Ako merať napätie v prostrediach s nízkou teplotou pomocou namáhavého rozchodu?

Meranie kmeňa v prostredí s nízkou teplotou je kritickým aspektom v rôznych odvetviach vrátane leteckého priestoru, kryogeniky a vedy o materiáloch. Ako dodávateľ rozchodu deformácie chápem jedinečné výzvy a požiadavky spojené s presným meraním napätia za takýchto extrémnych podmienok. V tomto blogu budem diskutovať o kľúčových úvahách, technikách a osvedčených postupoch na meranie napätia v prostrediach s nízkou teplotou pomocou tenzometových meradiel.

Pochopenie problémov merania kmeňa s nízkym teplotou

Nízkoteplotné prostredia predstavujú niekoľko výziev, ktoré môžu ovplyvniť presnosť a spoľahlivosť meraní kmeňa. Jednou z hlavných výziev je zmena vlastností materiálu pri nízkych teplotách. Väčšina materiálov vykazuje zmeny v ich mechanických vlastnostiach, ako je modul pružnosti a Poissonov pomer, keď sa teplota znižuje. Tieto zmeny môžu viesť k chybám pri meraní kmeňa, ak nie sú správne zohľadnené.

Ďalšou výzvou je nesúlad s tepelnou expanziou medzi rozchodom namáhania a skúšobnou vzorkou. Keď sa teplota zmení, rozchod deformácie a vzorka sa rozšíria alebo sa sťahujú rôznymi rýchlosťami, čo spôsobí ďalšie napätia a kmene v rozchode. To môže mať za následok nepresné hodnoty a dokonca aj poškodenie rozchodu, ak sú tepelné napätia príliš vysoké.

Nízke teploty môžu navyše ovplyvniť aj elektrické vlastnosti tesneného rozchodu. Odolnosť materiálu rozchodu sa môže meniť s teplotou a izolačný odpor medzi rozchodom a vzorkou sa môže znížiť, čo vedie k chybám elektrického úniku a chybám merania.

Výber správneho rozchodu pre namáhanie pre aplikácie s nízkou teplotou

Aby sa zabezpečilo presné a spoľahlivé merania kmeňa v prostredí s nízkym teplotou, je nevyhnutné vybrať správny rozchod pre aplikáciu. Pri výbere rozchodu kmeňov zvážte tieto faktory:

• Teplotný rozsah:Vyberte kmeňový rozchod, ktorý je navrhnutý tak, aby pracoval v očakávanom teplotnom rozsahu aplikácie. Väčšina tenzmeňových meradiel je hodnotená pre špecifický teplotný rozsah a pomocou meradla mimo tohto rozsahu môže mať za následok nepresné hodnoty a predčasné zlyhanie.
• Materiál na meranie:Materiál rozchod by mal mať pri nízkych teplotách dobrú stabilitu a koeficient nízkej teploty odporu (TCR). Niektoré bežné materiály s rozchodom používané v aplikáciách s nízkou teplotou zahŕňajú Constantan, Karma a Advance.
• Lepidlo:Lepenie použité na spojenie rozchodu kmeňov k vzorke by malo byť tiež vhodné pre aplikácie s nízkou teplotou. Niektoré lepidlá sa môžu stať krehkými alebo stratiť silu väzby pri nízkych teplotách, čo vedie k zlyhaniu meradla.
• Konfigurácia:Konfigurácia rozchodu deformácie, ako je štvrť most, nevlastný mostík aleboCelý mostík, môže tiež ovplyvniť presnosť a citlivosť merania. Vyberte konfiguráciu, ktorá je vhodná pre konkrétnu aplikáciu a typ merania kmeňa.

Príprava skúšobnej vzorky

Správna príprava testovacej vzorky je rozhodujúca pre presné meranie kmeňa v prostrediach s nízkou teplotou. Na prípravu vzorky by sa mali podniknúť nasledujúce kroky:

• Príprava povrchu:Povrch vzorky by mal byť čistý, hladký a bez akýchkoľvek kontaminantov, ako je olej, tuk alebo hrdza. Na prípravu povrchu použite vhodné čistiace prostriedky a brúsivo a potom ho utrite čistou handričkou.
• Miesto montáže:Vyberte vhodné umiestnenie na vzorke na namontovanie rozchodu odevu. Poloha by mala byť bez akýchkoľvek koncentrácií stresu, ako sú otvory, zárezy alebo ostré hrany, a malo by byť reprezentatívne merané kmeňom.
• Montáž na meradlo:Postupujte podľa pokynov výrobcu, aby ste pripevnili rozchod kmeňa na vzorku. Použite odporúčané lepidlo a rovnomerne ho aplikujte na zadnú časť rozchodu. Opatrne položte rozchod na pripravený povrch a naneste tlak, aby ste zaistili dobrý kontakt medzi rozchodom a vzorkou.

