টেনোমিটার - টেনসোমেট্রিক পরিমাপকারী ট্রান্সডুসার

স্ট্রেন গেজ সেন্সর - একটি প্যারামেট্রিক প্রতিরোধী ট্রান্সডুসার যা একটি যান্ত্রিক চাপের কারণে সৃষ্ট একটি অনমনীয় দেহের বিকৃতিকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে।

একটি প্রতিরোধী চাপ পরিমাপক একটি সংবেদনশীল উপাদান সংযুক্ত একটি বেস. স্ট্রেন গেজ ব্যবহার করে স্ট্রেন পরিমাপের নীতি হল যে স্ট্রেন গেজের প্রতিরোধ ক্ষমতা স্ট্রেনের সময় পরিবর্তিত হয়। 1856 সালে লর্ড কেলভিন এবং 1881 সালে OD Hvolson দ্বারা অল-রাউন্ড কম্প্রেশনের (হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ) ক্রিয়ায় ধাতব পরিবাহীর প্রতিরোধের পরিবর্তনের প্রভাব আবিষ্কার করা হয়েছিল।

এর আধুনিক আকারে, একটি স্ট্রেন গেজ কাঠামোগতভাবে একটি স্ট্রেন প্রতিরোধকের প্রতিনিধিত্ব করে, যার সংবেদনশীল উপাদানটি একটি উত্তেজনা-সংবেদনশীল উপাদান (তার, ফয়েল, ইত্যাদি) দিয়ে তৈরি, তদন্তাধীন অংশে একটি বাইন্ডার (আঠা, সিমেন্ট) দিয়ে স্থির করা হয়। (চিত্র 1). বৈদ্যুতিক সার্কিটের সাথে সেন্সিং উপাদান সংযোগ করতে, স্ট্রেন গেজে তার রয়েছে।কিছু স্ট্রেন গেজ সহজে ইনস্টলেশনের জন্য ডিজাইন করে, তাদের মধ্যে একটি প্যাড থাকে সংবেদনশীল উপাদান এবং পরীক্ষাধীন অংশের মধ্যে, সেইসাথে সংবেদনশীল উপাদানের উপরে অবস্থিত একটি প্রতিরক্ষামূলক উপাদান।

চিত্র 1 স্ট্রেন গেজের পরিকল্পিত: 1- সংবেদনশীল উপাদান; 2- দপ্তরী; 3- স্তর; 4- বিস্তারিত তদন্ত; 5- প্রতিরক্ষামূলক উপাদান; 6- সোল্ডারিং (ঢালাই) জন্য ব্লক; 7-তারের তারের

স্ট্রেন গেজ ট্রান্সডুসার ব্যবহার করে বিভিন্ন ধরণের কাজ সমাধান করার সাথে, তাদের ব্যবহারের দুটি প্রধান ক্ষেত্র আলাদা করা যেতে পারে:

- উপাদানের শারীরিক বৈশিষ্ট্য, অংশ এবং কাঠামোর বিকৃতি এবং চাপের অধ্যয়ন;

- যান্ত্রিক মান পরিমাপ করতে স্ট্রেন গেজ ব্যবহার যা একটি ইলাস্টিক উপাদানের বিকৃতিতে রূপান্তরিত হয়।

প্রথম ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য সংখ্যক ভোল্টেজ পরিমাপ পয়েন্ট, পরিবেশগত পরামিতিগুলির পরিবর্তনের বিস্তৃত পরিসর, সেইসাথে পরিমাপ চ্যানেলগুলিকে ক্রমাঙ্কন করার অসম্ভবতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এই ক্ষেত্রে, পরিমাপের ত্রুটি 2-10%।

দ্বিতীয় ক্ষেত্রে, সেন্সরগুলি পরিমাপ করা মান অনুসারে ক্যালিব্রেট করা হয় এবং পরিমাপের ত্রুটিগুলি 0.5-0.05% এর মধ্যে থাকে।

স্ট্রেন গেজ ব্যবহারের সবচেয়ে আকর্ষণীয় উদাহরণ হল ভারসাম্য। বেশিরভাগ রাশিয়ান এবং বিদেশী নির্মাতাদের স্কেল স্ট্রেন গেজ দিয়ে সজ্জিত। লোড সেল স্কেলগুলি বিভিন্ন শিল্পে ব্যবহৃত হয়: অ লৌহঘটিত এবং লৌহঘটিত ধাতুবিদ্যা, রাসায়নিক, নির্মাণ, খাদ্য এবং অন্যান্য শিল্প।

বৈদ্যুতিন স্কেলগুলির অপারেশনের নীতিটি একটি আনুপাতিক আউটপুট বৈদ্যুতিক সংকেতে পরিণত পরিবর্তনগুলি যেমন বিকৃতিকে রূপান্তর করে লোড সেলের উপর কাজ করে অভিকর্ষ বল পরিমাপ করার জন্য হ্রাস করা হয়।

টেনসর প্রতিরোধকের ব্যাপক ব্যবহার তাদের বেশ কয়েকটি সুবিধার দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে:

- ছোট আকার এবং ওজন;

— কম জড়তা, যা স্ট্যাটিক এবং ডাইনামিক উভয় পরিমাপের জন্য স্ট্রেন গেজ ব্যবহারের অনুমতি দেয়;

- একটি রৈখিক বৈশিষ্ট্য আছে;

- দূরবর্তীভাবে এবং অনেক পয়েন্টে পরিমাপ করার অনুমতি দিন;

— পরীক্ষিত অংশে তাদের ইনস্টলেশনের পদ্ধতিতে জটিল ডিভাইসের প্রয়োজন হয় না এবং পরীক্ষা করা অংশের বিকৃতি ক্ষেত্রকে বিকৃত করে না।

এবং তাদের অসুবিধা, যা তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা, বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই ক্ষতিপূরণ দেওয়া যেতে পারে।

রূপান্তরকারীর প্রকার এবং তাদের নকশা বৈশিষ্ট্য

স্ট্রেন গেজগুলির ক্রিয়াকলাপ বিকৃতির প্রভাবের ঘটনার উপর ভিত্তি করে, যা তাদের যান্ত্রিক বিকৃতির সময় তারগুলির সক্রিয় প্রতিরোধের পরিবর্তনে গঠিত। উপাদানের বিকৃতি প্রভাবের বৈশিষ্ট্য হল আপেক্ষিক বিকৃতি সংবেদনশীলতার সহগ K, যা কন্ডাকটরের দৈর্ঘ্যের পরিবর্তনের প্রতিরোধের পরিবর্তনের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

k = er/el

যেখানে er = dr/r — পরিবাহীর প্রতিরোধের আপেক্ষিক পরিবর্তন; el = dl / l — তারের দৈর্ঘ্যের আপেক্ষিক পরিবর্তন।

কঠিন দেহগুলির বিকৃতির সময়, তাদের দৈর্ঘ্যের পরিবর্তন ভলিউমের পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত এবং তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি, বিশেষত, প্রতিরোধের মানও পরিবর্তিত হয়। অতএব, সাধারণ ক্ষেত্রে সংবেদনশীলতা সহগের মান হিসাবে প্রকাশ করা উচিত

কে = (1 + 2μ) + মি

এখানে, পরিমাণ (1 + 2μ) কন্ডাকটরের জ্যামিতিক মাত্রার (দৈর্ঘ্য এবং ক্রস-সেকশন) পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত প্রতিরোধের পরিবর্তনকে চিহ্নিত করে এবং — এর শারীরিক পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত উপাদানের প্রতিরোধের পরিবর্তন। বৈশিষ্ট্য

যদি সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলি টেনসরের উত্পাদনে ব্যবহৃত হয়, তবে সংবেদনশীলতা প্রধানত তার বিকৃতি এবং K»m এর সময় জালির উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলির পরিবর্তন দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং 40 থেকে 200 পর্যন্ত বিভিন্ন উপকরণের জন্য পরিবর্তিত হতে পারে।

সমস্ত বিদ্যমান রূপান্তরকারী তিনটি প্রধান প্রকারে বিভক্ত করা যেতে পারে:

- তার;

- ফয়েল;

- একটি সিনেমা.

ওয়্যার টেলিমিটার দুটি দিক থেকে অ-বৈদ্যুতিক পরিমাণ পরিমাপের কৌশলে ব্যবহৃত হয়।

প্রথম দিক হল ভলিউম কম্প্রেশন অবস্থায় একটি কন্ডাকটরের বিকৃতি প্রভাবের ব্যবহার, যখন ট্রান্সডুসারের প্রাকৃতিক ইনপুট মান হল পার্শ্ববর্তী গ্যাস বা তরলের চাপ। এই ক্ষেত্রে, ট্রান্সডুসার হল তারের একটি কয়েল (সাধারণত ম্যাঙ্গানিন) যা পরিমাপ করা চাপের (তরল বা গ্যাস) এলাকায় স্থাপন করা হয়। রূপান্তরকারীর আউটপুট মান হল এর সক্রিয় প্রতিরোধের পরিবর্তন।

দ্বিতীয় দিকটি হল টেনশন-সংবেদনশীল উপাদান দিয়ে তৈরি টেনশন তারের টান প্রভাব ব্যবহার করা। এই ক্ষেত্রে, ভোল্টেজ সেন্সরগুলি "মুক্ত" রূপান্তরকারীর আকারে এবং আঠালো আকারে ব্যবহৃত হয়।

"ফ্রি" স্ট্রেন গেজগুলি এক বা এক সারি তারের আকারে তৈরি করা হয়, চলমান এবং অস্থাবর অংশগুলির মধ্যে প্রান্তে স্থির করা হয় এবং একটি নিয়ম হিসাবে, একই সাথে একটি ইলাস্টিক উপাদানের ভূমিকা পালন করে। এই ধরনের ট্রান্সডুসারের প্রাকৃতিক ইনপুট মান চলমান অংশের খুব কম নড়াচড়া।

সবচেয়ে সাধারণ ধরনের বন্ডেড তারের স্ট্রেন গেজের ডিভাইসটি চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। 0.02-0.05 মিমি ব্যাস সহ একটি পাতলা তার, একটি জিগজ্যাগ প্যাটার্নে স্থাপন করা হয়, এটি পাতলা কাগজ বা বার্ণিশ ফয়েলের একটি স্ট্রিপে আঠালো থাকে। সীসাযুক্ত তামার তারগুলি তারের শেষের সাথে সংযুক্ত থাকে। কনভার্টারের শীর্ষটি বার্নিশের একটি স্তর দিয়ে আচ্ছাদিত এবং কখনও কখনও কাগজ বা অনুভূত দিয়ে সিল করা হয়।

ট্রান্সডুসারটি সাধারণত ইনস্টল করা হয় যাতে এর দীর্ঘতম দিকটি পরিমাপ করা শক্তির দিকে থাকে। এই জাতীয় ট্রান্সডুসার, পরীক্ষার নমুনার সাথে আঠালো, এর পৃষ্ঠ স্তরের বিকৃতিগুলি উপলব্ধি করে। সুতরাং, আঠালো ট্রান্সডুসারের প্রাকৃতিক ইনপুট মান হল যে অংশে এটি আঠালো তার পৃষ্ঠের স্তরের বিকৃতি এবং আউটপুট হল এই বিকৃতির সমানুপাতিক ট্রান্সডুসারের প্রতিরোধের পরিবর্তন। সাধারণত, আঠালো সেন্সরগুলি অ-আঠালোগুলির তুলনায় অনেক বেশি ব্যবহৃত হয়।

চিত্র 2 - বন্ডেড তারের স্ট্রেন গেজ: 1 - স্ট্রেন গেজ তার; 2- আঠালো বা সিমেন্ট; 3- সেলোফেন বা কাগজ সমর্থন; 4-তারের তার

ট্রান্সডুসারের পরিমাপের ভিত্তি হল তারের দ্বারা দখলকৃত অংশের দৈর্ঘ্য। সর্বাধিক ব্যবহৃত ট্রান্সডুসারগুলি হল 5-20 মিমি বেস যার প্রতিরোধের 30-500 ওহম।

সবচেয়ে সাধারণ কনট্যুর স্ট্রেন গেজ নকশা ছাড়াও, অন্যদের আছে। যদি ট্রান্সডুসারের পরিমাপের ভিত্তি (3 - 1 মিমি পর্যন্ত) কমানোর প্রয়োজন হয় তবে এটি উইন্ডিং পদ্ধতিতে করা হয়, যার মধ্যে একটি টিউবের উপর বৃত্তাকার ক্রস সেকশনের একটি ম্যান্ডরেলে লোড-সংবেদনশীল তারের একটি সর্পিল ঘুরানো হয়। পাতলা কাগজ। এই টিউবটি তারপর আঠালো করা হয়, ম্যান্ড্রেল থেকে সরানো হয়, চ্যাপ্টা করা হয় এবং তারগুলি তারের প্রান্তে সংযুক্ত করা হয়।

যখন একটি থার্মোকনভার্টার সহ একটি সার্কিট থেকে একটি বড় কারেন্ট পাওয়ার প্রয়োজন হয়, তখন তারা প্রায়শই একটি কুণ্ডলীকৃত তারের সাথে "শক্তিশালী" স্ট্রেন গেজ ব্যবহার করে... তারা সমান্তরালভাবে সংযুক্ত একটি বড় সংখ্যক (30 - 50 পর্যন্ত) তারের সমন্বয়ে গঠিত, ভিন্ন। বড় আকারে (বেসের দৈর্ঘ্য 150 - 200 মিমি) এবং কনভার্টারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্টে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি সক্ষম করে (চিত্র 3)।

অঙ্কন 3- কম প্রতিরোধের সাথে টেনোমিটার ("শক্তিশালী"): 1 — স্ট্রেন গেজ তার; 2- আঠালো বা সিমেন্ট; 3- সেলোফেন বা কাগজ সমর্থন; 4 পিন তার

তারের প্রোবগুলির নমুনার (সাবস্ট্রেট) সাথে একটি ছোট যোগাযোগের ক্ষেত্র রয়েছে, যা উচ্চ তাপমাত্রায় ফুটো স্রোতকে হ্রাস করে এবং সংবেদনশীল উপাদান এবং নমুনার মধ্যে একটি উচ্চ বিচ্ছিন্নতা ভোল্টেজের দিকে নিয়ে যায়।

ফয়েল লোড কোষগুলি আঠালো লোড কোষগুলির সবচেয়ে জনপ্রিয় সংস্করণ। ফয়েল ট্রান্সডুসার হল 4-12 মাইক্রন পুরু ফয়েলের একটি স্ট্রিপ, যার উপর ধাতুর একটি অংশ এমনভাবে এচিং করে নির্বাচন করা হয় যাতে বাকি অংশগুলি চিত্র 4 এ দেখানো লিড গ্রিড তৈরি করে।

এই জাতীয় গ্রিডের উত্পাদনে, গ্রিডের যে কোনও প্যাটার্ন পূর্বাভাস দেওয়া যেতে পারে, যা ফয়েল স্ট্রেন গেজের একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা। চিত্র 4-এ, ডুমুরে রৈখিক চাপের অবস্থা পরিমাপ করার জন্য ডিজাইন করা একটি ফয়েল ট্রান্সডুসারের চেহারা দেখায়। 4, c — একটি ফয়েল ট্রান্সডুসার যা শ্যাফটে আঠালো টর্ক পরিমাপের জন্য, এবং ডুমুরে। 4, b — ঝিল্লিতে আঠালো।

অঙ্কন 4- ফয়েল রূপান্তরকারী: 1- সামঞ্জস্য লুপ; 2- ঝিল্লি প্রসার্য শক্তি সংবেদনশীল bends; 3- ডায়াফ্রামের সংকোচন শক্তির প্রতি সংবেদনশীল ঘূর্ণন

ফয়েল কনভার্টারগুলির একটি গুরুতর সুবিধা হল কনভার্টারের প্রান্তগুলির ক্রস-সেকশন বাড়ানোর সম্ভাবনা; এই ক্ষেত্রে তারের ঢালাই (বা সোল্ডারিং) তারের রূপান্তরকারীর চেয়ে অনেক বেশি নির্ভরযোগ্যভাবে করা যেতে পারে।

তারের তুলনায় ফয়েল ডিফর্মারগুলির সংবেদনশীল উপাদানের পৃষ্ঠের ক্রস-বিভাগীয় এলাকায় (সংবেদনশীলতা) অনুপাত বেশি থাকে এবং গুরুতর তাপমাত্রা এবং টেকসই লোডে বেশি স্থিতিশীল থাকে। বৃহৎ পৃষ্ঠ এলাকা এবং ছোট ক্রস-সেকশন সেন্সর এবং নমুনার মধ্যে ভাল তাপমাত্রার যোগাযোগ নিশ্চিত করে, যা সেন্সরের স্ব-উষ্ণতা হ্রাস করে।

