"अचूकता - राजांची सभ्यता!" आमच्या काळात, या मध्ययुगीन फ्रेंच ऍफोरिझमची प्रासंगिकता केवळ वाढत आहे. उत्पादनात आणि दैनंदिन जीवनात अचूक मोजमापाची गणना करण्यासाठी, स्ट्रेन गेजवर आधारित उपकरणे वाढत्या प्रमाणात वापरली जात आहेत.
सामग्री
स्ट्रेन गेज म्हणजे काय आणि स्ट्रेन गेज कशासाठी आहेत?
टेन्सोमेट्री (लॅटिन टेन्ससमधून - तणावग्रस्त) ही मोजलेल्या वस्तू किंवा संरचनेची ताण-ताण स्थिती मोजण्यासाठी एक पद्धत आणि तंत्र आहे. वस्तुस्थिती अशी आहे की यांत्रिक तणावाचे थेट मोजमाप करणे अशक्य आहे, म्हणून कार्य म्हणजे वस्तूचे विकृत रूप मोजणे आणि सामग्रीचे भौतिक गुणधर्म विचारात घेणार्या विशेष तंत्रांचा वापर करून तणावाची गणना करणे.
स्ट्रेन गेजचे कार्य स्ट्रेन इफेक्टवर आधारित आहे - विविध विकृतींसह त्यांचे प्रतिकार बदलण्यासाठी घन पदार्थांची ही मालमत्ता आहे. स्ट्रेन गेज सेन्सर ही अशी उपकरणे आहेत जी घन शरीराची लवचिक विकृती मोजतात आणि त्याचे मूल्य विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतरित करतात. ही प्रक्रिया उद्भवते जेव्हा सेन्सर कंडक्टरचा प्रतिकार बदलतो तेव्हा तो ताणलेला आणि संकुचित केला जातो. ते घन पदार्थांचे विकृती (उदाहरणार्थ, मशीनचे भाग, संरचना, इमारती) मोजण्यासाठी साधनांमध्ये मुख्य घटक आहेत.
डिव्हाइस आणि ऑपरेशनचे सिद्धांत
स्ट्रेन गेजचा आधार हा एक स्ट्रेन गेज आहे जो मापन पॅनेलच्या समोर निश्चित केलेल्या विशेष संपर्कांसह सुसज्ज आहे. मापन दरम्यान, पॅनेलचे संवेदनशील संपर्क ऑब्जेक्टच्या संपर्कात असतात. त्यांचे विकृत रूप उद्भवते, जे मोजले जाते आणि स्ट्रेन गेजच्या मोजलेल्या मूल्याच्या प्रोसेसिंग आणि डिस्प्ले घटकांना प्रसारित केलेल्या इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित केले जाते.
कार्यात्मक वापराच्या व्याप्तीवर अवलंबून, सेन्सर दोन्ही प्रकार आणि मोजलेल्या परिमाणांमध्ये भिन्न असतात. एक महत्त्वाचा घटक आवश्यक मापन अचूकता आहे. उदाहरणार्थ, बेकरीमधून बाहेर पडताना लोड सेल लोड सेल इलेक्ट्रॉनिक फार्मास्युटिकल स्केलसाठी पूर्णपणे योग्य नाही, जेथे ग्रॅमचा प्रत्येक शंभरावा भाग महत्त्वाचा आहे.
आधुनिक स्ट्रेन गेजचे प्रकार आणि प्रकार अधिक तपशीलवार विचार करूया.
टॉर्क सेन्सर्स
टॉर्क सेन्सर इंजिन क्रँकशाफ्ट किंवा स्टीयरिंग कॉलम सारख्या प्रणालीच्या फिरत्या भागांवर टॉर्क मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.टॉर्क स्ट्रेन गेज संपर्क किंवा गैर-संपर्क (टेलिमेट्रिक) पद्धतीने स्थिर आणि गतिमान टॉर्क निर्धारित करू शकतात.
बीम, कॅन्टिलिव्हर आणि एज लोड सेल
या प्रकारचे ट्रान्सड्यूसर सामान्यतः उच्च संवेदनशीलता आणि मोजमापांच्या रेखीयतेसाठी अंगभूत बेंडिंग एलिमेंटसह समांतरभुज चौकोनाच्या आधारे तयार केले जातात. त्यातील स्ट्रेन गेज सेन्सरच्या लवचिक घटकाच्या संवेदनशील भागांवर निश्चित केले जातात आणि पूर्ण ब्रिज योजनेनुसार जोडलेले असतात.
संरचनात्मकदृष्ट्या, बीम लोड सेलमध्ये असमान लोड वितरण आणि संकुचित आणि तन्य विकृती शोधण्यासाठी विशेष छिद्र असतात. जास्तीत जास्त प्रभाव प्राप्त करण्यासाठी, स्ट्रेन गेज त्याच्या सर्वात पातळ बिंदूवर बीमच्या पृष्ठभागावर विशेष चिन्हांद्वारे काटेकोरपणे केंद्रित केले जातात. या प्रकारचे अत्यंत अचूक आणि विश्वासार्ह सेन्सर प्लॅटफॉर्म किंवा बंकर स्केलमध्ये मल्टी-सेन्सर मापन प्रणाली तयार करण्यासाठी वापरले जातात. त्यांना वजनाचे बॅचर, लूज आणि लिक्विड उत्पादनांचे पॅकर, केबल टेंशन मीटर आणि इतर पॉवर लोड मीटरमध्ये त्यांचा अनुप्रयोग सापडला आहे.
तन्य आणि संकुचित लोड पेशी
तन्यता आणि संकुचित लोड पेशी सामान्यतः एस-आकाराच्या असतात, अॅल्युमिनियम आणि मिश्रित स्टेनलेस स्टीलच्या बनलेल्या असतात. 0.2 ते 20 टन मापन श्रेणीसह बंकर स्केल आणि बॅचर्ससाठी डिझाइन केलेले. केबल, फॅब्रिक आणि फायबर मशीनमध्ये एस-आकाराच्या तन्य आणि संकुचित लोड सेलचा वापर या सामग्रीच्या तन्य शक्तीवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
वायर आणि फॉइल स्ट्रेन गेज
तार स्ट्रेन गेज लहान-व्यास वायरच्या सर्पिलच्या स्वरूपात बनवले जातात आणि गोंद सह चाचणी अंतर्गत लवचिक घटक किंवा भागावर आरोहित केले जातात.ते याद्वारे वेगळे आहेत:
- उत्पादन सुलभता;
- ताण वर रेखीय अवलंबित्व;
- लहान आकार आणि किंमत.
उणीवांपैकी, कमी संवेदनशीलता, मापन त्रुटीवर तापमान आणि वातावरणाच्या आर्द्रतेचा प्रभाव, केवळ लवचिक विकृतीच्या क्षेत्रात वापरण्याची शक्यता लक्षात घेतली जाते.
फॉइल स्ट्रेन गेज सध्या त्यांच्या उच्च मेट्रोलॉजिकल गुणांमुळे आणि उत्पादनक्षमतेमुळे सर्वात सामान्य प्रकारचे स्ट्रेन गेज आहेत. त्यांच्या उत्पादनाच्या फोटोलिथोग्राफिक तंत्रज्ञानामुळे हे उपलब्ध झाले. प्रगत तंत्रज्ञानामुळे मापन ग्रिड सामग्रीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून, -240 ते +1100 ºС पर्यंत विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान श्रेणीसह 0.3 मिमी बेस, विशेष स्ट्रेन गेज सॉकेट्स आणि स्ट्रेन गेजच्या साखळीसह सिंगल स्ट्रेन गेज मिळवणे शक्य होते.
स्ट्रेन गेजचे फायदे आणि तोटे
स्ट्रेन गेज त्यांच्या गुणधर्मांमुळे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात:
- अभ्यासाधीन भागासह स्ट्रेन गेजचे मोनोलिथिक कनेक्शनची शक्यता;
- मोजमाप घटकाची लहान जाडी, जी 1-3% च्या त्रुटीसह उच्च मापन अचूकता सुनिश्चित करते;
- सपाट आणि वक्र दोन्ही पृष्ठभागांवर फास्टनिंगची सोय;
- 50,000 Hz पर्यंतच्या वारंवारतेसह बदलणारे डायनॅमिक विकृती मोजण्याची क्षमता;
- -240 ते +1100˚С तापमान श्रेणीतील कठीण पर्यावरणीय परिस्थितीत मोजमाप करण्याची शक्यता;
- भागांच्या अनेक बिंदूंवर एकाच वेळी पॅरामीटर्स मोजण्याची शक्यता;
- स्ट्रेन गेज सिस्टमपासून मोठ्या अंतरावर असलेल्या वस्तूंचे विकृती मोजण्याची शक्यता;
- हलणाऱ्या (फिरणाऱ्या) भागांमध्ये विकृती मोजण्याची क्षमता.
