Snímače sil a zatížení LUKAS TENZO

Rychlý rozvoj průmyslové automatizace, dopravy, přístrojů pro vědu a výzkum a některých speciálních oborů, jako jsou lékařství, farmacie, rozličné zbraňové systémy atd. je urycholová především aplilkacemi výpočetní techniky a mikroelektroniky. Omezován je často metrologickými vlastnostmi senzorů. Mezi nejpoužívanější senzory patří snímače zatížení síly.

Snímače jsou cejchovány v jednotkách síly (newton, kilonewton, meganewton) nezávislých na hodnotě gravitační konstanty. Jejich užití je rozmanité. Například ve zkušebních zatěžovacích strojích při simulaci provozního dynamického zatěžování strojů, při měření pevnostních charakteristik konstrukčních materiálů apod. Hodnoty metrologických parametrů těchto strojů se řídí oborovými nebo podnikovými normami anebo, v některých případech použití, normou státní.  

Základy a konstrukční principy

Snímače zatížení i snímače sil jsou konstruovány na stejném principu. Jednotlivá provedení se liší především podle měřícího rozsahu, požadované přesnosti, frekvenčního rozsahu a přípustných rozměrů a popř. hmotnosti snímače.

Nejpočetnější se skupina snímačů zatížení určených pro statické průmyslové obchodní a přesné technologické vážení v rozsahu od jednotek kilogramů po desítky až stovky tun. V těchto snímačích jsou všemi světovými firmami v Evropě, USA i v Japonsku využívány kovové fóliové tenzometry v můstkovém zapojení.

Koncepce snímačů zatížení s kovovými tenzometry

Vektor měřeného zatížení působí na snímač v měřící ose deformačního (měřícího) členu a vyvolává na jeho povrchu v místech pod nalepenými tenzometry zapojenými do Wheatstoneova můstku deformaci úměrnou působícímu zatížení.

Koncepce snímače zatížení je do značné míry určena velikostí vektoru zatížení působícího na snímač. Deformace může být způsobena tlakem (tahem), ohybem nebo smykem. V poslední době se konstruktéři soustřeďují zejména na takové deformační členy u kterých je měřená deformace vyvolána smykem. To přináší mnoho výhod : malou citlivost ke změnám působiště měřeného zatížení, malou stavební výšku deformačního členu, jeho značnou tuhost a vynikající linearitu závislosti mezi působícím vektorem zatížení a měřícím signálem.  

Hlavní metrologické charakteristiky snímačů zatížení

Hlavní metrologické charakteristiky snímačů zatížení a sil se popisují takto definovanými chybami :

• δL : chyba linearity - největší odchylka skutečného měřícího signálu od uvažovaného lineárního průběhu závislosti měřícího signálu na zatížení
• δH : chyba hystereze - největší rozdíl mezi průběhem měřícího signálu při růstu zatížení z nulové do jmenovité hodnoty a průběhem měřícího signálu při klesání zatížení z jeho jmenovité hodnoty k nule
• δR : chyba reprodukovatelnosti - největší rozdíl mezi hodnotami měřícího signálu při opakovaném působení konstantní zátěže za stejných podmínek
• δt : chyba tečení (dopružování) - změna měřícího signálu při konstantním zatížení snímače a konstantních podmínkách měření během stanoveného časového intervalu (např. 30 min) od zavedení zatížení
• δT0 : chyba nulové hodnoty měřícího signálu nezatíženého snímače - v určeném rozmezí teploty zjištěná největší odchylka měřícího signálu od jeho hodnoty naměřené při referenční teplotě
• δTJ : chyba jmenovité hodnoty měřícího signálu vlivem teploty - v určeném rozmezí teploty zjištěná největší odchylka měřícího signálu snímače zatíženého jmenovitým zatížením od téhož měřícího signálu při referenční teplotě
• δS : chyba sloučená zahrnující δL, δH a δR