Traductoare tensometrice rezistive

1. Scopul și conținutul lucrării

- Construcția și destinația traductoarelor tensometrice rezistive;

- Alegerea și utilizarea traductoarelor tensometrice rezistive.

2. Considerații teoretice

Traductorul tensometric rezistiv, denumit și traductor electrotensometric rezistiv (TER), tensorezistor sau marcă tensometrică, este cel mai răspândit traductor pentru măsurarea experimentală a tensiunilor și totodată elementul de bază utilizat în construcția captoarelor pentru măsurarea electrică a mărimilor mecanice.

Este un traductor de tip parametric, principiul de funcționare îl constituie fenomenul de variație a rezistenței electrice a unui conductor, datorită deformației sale mecanice.

Inițial, traductoarele rezistive se obțineau din fire foarte subțiri din aliaje metalice cu rezistivitate mare (constantan, nichel-crom etc), fixate sub forma unor rețele unidirecționale pe suporturi izolatoare din rășină sau hârtie (fig.1,a). Datorită aspectului lor au fost numite “mărci” tensometrice.

Extremitățile firelor sunt lipite de segmente de conductori mai groși care servesc la conectarea TER în circuitele de măsurare.

După ce metoda tensometriei electrice rezistive și-a arătat utilitatea în analiza experimentală a tensiunilor și în tehnica măsurării, a fost impusă o nouă tehnologie de fabricație. Se pornește de la folii metalice foarte subțiri lipite pe filme din materiale izolante (rășini fenolice, epoxidice etc) cu grosimi foarte mici (fig.1,b). Forma rețelei rezultă în urma unui proces de fotocorodare a foliei. Se fabrică o mare diversitate de TER, cu lungimi ale

rețelelor între 0,2 și 100mm, având valorile standard ale rezistențelor de 120 Ω și 750 Ω. Filmul-suport asigură izolarea electrică a rețelei traductorului față de piesa (de regulă, metalică) pe care se lipește.

Fig.1. Traductoare tensometrice rezistive

TER (figura 2) este alcătuit dintr-un circuit metalic în formă de rețea (A), așezat pe un suport izolant subțire (B), pe care sunt marcate repere (C) pentru alinierea pe piesa testată; deasupra rețelei se află o îmbracaminte izolantă (D), ce lasă libere terminalele (E), care permit conectarea în circuitul electric. Porțiunea sensibila la deformație este l0 , numită bază de măsurare.

Fig.2. Traductor electric rezistiv

Rezistența electrică a TER este dată de formula:

(1)

unde este rezistivitatea materialului, l, S, V, lungimea, aria secțiunii, respectiv, volumul firului rețelei.

Logaritmând rezultă:

(2)

Derivând această relație și introducând notația , se obține:

(3)

Firul rețelei se poate considera desfășurat, examinându-se ca bară solicitată axial, având deformațiile specifice: longitudinală și transversale , , legate prin relațiile:

, , (4)

Substituind relația (4) în (3) se obține:

(5)

Sensibilitatea materialului rețelei, definită prin expresia:

, (6)

depinde de variația rezistivității cu deformația și de modificarea dimensiunilor rețelei exprimată prin termenul . Mărimea km mai este cunoscută și sub numele de coeficient de tensosensibilitate al conductorului.