Témata
Reklama

Křemíkové tenzometry v měřicí technice mechanických veličin

Křemíkové tenzometry jsou pozoruhodné minimálními rozměry a hmotností. Nacházejí přímé využití i při měření povrchových deformací konstrukčních materiálů ve strojírenství a v dalších oborech, například v lékařství. Práce s křemíkovými tenzometry je z řady důvodů obtížnější než s tenzometry kovovými.

Americký fyzik C. S. Smith objevil v roce 1954 piezorezistenci - výraznou závislost měrného elektrického odporu monokrystalu germania a křemíku v určitých krystalografických směrech na deformaci. Křemíkové tenzometry založené na využití piezorezistentního jevu jsou aplikovány v senzorech mechanických veličin pro měření s vysokou citlivostí a dostatečnou přesností ve velkém frekvenčním rozsahu.

Reklama
Reklama
Reklama
Dvojice křemíkových tenzometrů z produkce VTS Zlín, nalepených na deformačním členu

Princip a hlavní technické parametry

Vlastnosti křemíkových tenzometrů

ooo o79

Porovnávání křemíkových a kovových tenzometrů

Aplikace křemíkových tenzometrů ve snímačích mechanických veličin

  • existují případy, kdy objekt nemůže být při měření zatěžován senzorem s větší hmotností, protože by změnil jeho funkční parametry;
  • využití metrologických a fyzikálních vlastností křemíkových tenzometrů umožňuje zdokonalit funkční parametry řady lékařských přístrojů a nástrojů, například v operační technice;
  • stroje s velmi vysokými otáčkami (např. 30 000 min-1) produkují parazitní síly velmi vysokých frekvencí, které lze například s pomocí senzorů parametrů mechanického kmitání s velmi vysokou vlastní frekvencí změřit a zpravidla jednoduchými úpravami snížit na přijatelnou mez;
  • pro řízení více automatizovaných procesů je nejvhodnější měřicí signál křemíkového tenzometru nebo senzoru s křemíkovými tenzometry vzhledem k vysoké citlivosti, dostatečné přesnosti, dlouhodobé životnosti a minimálním rozměrům.
  • Senzory s křemíkovými tenzometry i samotné tenzometry jsou napájeny stejnosměrným nebo střídavým proudem. Současné zesilovače umožňují přesně měřit signály řádu 10-6 V, takže chyby elektroniky jsou zanedbatelné.V posledních letech bylo zjištěno zkoumáním nestabilit přesných snímačů sil, že jejich hlavním zdrojem není elektrický měřicí obvod s tenzometry ani tmel, ale dopružování materiálu měřicího členu. Je velmi pravděpodobné, že vývojem materiálu optimálních vlastností pro měřicí členy snímačů mechanických veličin a optimální úpravou povrchu pro přitmelení tenzometrů mohou být v porovnání se současným stavem dosaženy podstatně příznivější metrologické a životnostní parametry. Vzhledem k velkému významu senzorů s křemíkovými tenzometry i ve vojenské technice v současné době ve světě probíhá nákladný výzkum materiálu měřicího členu zaměřený na docílení jeho optimálních vlastností, které by měly zvýšit spolehlivost, přesnost a citlivost měření.Výrobou křemíkových tenzometrů se zabývají tyto nejvýznamnější firmy: v USA Kulite Semiconductor Products, v Japonsku Kiova, v Evropě Philips, Siemens. V České republice vyrábí křemíkové tenzometry a některými jejich aplikacemi se zabývá VTS Zlín.

    Ing. Jiří Černohorský, DrSc.

    cernohorsky.jiri@gmail.com

    Reklama
    Vydání #1,2
    Kód článku: 70102
    Datum: 07. 02. 2007
    Rubrika: Inovace / Měření
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Kontrola rotačních součástek v sériové výrobě

    Hřídelové a kotoučové součástky patří k nejrozšířenějším ve strojírenství. S nástupem elektromobility jejich podíl zřejmě ještě poroste. Sériová výroba běžně pracuje v sekundovém taktu, a stejně tak rychlá musí být nově i kontrolní technika. Stoprocentní kontrola se již stává samozřejmostí.

    Měření v rámci celého výrobního řetězce

    Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

    Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

    Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

    Související články
    Plováčkové průtokoměry na olej

    Výrobou přístrojů pro polní instrumentaci se dlouhodobě a úspěšně zabývá celosvětově působící společnost Kobold Messring. Do jejího hlavního programu patří průtokoměry, teploměry, hladinoměry a tlakoměry.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

    Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

    Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

    Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

    Měřicí přístroje pro efektivní výrobu

    Jestliže jsou nástroje přesně zaměřeny a seřízeny ještě před samotným obráběním mimo obráběcí stroj, lze následně zkrátit vedlejší neproduktivní časy na stroji a zvýšit tak celkovou efektivitu výroby. Přístroje pro měření a seřizování nástrojů mohou v samotném procesu třískového obrábění zajistit zvýšení produktivity až o 25 %, a to při velmi dobrém poměru cena/výkon. Úspěšné obrábění tedy vyžaduje nejen výkonné stroje, ale i přesně seřízené nástroje.

    Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

    Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

    Jak dokonale měřit průtok

    Pro měření průtoků v průmyslových závodech nebo pro testování složení protékající tekutiny dnes existuje řada snímačů průtoku a průtokoměrů, které lze použít v nejrůznějších pracovních prostředích. Mnohé z nich pocházejí z dílny společnosti Kobold Messring GmbH.

    Konfirmace měřidel

    Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

    Optický CMM skener

    Firma Creaform letos v dubnu představila nový model 3D skeneru MetraScan 3D, který díky svým inovacím a parametrům nastavuje nový standard v oblasti metrologie a laserového 3D skenování.

    Střípky ze svátku metrologie

    Ještě před letošním svátkem metrologů, jenž se slaví 20. května, se konala tradiční metrologická událost světového rozsahu – veletrh Control v německém Stuttgartu.

    Multisenzorová souhra - měřicí stroje s pevným portálem

    Po mnoho let se souřadnicové měřicí stroje společnosti Werth Messtechnik GmbH osvědčují při měření s více snímači umístěnými na dvou nezávislých osách. Nebezpečí kolize mezi snímačem a obrobkem se tak podstatně sníží, protože senzory, které nejsou používány, jsou zasunuty.

    Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

    Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit