Zakres kompensacji temperaturowej indukcyjnego czujnika odkształceń

• Autorzy: Nurkowski J.

Warianty tytułu

EN

The scope of temperature compensation in an inductive strain sensor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono badania, dotyczące wpływu temperatury na pomiar odkształcenia bezrdzeniowym czujnikiem indukcyjnym, w szczególności przy zmieniającej się długości czujnika, wykonanego z różnych materiałów, głównie z miedzi. Jest to kontynuacja prac nad wykorzystaniem indukcyjnego, bezrdzeniowego czujnika do pomiaru odkształceń skał w komorze ciśnieniowej aparatu GTA-10. Dotychczas wykorzystywano do tego celu tensometry elektrooporowe lub czujnik indukcyjny wykonany z wysokorezystywnej stali sprężynowej. Jednak wykonane w ubiegłym i bieżącym roku eksperymenty z zastosowaniem czujnika miedzianego współpracującego z opracowanym przez autora, zmodyfi kowanym obwodem rezonansowym wykazują, że będzie on lepszy od stalowego w pomiarach małych odkształceń, poniżej 1%. Wyznaczono rodziny charakterystyk termicznych, w zakresie około od –10 do +90°C, dla czujników o różnych długościach, wykonanych z: miedzi, stali wysoko- i niskorezystywnej oraz manganinu, a także z czujników będących kombinacją tych materiałów. Uzyskane wyniki eksperymentalne porównano z symulacjami charakterystyk termicznych w oparciu o wyprowadzone równania opisujące wpływ temperatury czujnika na częstotliwość drgań obwodu rezonansowego. Stwierdzono zadowalającą zgodność symulacji z wynikami eksperymentów. Wypracowano nowe wzory umożliwiające wprowadzanie poprawek do pomiaru odkształcenia ze względu na oddziaływanie zmiennej temperatury na czujnik pomiarowy i odniesienia w porównawczej metodzie pomiaru. Przez odpowiedni dobór parametrów obwodu rezonansowego osiągnięto małą zależność wskazań czujnika od jego temperatury, a równocześnie dużą wartość pojemności obwodu, co praktycznie eliminuje wpływ pasożytniczych pojemności połączeń na stabilność drgań obwodu rezonansowego. Uzyskane wyniki wykorzystane będą w pomiarach odkształceń, głównie ściśliwości w aparacie ciśnieniowym GTA-10 w zakresie ciśnień do 400 MPa.

EN

Testing is done to establish the influence of temperature on the results of strain measurements with a core-less inductive sensor, particularly for the variable length of the sensor made of different materials, mostly from copper. This is continuation of research work on applications of an inductive, core-less sensors designed to measure rock strains in the pressure cell of the GTA-10 device. So far strain measurements have been taken with electro-resistant strain gauges or inductive sensors made from high-resistant spring steel. Recent tests utilising a copper sensor integrated with a modified resonance circuit engineered by the author reveal it well outperforms the existing solutions in the range of low strains, below 1%. The thermal characteristics are obtained, in the range of –10 to 90°C for sensors of different length and made of copper, high- and low-resistant steel, manganite and sensors being a combination of these material components. Experimental results are compared with simulated thermal characteristics based on equations expressing the influence of the sensor temperature on vibration frequency of the resonant circuit. New correction terms are computed accordingly to account for the effects of temperature fluctuations in the sensor and those of the reference temperature in the comparative method. Control of parameters of the resistance circuit guarantees the weak dependence of vibration frequency on sensor temperature, also ensuring high capacity of the circuit, which practically mitigates for the effects of parasite connections on stability of vibrations of the resonance circuit. Results will be utilised in strain measurements, particularly in rock compressibility tests performed in the pressure cell GTA-10, operating in the pressure range up to 400 MPa.

Słowa kluczowe

PL

indukcyjny czujnik odkształcenia; termiczna kompensacja cewki indukcyjnej; generator LC; rozszerzalność termiczna

EN

inductive stress sensor; thermal compensation of the induction coil; LC generator; thermal expansion

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 14, no. 1-4
• Strony: 63--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nurkowski J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Pawłowski J.: Wzmacniacze i generatory WKŁ W-wa 1980, s. 750
• [2] Nurkowski J.: Indukcyjny czujnik odkształceń wykonany z miedzi, w zmodyfi kowanym obwodzie rezonansowy. Prace IMG PAN 2010, s. 11-25.
• [3] Nurkowski J.: Termiczne właściwości indukcyjnego, bezrdzeniowego czujnika odkształceń – teoria i praktyka. Prace IMG PAN 2011, s. 69.
• [4] Nurkowski J.: Indukcyjny przetwornik odkształcenia w układzie różnicowym. Krajowy kongres Metrologii, Gdańsk 1998r. s. 223-230.
• [5] Mizierski W., Nowaczek W.: Tablice fi zyczno-astronomiczne. Adamantan, W-wa 1995 r.
• [6] Nurkowski J., Skompensowny termicznie, bezrdzeniowy indukcyjny czujnik przemieszczania w równoległym układzie mechanicznym. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN. vol. 9, nr 1-4 (2007) s. 123-136.
• [7] Nurkowski J.: Błędy w pomiarach odkształcenia wykonywanych w komorze ciśnieniowej czujnikiem indukcyjnym. Prace IMG PAN 2005, vol. 7, s. 11.