Comment fonctionne un capteur à jauge de contrainte ?

Le principe de fonctionnement du capteur à jauge de contrainte est basé sur l'effet de déformation du matériau, c'est-à-dire que l'objet se déforme lorsqu'il est soumis à une force ou à une pression. La déformation fait référence au changement de longueur unitaire ou de surface unitaire d'un objet, généralement exprimé en taux de déformation, qui est le rapport entre la déformation et la longueur initiale ou la surface initiale. Le principe de fonctionnement du capteur à jauge de contrainte peut être divisé en étapes telles que la sélection des matériaux appropriés, la préparation des éléments de détection, l'installation des éléments de détection, la mesure de la contrainte, la sortie du signal électrique, ainsi que le traitement et l'affichage du signal. Les capteurs de contrainte sont largement utilisés dans les domaines industriel, aérospatial, automobile, des structures de bâtiments et médical.

Le système d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 10, ordinateur DELL G3.

Le capteur de contrainte est un capteur de mesure de grandeur physique courant utilisé pour mesurer la contrainte ou la déformation d'un objet. Il convertit la déformation de l'objet en signal électrique en fonction des caractéristiques de déformation du matériau. Le principe de fonctionnement du capteur à jauge de contrainte sera présenté en détail ci-dessous.

Le principe de fonctionnement du capteur à jauge de contrainte est basé sur l'effet de déformation du matériau, c'est-à-dire que l'objet se déforme lorsqu'il est soumis à une force ou à une pression. La déformation fait référence au changement de longueur unitaire ou de surface unitaire d'un objet, généralement exprimé en taux de déformation (déformation), qui est le rapport entre la déformation et la longueur initiale ou la surface initiale.

Les capteurs de contrainte sont généralement constitués de matériaux métalliques, tels que des films métalliques, des tôles ou des fils métalliques. Ces matériaux métalliques ont de bonnes propriétés élastiques et peuvent se déformer élastiquement lorsqu'ils sont soumis à des forces externes.

Le principe de fonctionnement du capteur à jauge de contrainte peut être divisé en les étapes suivantes :

1. Sélectionnez le matériau approprié : en fonction des caractéristiques et de la plage de mesure de l'objet à mesurer, sélectionnez le matériau métallique approprié comme matériau. élément sensible du capteur. Les matériaux couramment utilisés comprennent l’alliage chrome-nickel, l’aluminium, l’acier, etc.

2. Préparation de l'élément de détection : Préparez le matériau métallique sélectionné dans la forme et la taille appropriées. Les formes courantes incluent les films, les feuilles ou les mailles. La géométrie et la taille de l'élément de détection affectent la sensibilité et la plage de mesure du capteur.

3. Installez l'élément sensible : Fixez l'élément sensible sur la surface ou la structure de l'objet à mesurer. Il est généralement fixé à l'aide d'adhésifs ou de soudage. Assurez-vous que l'élément de détection est en contact étroit avec l'objet afin que la contrainte puisse être détectée avec précision.

4. Mesure de contrainte : lorsqu'un objet est soumis à une force externe, l'élément de détection subit une contrainte. Ces contraintes provoquent de petits changements dans la géométrie de l'élément de détection. Les capteurs à jauge de contrainte calculent la déformation d'un objet en mesurant ces minuscules changements.

5. Sortie du signal électrique : La contrainte de l'élément de détection entraînera des modifications de ses caractéristiques électriques telles que la résistance, la capacité ou l'inductance. Les capteurs à jauge de contrainte mesurent les changements dans ces propriétés électriques et les convertissent en sorties de signaux électriques. La plus courante consiste à convertir la déformation en un changement de résistance, mettant ainsi en œuvre une jauge de contrainte résistive.

6. Traitement et affichage du signal : la sortie du signal électrique du capteur à jauge de contrainte est généralement faible et doit subir une amplification, un filtrage et un conditionnement du signal pour la collecte, l'analyse et l'affichage ultérieurs des données. Les méthodes courantes de traitement du signal comprennent l'amplification du signal analogique, le traitement du signal numérique et le contrôle par microprocesseur.

La précision et la sensibilité des capteurs à jauge de contrainte dépendent de plusieurs facteurs, notamment les propriétés du matériau, la géométrie, la taille et la méthode d'installation de l'élément de détection. De plus, la température a également un impact sur les caractéristiques de déformation des matériaux métalliques, c'est pourquoi la compensation de température doit être prise en compte dans les applications.

Les capteurs à jauge de contrainte sont largement utilisés dans les domaines industriel, aérospatial, automobile, des structures de bâtiment et médical. Il peut mesurer des grandeurs physiques telles que la contrainte, la force, la pression, le poids et la déformation des objets, contribuant ainsi à assurer une surveillance, un contrôle et une protection de sécurité en temps réel.

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