Termiczne właściwości indukcyjnego, bezrdzeniowego czujnika odkształceń – teoria i praktyka

• Autorzy: Nurkowski J.

Warianty tytułu

EN

Thermal properties of a coreless induction deformation sensor – theory and practice

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowanie prezentuje wyniki kontynuacji badań nad zastosowaniem indukcyjnego, bezrdzeniowego czujnika odkształceń, wykonanego z różnych metali. Celem było uzyskanie szerokiego zakresu stabilizacji termicznej czujnika przy zachowaniu dużej pojemności obwodu rezonansowego, z którym współpracuje czujnik, co minimalizuje destabilizujący wpływ niestabilnych pojemności połączeń. W niniejszej pracy przedstawiono poprawione równania określające zależność częstotliwości drgań generatora od temperatury czujnika z nim współpracującego, dla różnych parametrów elektrycznych czujnika i obwodu rezonansowego. Analizie matematycznej poddano także układ pomiarowy złożony z badanego materiału, czujnika odkształceń i łącznika, ze względu na rozszerzalność termiczną tych elementów. Łącznik dopasowuje długość czujnika do żądanej długości bazy pomiarowej. Uzyskane formuły skonfrontowano z wynikami eksperymentów. Stwierdzono dobrą zgodność charakterystyk termicznych czujników wykonanych z miedzi i ze stali węglowej uzyskanych eksperymentalnie z wyznaczonymi na podstawie odpowiednich równań. Dokonano więc symulacji takich charakterystyk dla czujników wykonanych z brązu i mosiądzu. Stwierdzono ich potencjalną przydatność ze względu na korzystną charakterystykę termiczną i właściwości sprężyste. Wyniki dotychczasowych badań skłaniają do dalszych poszukiwań optymalnej konstrukcji czujnika, celem uzyskania zarówno dobrych parametrów elektrycznych jak i mechanicznych, przez wykonanie go przez połączenie różnych materiałów, szczególnie takich jak brąz, mosiądz, manganin oraz stal nisko i wysoko rezystywna.

EN

The article presents the results of the continued research into the ways of application of a coreless induction deformation sensor made of various metals. The research objective was to obtain a wide range of the sensor’s thermal stabilization while keeping a high capacity of the resonant circuit with which the sensor cooperates (this minimizes the destabilizing infl uence of unstable link capacities). The present paper provides some corrected formulas determining the relationship between the vibration frequency and the sensor temperature, for various electrical parameters of the sensor and the resonant circuit. Another subject of mathematical analysis was a measuring system composed of the material being tested, a deformation sensor, and an adapter/connector (?), due to thermal expansion of these elements.The adapter/connector adapts the length of the sensor to the required length of the measurement base. The obtained formulas were confronted with the results of the experiments. It was confi rmed that the thermal properties of sensors made of copper and carbon steel, obtained in the course of the experiments, and the properties determined by means of proper formulas are highly compatible. Therefore, a simulation of such properties was performed for sensors made of bronze and brass. It was found that, due to their high elastic properties, they are potentially useful. The results of the research that has hitherto been done inspire further search for an optimal construction of the sensor, in order to obtain satisfactory electrical and mechanical parameters due to combining various construction materials – in particular, copper, bronze, brass, manganin, as well as low – and high-resistant steel.

Słowa kluczowe

PL

indukcyjny czujnik odkształcenia; oscylator z obwodem rezonansowym o dużym tłumieniu; liniowa poprawka częstotliwości

EN

induction deformation sensor; high-damping oscillator with a resonant circuit; linear correction for frequency

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 13, no. 1-4
• Strony: 61--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nurkowski J.

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

Bibliografia

• [1] Nurkowski J.: Błędy temperaturowe indukcyjnego przetwornika odkształcenie-częstotliwość pracującego w oscylatorze z silnie tłumionym obwodem rezonansowym. Prace IMG PAN, 2006, s. 69.
• [2] Nurkowski J.: Indukcyjny przetwornik odkształcenia w układzie różnicowym. Krajowy kongres Metrologii, Gdańsk 1998, s. 223-230.
• [3] Mizierski W., Nowaczek W.: Tablice fi zyczno-astronomiczne. Adamantan, Warszawa 1995, s. 54.
• [4] Pawłowski J.: Wzmacniacze i generatory. WKiŁ, Warszawa 1980, s.750.
• [5] Kuta S., Krajewski G., Jasielski J.: Układy elektroniczne część II. Wydawnictwa AGH.
• [6] Nurkowski J.: Indukcyjny czujnik odkształceń wykonany z miedzi, w zmodyfi kowanym obwodzie rezonansowy. Prace IMG PAN, 2010, s. 11-25.
• [7] Nurkowski J.: Bezrdzeniowy indukcyjny sensor do pomiaru odkształceń próbek skalnych w komorze ciśnieniowej. Archiwum Górnictwa, Vol. 52 (2007), No 3, s. 311-330.