कमतरतांपैकी, हे लक्षात घेतले पाहिजे:
- सेन्सर्सच्या संवेदनशीलतेवर हवामानाच्या परिस्थितीचा (तापमान आणि आर्द्रता) प्रभाव;
- मापन घटकांच्या प्रतिकारातील क्षुल्लक बदलांसाठी (सुमारे 1%) सिग्नल अॅम्प्लीफायर्स वापरणे आवश्यक आहे.
- जेव्हा स्ट्रेन गेज उच्च-तापमान किंवा आक्रमक वातावरणात कार्य करतात तेव्हा त्यांचे संरक्षण करण्यासाठी विशेष उपाय आवश्यक असतात.
मूलभूत वायरिंग आकृत्या
स्ट्रेन गेजला घरगुती किंवा औद्योगिक स्केलशी जोडण्याचे उदाहरण वापरून याचा विचार करूया. स्केलसाठी मानक लोड सेलमध्ये चार बहु-रंगीत तार असतात: दोन इनपुट वीज पुरवठा (+Ex, -Ex), इतर दोन आउटपुट (+Sig, -Sig) मोजणारे आहेत. पाच वायरसह पर्याय देखील आहेत, जेथे अतिरिक्त वायर इतर सर्वांसाठी स्क्रीन म्हणून काम करते. बीम प्रकारातील वजन मोजणाऱ्या सेन्सरच्या कामाचे सार अगदी सोपे आहे. इनपुटला वीज पुरवली जाते आणि आउटपुटमधून व्होल्टेज काढून टाकले जाते. व्होल्टेज मूल्य मोजणी सेन्सरवर लागू केलेल्या लोडवर अवलंबून असते.
जर वेट लोड सेलपासून एडीसी युनिटपर्यंतच्या तारांची लांबी लक्षणीय असेल, तर तारांचा स्वतःचा प्रतिकार स्केलच्या वाचनावर परिणाम करेल. या प्रकरणात, फीडबॅक सर्किट जोडण्याचा सल्ला दिला जातो जो मापन सर्किटमध्ये सादर केलेल्या तारांच्या प्रतिकारातून त्रुटी सुधारून व्होल्टेज ड्रॉपची भरपाई करतो. या प्रकरणात, कनेक्शन आकृतीमध्ये वायरच्या तीन जोड्या असतील: शक्ती, मापन आणि नुकसान भरपाई.
स्ट्रेन गेजसाठी अर्जाची उदाहरणे
- वजनाचे घटक.
- स्टॅम्पिंग प्रेस आणि रोलिंग मिल्सवरील दबावाद्वारे धातूंच्या प्रक्रियेत ताण शक्तींचे मोजमाप.
- इमारत संरचना आणि संरचना त्यांच्या उभारणी आणि ऑपरेशन दरम्यान ताण-तणाव स्थितींचे निरीक्षण.
- मेटलर्जिकल उपक्रमांसाठी उष्णता-प्रतिरोधक मिश्र धातु स्टीलचे बनलेले उच्च-तापमान सेन्सर.
- रासायनिक आक्रमक वातावरणात मोजण्यासाठी स्टेनलेस स्टील लवचिक घटकांसह.
- तेल आणि गॅस पाइपलाइनमधील दाब मोजण्यासाठी.
स्ट्रेन गेजची साधेपणा, सुविधा आणि उत्पादनक्षमता हे त्यांच्या पुढील सक्रिय अंमलबजावणीसाठी मुख्य घटक आहेत, दोन्ही मेट्रोलॉजिकल प्रक्रियांमध्ये आणि घरगुती उपकरणांचे मोजमाप घटक म्हणून दैनंदिन जीवनात.
तत्सम लेख:
