đo lực và ứng suất, chương 2

Chia sẻ: Tran Quoc Kien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

271
lượt xem 72
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cầu Wheatstone là mạch cầu được chọn nhiều nhất trong việc đo những biến dạng điện trở nhỏ (tối đa 10%) như trong việc dùng các miếng đo biến dạng. 1. Nguyên lý: Đối cầu Wheatstone của hình 1: R1 R2 R: điện trở danh nghĩa ban đầu của các điện trở R1, R2, R3 & R4 (thường là 120 nhưng là 350cho các bộ biến cảm). V: điện áp cung cấp cho cầu. Điện áp cung cấp cho cầu là một nguồn năng lượng cung cấp thật ổn định. Phần lớn Zm lớn hơn R rất nhiều (ví dụ như:Vôn kế, bộ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: đo lực và ứng suất, chương 2

Chương 2: MAÏCH CAÀU WHEATSTONE Caàu Wheatstone laø maïch caàu ñöôïc choïn nhieàu nhaát trong vieäc ño nhöõng bieán daïng ñieän trôû nhoû (toái ña 10%) nhö trong vieäc duøng caùc mieáng ño bieán daïng. 1. Nguyeân lyù: Ñoái caàu Wheatstone cuûa hình 1: R1 R2 m Zm Em R4 R3 V Hình 1: Maïch caàu Wheatstone Tín hieäu ñaàu ra Em qua thieát bò ño vôùi trôû khaùng Zm: V   R1  R 2  R 3  R 4  Em     (1)  R   R1  R2 R3 R4   4 1    Zm  R : Bieán ñoåi ñôn vò cuûa ñieän trôû. R R: ñieän trôû danh nghóa ban ñaàu cuûa caùc ñieän trôû R1, R2, R3 & R4 (thöôøng laø 120 nhöng laø 350 cho caùc boä bieán caûm). V: ñieän aùp cung caáp cho caàu.
Ñieän aùp cung caáp cho caàu laø moät nguoàn naêng löôïng cung caáp thaät oån ñònh. Phaàn lôùn Zm lôùn hôn R raát nhieàu (ví duï nhö:Voân keá, boä khueách ñaïi vôùi lieân keát tröïc tieáp) do ñoù thì phöông trình (1) trôû thaønh: V  R1 R2 R3 R4  Em   R 1  R 2  R 3  R 4  2 4    Töø (2) coù nhaän xeùt laø: söï thay ñoåi ñôn vò ñieän trôû cuûa 2 ñieän trôû nghòch nhau. Ñaëc tính naøy cuûa caàu Wheatstone thöôøng ñöôïc duøng ñeå baûo ñaûm tính oån ñònh nhieät cuûa maïch ño vaø cuõng ñeå duøng cho caùc thieát keá ñaëc bieät. 2. Caân baèng ban ñaàu: R1 R2 Rb V Ra R4 R3 Em Maïch caàu caân baèng ban ñaàu Tröôùc khi baét ñaàu vieäc thöû nghieäm, ñieàu quan troïng laø neân nhôù ñem taát caû caùc soá ghi treân thieát bò trôû laïi soá khoâng. Ñieàu naøy seõ laøm ñôn giaûn cho vieäc theå hieän ño ñaïc vaø cho pheùp duøng thieát bò toát hôn. Hình treân cho thaáy moät phöông phaùp thöôøng duøng ñeå ñaûm baûo cho vieäc caân baèng ban ñaàu. Ra laø ñieän trôû coá ñònh, Rb laø
moät theá keá nhieàu voøng. Trong phaàn lôùn thöôøng söû duïng Ra=20k, Rb=40k ñuû thích hôïp cho vieäc caân baèng. Trong tröôøng hôïp cuûa caùc boä bieán caûm, vieäc caân baèng coù theå thöïc hieän tröïc tieáp leân boä caûm bieán baèng caùch theâm nhöõng ñieän trôû vaøo maïch caùc mieáng ño. 3. Caùc ñaëc tính cuûa caàu: a) Buø nhieät: Phaàn lôùn caùc mieáng ño bieán daïng hieän nay ñeàu coù khaû naêng töï ñoäng caân baèng. Thí duï, moät mieáng ño ñöôïc caân baèng cho pheùp veà lyù thuyeát seõ khoâng cho thaáy söï thay ñoåi ñieän trôû naøo khi mieáng theùp maø mieáng ño ñöôïc daùn leân seõ giaõn nôû khi nhieät ñoä thay ñoåi. Ñaëc tính töï caân baèng naøy coù ñöôïc laø nhôø vieäc xöû lyù nhieät aùp duïng cho kim loaïi duøng ñeå cheá taïo ra mieáng ño. Caùch xöû lyù nhieät naøy chæ coù hieäu quaû trong moät taàm nhieät ñoä giôùi haïn naøo ñoù. Baèng caùch duøng caàu Wheatstone ta cuõng coù theå cheá taïo maïch caân baèng nhieät ñoä. Nhö ñaõ bieát, söï thay ñoåi nhieät ñoä cuûa 2 nhaùnh caàu keà nhau seõ töï trieät tieâu neân mieáng ño caân baèng D ñöôïc noái vaøo maïch caàu Wheatstone vôùi mieáng ño höõu coâng A. (xem hình veõ).
Active A R2 R1 Dumm D R3 R4 V Maïch caân baèng nhieät ñoä. Mieáng ño D cuõng coù cuøng tính chaát nhö mieáng ño A vaø cuõng ñöôïc daùn leân khoái vaät lieäu; trong khi daùn caùc mieáng ño, khoái vaät lieäu thöû nghieäm naøy khoâng bò chòu moät löïc taùc ñoäng naøo. Ngoaøi ra 2 mieáng ño A&D neân ñöôïc ñaët gaàn vôùi nhau caøng toát; taát caû söï thay ñoåi nhieät ñoä chung caû hai mieáng ño naøy seõ ñöôïc trieät tieâu vaø noù seõ töï caân baèng nhieät ñoä. b) Söï keát hôïp caùc mieáng ño: R1 R2 E R3 R4 V
Caàu Wheatstone cho pheùp keát hôïp nhieàu mieáng ño höõu coâng. Hình treân cho thaáy boán mieáng ño ñöôïc daùn leân thanh maãu. Khi thanh maãu bò keùo ra khoûi bôûi löïc P, nhöõng bieán daïng töông töï seõ laø: P 1   2    A.E Vaø  2   4   . : heä soá Poisson. A: tieát dieän ngang. E: Modun ñaøn hoài. Boán mieáng ño nhö vaäy taïo thaønh caàu Wheatstone neân ñieän aùp ôû ñaàu ra seõ laø:  E  Em  K 2 1    . VF K (xem laïi caùc bieåu thöùc 1 & 2) 4 Ñoä uoán cuûa thanh maãu seõ ñöôïc caàu Wheatstone caûm nhaän vì caùc mieáng ño 1 vaø 3 ( cuõng nhö 2&4) seõ coäng caùc bieán daïng coù daáu nghòch vôùi nhau vaø nhö theá seõ töï trieät tieâu theo nhieät ñoä. Ñaây laø nguyeân lyù ñöôïc duøng thöôøng xuyeân trong vieäc thieát keá caùc boä caûm bieán.