ফয়েল স্ট্রেন গেজ উৎপাদনের জন্য, টেলিনোমিটারের মতো একই ধাতু ব্যবহার করা হয় (কনস্ট্যান্টান, নিক্রোম, নিকেল-লোহা খাদ, ইত্যাদি), এবং অন্যান্য উপকরণও ব্যবহার করা হয়, উদাহরণস্বরূপ, টাইটানিয়াম-অ্যালুমিনিয়াম খাদ 48T-2, যা পরিমাপ করে স্ট্রেন আপ 12 %, সেইসাথে অর্ধপরিবাহী উপকরণ একটি সংখ্যা.

ফিল্ম টেনসর

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, বন্ডেড রেজিস্ট্যান্স স্ট্রেনের ব্যাপক উত্পাদনের জন্য আরেকটি পদ্ধতি আবির্ভূত হয়েছে, যা একটি স্ট্রেন-সংবেদনশীল উপাদানের ভ্যাকুয়াম পরমানন্দ এবং সরাসরি ওয়ার্কপিসে স্প্রে করা একটি সাবস্ট্রেটের উপর তার পরবর্তী ঘনীভবনের অন্তর্ভুক্ত। এই ধরনের ট্রান্সডুসারকে ফিল্ম ট্রান্সডুসার বলা হয়। উচ্চ তাপমাত্রায় গতিশীল মোডে স্ট্রেন পরিমাপ করার সময় এই ধরনের স্ট্রেন গেজের ছোট বেধ (15-30 মাইক্রন) একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা দেয়, যেখানে স্ট্রেন পরিমাপ গবেষণার একটি বিশেষ ক্ষেত্র।

বিসমাথ, টাইটানিয়াম, সিলিকন বা জার্মেনিয়ামের উপর ভিত্তি করে বেশ কয়েকটি ফিল্ম স্ট্রেন গেজ একটি একক পরিবাহী স্ট্রিপের আকারে তৈরি করা হয়েছে (চিত্র 5)।যে উপাদান থেকে ট্রান্সডুসার তৈরি করা হয় তার সংবেদনশীলতার তুলনায় ট্রান্সডিউসারের আপেক্ষিক সংবেদনশীলতা হ্রাস করার অসুবিধা এই ধরনের ট্রান্সডিউসারগুলির নেই।

চিত্র 5- ফিল্ম স্ট্রেন গেজ: 1- স্ট্রেন গেজ ফিল্ম; 2- বার্ণিশ ফয়েল; 3-পিন তার

একটি ধাতব ফিল্ম-ভিত্তিক ট্রান্সডুসারের স্ট্রেন গেজ সহগ হল 2-4, এবং এর প্রতিরোধ ক্ষমতা 100 থেকে 1000 ওহম পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। সেমিকন্ডাক্টর ফিল্মের ভিত্তিতে তৈরি ট্রান্সডুসারগুলির ক্রম 50-200 এর সহগ থাকে এবং তাই প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের প্রতি আরও সংবেদনশীল। এই ক্ষেত্রে, অ্যামপ্লিফায়ার সার্কিট ব্যবহার করার দরকার নেই, যেহেতু সেমিকন্ডাক্টর স্ট্রেন-প্রতিরোধক সেতুর আউটপুট ভোল্টেজ প্রায় 1 V।

দুর্ভাগ্যবশত, একটি সেমিকন্ডাক্টর কনভার্টারের রোধ প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের সাথে পরিবর্তিত হয় এবং সমগ্র ভোল্টেজ পরিসরে এটি মূলত অ-রৈখিক, এবং এটি অত্যন্ত তাপমাত্রা নির্ভরও। এইভাবে, যদিও ধাতব ফিল্ম ডিফর্মারের সাথে কাজ করার সময় একটি পরিবর্ধক প্রয়োজন হয়, তবে রৈখিকতা খুব বেশি এবং তাপমাত্রার প্রভাব সহজেই ক্ষতিপূরণ দেওয়া যায়।