Müqavimətli Deformasiya Cihazlarının Seçilmə Üsulu

Müqavimətli deformasiya cihazları (deformasiya cihazları adlanır) konstruktiv elementlərin mexaniki gərginliyini müqavimət dəyişikliyinə çevirmək üçün nəzərdə tutulmuş əsas həssas komponentlərdir və yük hüceyrələrində, qüvvə sensorlarında, konstruksiya sağlamlığının monitorinqində, kosmik texnologiyalarda testləşdirmə sahəsində geniş istifadə olunurlar. Onların seçilməsi ölçmə sisteminin dəqiqliyini, sabitliyini və xidmət ömrünü birbaşa təyin edir. Əsas məntiq "deformasiya xarakteristikası ilə iş şəraiti arasında iki tərəfli uyğunluqdur" — parametrlərin artıqlığından yaranan xərclərin itirilməsindən qaçınmaq və performans çatışmazlığı səbəbindən ölçmənin uğursuzluğunu qarşısını almaq. Aşağıda texniki parametrləri, mühitə uyğunlaşmanı və praktik vacib məqamları birləşdirən tam proses seçimi metodu verilmişdir ki, bu da dəqiq seçimə kömək edir.

Addım 1: Əsas Ölçmə Tələblərini və Tətbiq Sahələrini Müəyyənləşdirmək (Seçimin Şərti)

Seçimdən əvvəl sonrakı parametrlərin seçimi üçün əsas olan "hansı gərginliyin ölçülməsi, hansı şəraitdə ölçülməsi və necə quraşdırılması"nın müəyyənləşdirilməsi tələb olunur və bu, yüksək performanslı parametrlərin kor-koranə təqibi qarşısını alır.

1. Əsas Ölçmə Tələblərinin Təyini

• Gərginlik növü və həddi: Ölçülən komponentin gərginlik xarakteri (konstruktiv daimi çəki deformasiyası kimi statik gərginlik, mexaniki vibrasiya gərginliyi kimi dinamik gərginlik) və maksimum gərginlik dəyəri aydınlaşdırılmalıdır və 1,2~1,5 dəfə təhlükəsizlik aralığı nəzərdə tutulmalıdır. Nümunə: Əgər faktiki maksimum gərginlik 1000με olarsa, 1200~1500με həddinə malik tenzorezistor seçilməlidir; dinamik gərginlik (məsələn, təsir yükü) üçün anlık keçid yüklənməsi səbəbilə həssas torun zədələnməsini qarşısını almaq üçün 1,5~2 dəfə təhlükəsizlik əmsalı nəzərdə tutulması tövsiyə olunur.
• Dəqiqlik tələbi: Bu keyfiyyət üzrə monitorinq (məsələn, konstruktiv çatların erkən xəbərdarlığı), miqdarı analiz (məsələn, sensor kalibrləmə) yoxsa dəqiq ölçmə (məsələn, laboratoriya stres testi) üçün nəzərdə tutulub? Məsələn, yük hüceyrələri üçün deformasiya mühərriklərinin həssaslıq xətasının ±0,1%-ni təmin etməsi tələb olunur, struktur sağlamlığının monitorinqi xətanın ≤±0,5% olması ilə kifayətlənir və laboratoriya dəqiqliyi ölçməsi isə ≤±0,05% tələb edir.
• Qüvvənin istiqaməti: Komponent bir istiqamətli qüvvəyə (məsələn, konsol kirişin əyilməsi), iki istiqamətli qüvvəyə (məsələn, müstəvi gərginlik halında olan mexaniki hissələr) yaxud çoxistiqamətli qüvvəyə (məsələn, mürəkkəb struktur düyünləri) məruz qalır? Bir istiqamətli qüvvə üçün monooslu deformasiya mühərrikləri, iki və ya çox istiqamətli qüvvələr üçün isə biaxial (düz bucaqlı, deformasiya rosetkası) və ya çoxoslu deformasiya mühərrikləri seçilməlidir.
• Ölçmə tezliyi: Dinamik ölçmə üçün gərilmə siqnalının tezlik diapazonu aydınlaşdırılmalıdır. Gərilmə ölçmə cihazının cavab tezliyi ölçülmüş siqnal tezliyindən ≥3 dəfə çox olmalıdır (siqnalın distorsiyasını qarşısını almaq üçün). Nümunə: 50 Hz rəqsi gərilməni ölçmək üçün ≥150 Hz cavab tezliyinə malik gərilmə ölçmə cihazı seçilməlidir.

2. Quraşdırma və konstruktiv şərait

• Komponentin səthi xüsusiyyətləri: Komponentin səthi müstəvi, əyri (əyrilik radiusu nə qədərdir) və ya xüsusi formaya malikdir? Folqa tipli elastik gərilmə ölçmə cihazları əyri komponentlər üçün yararlıdır və kiçik əyrilik radiusu (≤10 mm) üçün qısa lövhə uzunluğuna malik gərilmə ölçmə cihazları tələb olunur; qaba səthlər üçün əsas materialın yapışqanlığı güclü olan tiplər daha uyğundur.
• Quraşdırma sahəsi: Komponentlərin dar sahələri (dəqiq hissələrin fasikaları kimi) üçün miniatür deformasiya məftilləri (torun uzunluğu ≤2 mm) tələb olunur və böyük ölçülü komponentlər üçün deformasiyanın bərabərliyinə uyğun olaraq orta və uzun torlu deformasiya məftilləri seçilməlidir.
• Quraşdırma metodu: Otaq temperaturunda yapışdıraraq quraşdırma, yüksək temperaturlu lehimləmə ilə quraşdırma və ya müvəqqəti yapışdırma? Yüksək temperaturlu şərait üçün lehimlənə bilən deformasiya məftilləri tələb olunur, müvəqqəti monitorinq üçün isə maqnitötürən tipli deformasiya məftillərindən istifadə edilə bilər.

3. Ekoloji iş şəraiti

• Temperatur həddi: İş mühitinin normal temperatur (-20 ℃~60 ℃), orta temperatur (60 ℃~200 ℃), yüksək temperatur (200 ℃~1000 ℃) və ya aşağı temperatur (＜-20 ℃) aralığını dəqiqləşdirin. Deformasiya məftilinin temperatur kompensasiyası həddi faktiki temperaturu tamamilə əhatə etməlidir ki, temperatur sürüşməsinin doğruluğa təsiri qarşısını almaq mümkün olsun.
• Orta mühit: Nəmlik (məsələn, su altı, nəmli istehsalat sahələri), korroziya (məsələn, turşu-qələvi qazlar, kimyəvi sahələrdə neft çirklənməsi), toz və ya güclü radiasiya mövcuddur? Nəmli mühit üçün sukeçirməz deformasiya ölçən cihazlar tələb olunur, korroziyaya davamlı mühitlər üçün isə korroziyaya davamlı materiallar (məsələn, nikel-xrom ərintili torlar, poliimid əsaslar) tələb olunur və bu, möhürləmə ilə birləşdirilməlidir.
• İnterferens faktorları: Güclü elektromaqnit interferensiyası (məsələn, mühərrik yaxınlığında, yüksək gərginlikli avadanlıq) və ya vibrasiya təsiri mövcuddur? Güclü interferensiya şəraitində ekranlaşdırılmış qatı olan deformasiya ölçən cihazlar, vibrasiya təsiri olan hallarda isə əsas və yapışqanların möhkəmliyi yaxşı olan tiplər tələb olunur.

Addım 2: Əsas texniki parametrlərin seçilməsi (Tələblərlə dəqiq uyğunlaşma)

Tələblər aydınlaşdırıldıqdan sonra deformasiya ölçən cihazın əsas texniki parametrlərinə diqqət yetirin — bu, seçimin əsas mərhələsidir və birbaşa ölçü performansını müəyyən edir.

