чтобы, когда один из них растягивается, другой в это время сжимался бы. В случае опыта с балкой второй датчик необходимо приклеить к нижней полке балки. Еще лучше использовать не два, а четыре датчика, включив по одному в каждое из плеч моста.

Переменное напряжение с измерительной диагонали моста подается на вход усилителя, который позволяет получать на выходе постоянный ток. Среднее значение его пропорционально изменению сопротивлений датчиков, то есть в конечном счете величине действующей на датчики механической силы, а направление тока будет зависеть от направления деформации, то есть от того, в какую сторону изгибается балка.

На выходе усилительной схемы в качестве измерительного прибора можно применить обыкновенный миллиамперметр, но при быстрых колебаниях нагрузки необходим осцил л ©графический шлейф или чернильный самописец.

Вместо лампового усилителя можно сделать усилитель на кристаллических триодах. Это упростит схему и уменьшит расход электроэнергии. Имеется и другой путь. Вместо металлической проволоки датчики можно сделать из полупроводниковой массы. В этом случае чувствительность их будет в несколько сот раз больше. Недостатками полупроводниковых датчиков является их неустойчивая характеристика, малая механическая прочность и гистерезис. Эти причины мешают пока их широкому признанию.

Морские молы, волноломы и другие береговые сооружения, построенные с учетом изучения силы ударов морских волн с помощью датчиков прежних конструкций, нередко разрушались преждевременно. Электродинамографы— ЭДВ, установленные в молу, отметили наличие высокого, острого пика волны, сила удара которого равнялась 35 т на м*. Между тем прежние датчики отмечали силу удара волны лишь б—8 т на м².

35