Meranie napätia v prostredí s nízkou teplotou

Akonáhle je na vzorku namontovaný rozchod kmeňu, ďalším krokom je meranie napätia. Na meranie napätia v prostredí s nízkou teplotou sa môžu použiť nasledujúce techniky:

• Wheatstone Bridge Circuit:Obvod mostíka Wheatstone je bežne používaná metóda na meranie napätia pomocou kmeňového rozchodu. V obvode Wheatstone Bridge je kmeňový rozchod spojený v jednom ramene mosta a druhé ramená sú vyrobené z pevných odporov. Keď je vystavený rozchodu, jeho odpor sa zmení, čo spôsobí nerovnováhu v mostíkovom obvode. Táto nerovnováha sa môže merať pomocou voltmetra alebo zosilňovača a napätie sa môže vypočítať na základe zmeny odporu.
• Kompenzácia teploty:Na kompenzáciu účinkov teploty na meranie kmeňa sa môže použiť technika kompenzácie teploty. Jednou z bežných metód je použitie figurínskeho rozchodu, ktorý je identický s aktívnym rozchodom, ale nie je vystavený napätiu. Figurínový rozchod je namontovaný na rovnakom vzorke ako aktívny rozchod a je spojený v samostatnom ramene obvodu mostíka Wheatstone. Porovnaním čítaní aktívnych a figurínových meradiel je možné z merania odstrániť účinky teploty.
• Systém získavania údajov:Na zaznamenávanie a analýzu merania deformácie sa môže použiť systém na získavanie údajov (DAQ). Systém DAQ by mal byť schopný merať malé zmeny napätia s vysokou presnosťou a rozlíšením. Mal by byť tiež schopný kompenzovať účinky teploty a iných environmentálnych faktorov na meranie.

Osvedčené postupy pre meranie kmeňa s nízkym teplotou

Aby sa zabezpečilo presné a spoľahlivé meranie kmeňa v prostredí s nízkym teplotou, mali by sa dodržiavať tieto osvedčené postupy:

• Kalibrácia:Pred každým použitím kalibrujte ukazovateľ namáhania a merací systém, aby ste zaistili presné odčítanie. Na kalibráciu systému použite známy zdroj deformácie, ako je kalibračná svietidla alebo referenčná vzorka.
• Tepelná rovnováha:Pred vykonaním akýchkoľvek meraní nechajte vzorku a rozchod deformácie dosiahnuť tepelnú rovnováhu. Môže to trvať niekoľko hodín alebo dokonca dni, v závislosti od veľkosti a hmotnosti vzorky a teplotného rozdielu medzi vzorkou a prostredím.
• Monitorovanie:Počas procesu merania nepretržite monitorujte teplotu a namáhanie, aby sa zabezpečilo, že podmienky zostanú stabilné. Pri analýze údajov by sa mali zaznamenať a brať do úvahy akékoľvek zmeny v teplote alebo namáhaní.
• Bezpečnosť:Pri práci v prostredí s nízkym teplotám prijmite primerané bezpečnostné opatrenia. Noste ochranné odevy, rukavice a okuliare a postupujte podľa bezpečnostných pokynov, ktoré poskytuje výrobca zariadenia.

Záver

Meranie napätia v prostredí s nízkou teplotou je náročná, ale dôležitá úloha v rôznych odvetviach. Pochopením výziev, výberu správneho rozchodu deformácie, správne príprave testovacej vzorky a použitím vhodných meracích techník je možné získať presné a spoľahlivé merania deformácie. Ako dodávateľ napätia som sa zaviazal poskytovať vysoko kvalitné výrobky a technickú podporu, aby som pomohol našim zákazníkom uspokojiť potreby merania kmeňa v prostredí s nízkou teplotou.

Ak máte záujem dozvedieť sa viac o meraní kmeňa v prostrediach s nízkou teplotou alebo by ste chceli diskutovať o vašej konkrétnej aplikácii, kontaktujte nás a požiadajte o konzultáciu. Tešíme sa na spoluprácu s vami na nájdení najlepšieho riešenia pre vaše potreby merania kmeňa.

Odkazy

• „Technológia kmeňa: Základy a aplikácie“ od John R. Dally, Wallace F. Riley a Kenneth G. McConnell
• „Princípy merania a prístrojov“ od Alana S. Morrisa
• „Kryogénne inžinierstvo“ od Richarda W. Swift