1. Həssas Şəbəkənin Əsas Parametrləri (Əsas Ölçmə Performansının Müəyyənləşdirilməsi)

• Müqavimət dəyəri: Deformasiya məftillərinin ənənəvi müqavimət dəyəri 120Ω-dır (əksər deformasiya məftilləri ilə uyğundur, ən çox universal çeşiddir), həmçinin 350Ω və 1000Ω kimi variantlar mövcuddur. Yüksək müqavimətli deformasiya məftilləri aşağı enerji sərfiyyatlı sistemlər üçün uyğundur və sənaye sahəsində 120Ω-luq deformasiya məftilləri ən yüksək sərfəlilik nisbətinə malikdir. Seçim zamanı deformasiya məftilinin müqavimət dəyərinin deformasiya məftilinin giriş müqaviməti ilə uyğun gəldiyinə əmin olun (meyl ≤±5%) ki, siqnalın zəifləməsi qarşısını almaq üçün.
• Ölçü faktoru: Gərginlik və müqavimət dəyişməsi arasındakı mütənasib münasibəti göstərir (ənənəvi qiymət 2,0±0,02), bu da gərginlik dəyərini hesablamaq üçün əsas parametrdir. Seçim zamanı xüsusilə ölçü faktorunun yaxşı ardıcılığa malik olan deformasiya ölçüləri üstünlük təşkil etməlidir (dəstə dəyişkənliyi ≤±1%), bir körpüdə birdən çox sensor istifadə olunduqda (məsələn, yük hücresinin tam körpü sxemi) zəif ardıcılın artmasına səbəb olur ölçüm səhvləri.
• Şəbəkə uzunluğu və şəbəkə eni: Şəbəkə uzunluğu deformasiya ölçüsünün "orta hesabla ölçmə aralığını" müəyyən edir. Kiçik şəbəkə uzunluğu (0,2~2 mm) lokal gərginliyin ölçülməsi üçün uyğundur (məsələn, çatların uc nöqtələri), orta şəbəkə uzunluğu (3~10 mm) ənənəvi komponentlər üçün, böyük şəbəkə uzunluğu (10~100 mm) isə kiçik gərginlik gradientinə malik böyük ölçülü komponentlər üçün uyğundur. Şəbəkə eni komponentin təsir istiqamətinə uyğun gəlməlidir: bir istiqamətli yükləmə üçün dar şəbəkə eni, iki istiqamətli yükləmə üçün isə geniş şəbəkə eni və ya rosetka tipli deformasiya strukturu tələb olunur.
• Həssas tor materialı:
  • Mis-nikel ərintisi (Constantan): Normal temperatur şəraitində (-20℃~150℃) istifadəyə uyğundur, kiçik temperatur əmsalına və yaxşı sabitliyə malikdir, yük hüceyrələri və konstruktiv monitorinq üçün uyğundur;
  • Nikel-xrom ərintisi (Karma): Orta və yüksək temperatur şəraitində (-50℃~400℃) istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur, yüksək həssaslığa malikdir, mühərrik və yüksək temperaturlu kəmərlərin monitorinqi üçün uyğundur;
  • Platina-iridium ərintisi: Yüksək temperatur şəraitində (400℃~1000℃) istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur, güclü korroziyaya davamlılığa malikdir, kosmik texnika və metallurgiya avadanlıqları üçün uyğundur;
  • Yarımkeçirici materiallar: Çox yüksək həssaslıq (metallardan 50~100 dəfə çox), lakin zəif temperatur sabitliyi, laboratoriya dəqiqlik ölçmələri üçün uyğundur.

2. Substrat və yapışdırıcı parametrləri (Mühitə uyğunluğu təyin edir)

• Substrat materialı:
  • Kağız substrat: Aşağı qiymətli, yapışdırılması asandır, normal temperatur və quru mühitdə (≤60℃) istifadəyə uyğundur, məsələn, mülki avadanlıqların müvəqqəti monitorinqi üçün;
  • Fenol formaldehid reçinəsi yastığı: 120℃ istiliyə davamlılıq, yaxşı yağyağ keçirməzlik, sənaye maşınlarında istifadəyə uyğundur;
  • Polimidlər yastığı: 250℃ istiliyə davamlılıq, korroziyaya və suya davamlılıq, kimyəvi maddələrlə, nəmli və orta yüksək temperaturlu şəraitdə istifadəyə uyğundur;
  • Keramik yastıq: 1000℃-dən yuxarı istilik davamlılığı, yüksək temperaturlu sobalar və aviaviatorlar kimi ekstremal şərait üçün uyğundur.
• Yapışdırıcı növü: Yastıq materialı və iş temperaturuna uyğun olmalıdır. Normal temperatur şəraitində siyanokrilat əsaslı (tez quruyan) yapışdırıcılar, orta temperaturda epoksi reçinə əsaslı (150℃-yə qədər istilik davamlılığı) və yüksək temperaturda 500℃-dən yuxarı istilik davamlılığı olan qeyri-üzvi yapışdırıcılar seçilməlidir. Yapışdırıcının sürüşmə möhkəmliyi ≥2MPa olmalıdır ki, deformasiya ölçmə cihazı yerindən çıxmasın.

3. Temperatur kompensasiyası parametrləri (Ölçmə sabitliyinin təmin edilməsi)

• Temperatur kompensasiya metodu:
  • Öz-əvəzolunan deformasiya ölçən cihazlar: Həssas tor materiallarının seçilməsi ilə temperaturdan dolayı müqavimət dəyişikliyi komponentin istilik genişlənməsi hesabına aradan qaldırılır, tək materiallı komponentlər üçün (məsələn, polad, alüminium) uyğundur, quraşdırılması asandır və sənaye sahələrində üstünlük təşkil edir;
  • Deformasiya ölçən cihazın kompensasiyası: İşçi cihazlarla eyni modeldə olan əlavə deformasiya ölçən cihazlar gərginlik olmayan eyni komponentlərə yapışdırılır və temperatur xətaları dövrələr vasitəsilə aradan qaldırılır, mürəkkəb temperatur sahələri və ya çoxmateriallı komponentlər üçün uyğundur.
• Temperatur kompensasiyası diapazonu: Həqiqi iş temperatur aralığını əhatə etməlidir. Nümunə: -10℃~80℃ şəraitində olan istehana şəraitində temperatur rezervini nəzərdə tutmaq üçün -20℃~100℃ kompensasiya diapazonlu deformasiya ölçən cihaz seçilməlidir.

4. Quruluş və Naqil Parametrləri (Quraşdırmanı və Siqnal Ötürülməsini Müəyyən Edir)

• Deformasiya ölçən cihazın quruluşu:
  • Bir oxlu deformasiya məftilləri: Bir istiqamətli qüvvə şəraitində (konsol kirişlər, gərginlik çubuqları kimi) sadə konstruksiya və aşağı qiymət üçün nəzərdə tutulmuşdur;
  • İki oxlu deformasiya məftilləri (düz bucaqlı deformasiya məftilləri): İkioxlu qüvvə şəraitində (müstəvi gərginliyi elementləri kimi) iki şaquli istiqamətdə eyni zamanda deformasiyanı ölçməyə imkan verir;
  • Deformasiya rölyefləri (45°, 60°): Çoxistiqamətli qüvvə şəraitində (konstruktiv düyünlər, mürəkkəb hissələr kimi), əsas deformasiya və əsas gərginlik istiqamətini hesablamağa imkan verir, gərginlik analizi üçün uyğundur.
• Nəzarət kabellərinin xüsusiyyətləri: Kabellərin materialı adətən gümüşlə örtülmüş mis naqillərdir. Normal temperatur şəraitində PVC izolyasiyalı kabellər, yüksək temperatur şəraitində isə PTFE izolyasiyalı kabellər seçilməlidir. Kabel uzunluğu ölçü məsafəsinə uyğun olmalıdır. Uzaq məsafəli ötürmə üçün (>10 m) elektromaqnit müdaxiləsini aradan qaldırmaq üçün ekranlı kabellər tələb olunur.

Addım 3: Şəraitə uyğunlaşma və səhv seçimlərin qarşısının alınması

Müxtəlif tətbiq sahələrinin xüsusiyyətlərinə əsasən deformasiya ölçən cihazları seçin və ölçmə sisteminin sabitliyini və etibarlılığını təmin etmək üçün yayılmış seçim səhvlərindən çəkinin.

1. Tipik Ssenariyə Göre Seçim Nümunələri

2. Yaygın Seçim Səhvləri və Onlardan Çəkindiyi Üsullar

• Səhv 1: Yalnız sensor faktoruna diqqət etmək və eynilikə riayət etməmək — bir körpüdə bir neçə sensor istifadə olunduqda, tək bir sensorun sensor faktoru standart tələbləri ödəsə belə, böyük partiyada meyillilik (>±1%) körpüdə tarazsızlığa və ölçmə səhvinin kəskin artmasına səbəb olur. Qarşısının alınması: Təchizatçıdan eyni partiyadan olan deformasiya sensorları üçün sensor faktoru test hesabatlarını tələb edin və meyilliği ±0.5%-dən yuxarı olmamağı təmin edin.
• Səhv 2: Şəbəkə uzunluğu ilə deformasiya gradienti arasındakı uyğunsuzluq — çatlaq uc kimi lokal deformasiya toplanma sahələrində böyük şəbəkə uzunluğuna malik tenzometrlərin seçilməsi, ölçülən dəyərlərin "ortalamasına" səbəb olacaq və həqiqi deformasiyanı əks etdirə bilməyəcək. Qarşısının alınması: Böyük deformasiya gradientinə malik sahələrdə 2 mm-dən az və ya bərabər şəbəkə uzunluğu, bərabər deformasiyaya malik sahələrdə isə 5~10 mm şəbəkə uzunluğu seçin.
• Səhv 3: Temperatur kompensasiyası ilə detalların materialı arasındakı uyğunluğun nəzərə alınmaması — alüminium detallarda polad üçün kompensasiya edilmiş tenzometrlərin istifadəsi, istilik genişlənmə əmsallarındakı fərqlərə görə ciddi temperatur xətalarına səbəb olacaq. Qarşısının alınması: Detalın materialına (polad, alüminium, mis və s.) uyğun öz-özünə kompensasiya edən, müvafiq kompensasiya tipli tenzometrlər seçin.
• Səhv 4: Mühit adaptasiya parametrləri ilə "kifayət qalma" — nəmli mühitdə, möhürlənməmiş adi kağız substratlı deformasiya ölçən cihazların seçilməsi qısa müddətdə nəm səbəbindən substratın xarab olmasına səbəb olacaq. Qarşısının alınması: Mühit şəraitinə görə (nəmli/korroziv/yüksək temperatur) uyğun substrat materiallarını seçin və lazım olduqda su keçirməyən möhürleyici təbəqələr əlavə edin.

Addım 4: Praktiki Seçim üçün Əlavə Qeydlər

• Köprü uyğunluğu: Bir neçə sensor tam köprü/yarım köprü sxemini əmələ gətirdikdə, deformasiya ölçən cihazların müqavimət dəyərinin, ölçü faktorunun və temperatur xarakteristikalarının eyni olması təmin edilməlidir. Köprü səhvlərini azaltmaq üçün eyni partiyadan seçim etmək tövsiyə olunur.
• Kalibrasiya tələbləri: Ticarət hesablaşmalarında (məsələn, yük hüceyrələrində) və ya yüksəq dəqiqlikli ölçmələrdə istifadə olunan deformasiya ölçən cihazlar üçün izlənə bilən markaları seçin və məhsulların metroloji sertifikasiyasından keçdiyinə əmin olun ki, sonradan sistem kalibrləməsi asanlaşsın.
• Quraşdırma prosesinin uyğunlaşdırılması: Əyri komponentlər üçün, əvvəlcədən deformasiya ölçmə cihazının əyilmə xüsusiyyətlərini təsdiqləyin (əyilmə radiusu ≤ komponentin əyri radiusu). Qaynaq olunan deformasiya ölçmə cihazları üçün uyğun qaynaq avadanlığı və prosesi seçilməlidir.
• Təchizatçı dəstəyi: Texniki dəstək verən təchizatçıları üstünlükli seçin. Komponent materialı, yüklənmə şəraiti və ekoloji parametrlər barədə məlumat verərək daha dəqiq seçim tövsiyələri əldə edin və ayrıca seçimlərdə baş verə biləcək səhvlərdən qaçının.

Xülasə: Müqavimət Deformasiya Ölçmə Cihazının Seçilməsinin Əsas Məntiqi

Müqavimət strain cihazının seçimində məqsəd "tələb dekompozisiyası → parametr uyğunlaşdırılması → senariyin yoxlanılması" döngüsünü tamamlamaqdır: əvvəlcə "strain diapazonu, dəqiqlik, mühit və quraşdırma"nın dörd əsas tələbini dekompozisiya etmək, sonra həssas tor, substrat və temperatur kompensasiyası kimi əsas parametrləri hədəfli şəkildə uyğunlaşdırmaq və nəhayət, seçimin düzgünlüyünü konkretna nümunələr üzərindən və səhvlərin qarşısını almaqla yoxlamaq.

Əgər seçimlə bağlı şübhələriniz varsa, tedarikçiyə aşağıdakı məlumatları təqdim edə bilərsiniz: ① Komponent materialı və təsir növü (bir oxlu/iki istiqamətli); ② Maksimum strain dəyəri və dəqiqlik tələbi; ③ İş temperaturu və mühit şəraiti; ④ Quraşdırma sahəsi və metodu. Bu məlumatlarla tedarikçi tez bir zamanda uyğun modeli müəyyən edə bilər.