146207. lajstromszámú szabadalom • Nyúlásmérőelőtét kompenzáló áramkörrel

Megjelent: I960, február 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.207. SZÁM 42. d. 3-4. OSZTÁLY — EE—492. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Nyúlásmérőelőtét kompenzáló áramkörrel Elektronikus Merőkészülékek Gyára, Budapest Feltalálók: Ebner László kutatómérnök (60%) és Bánsági László műegyetemi tanársegéd (40%), Budapest A bejelentés napja: 1957. október 18. Rendeltetésükből kifolyólag terhelésnek vagy erőhatásnak kitett szerkezetek (pl. hidak, daruk stb.) tervezésénél és használatánál nagyon fontos annak a megállapítása, hogy a fenti értelmű hatásoknak kitett e szerkezetek statikája változik-e és ha igen, hogyan. Ennek vizsgálatára szolgál az ún. nyúlásmérő, ami azon alapul, hogy a fémek villamos ellenállása mechanikus alakváltozás — pl. kereisztmetszetváitozás — esetén megváltozik. Ezt a jelenséget használja ki a mérőtechnika az úgynevezett nyúlásmérő bélyegeknél (wire resistance strain gages), amelyek valójában kis hőmérsékleti együtthatójú ellenálláshuzalok, amelyeket szigetelőlap — egy papírlemez— közbeiktatásával a mérendő testre ragasztunk. A test mechanikai alakváltozását a különleges ragasztóanyaggal teljesen körülágyazott ellenálláshuzal átveszi és villamos ellenállását ennek megfelelően megváltoztatja. A mechanikai alakváltozás és a villamos ellenállásváltozás egymással arányos, a két tényező arányszáma pedig a bélyegállandóként tekinthető nyúlási tényező (gages factor, ,,g" factor). A nyúlásmérő bélyegek ellenállásváltozása miikroohm és milliohm nagyságrendű. Ezeket az értékeket — anélkül, hogy a körben nagy áramok nem folynának (ezek ugyanis a nyúlásmérő bélyegeket annyira felmelegítenék, hogy azok elégnének) — nagy linearitású erősítéssel rendelkező hódműszerekkel lehet mérni. A hidakat általában váltófeszültségről táplálják, a thermofeszültségek és érintkezési potenciálok elkerülése céljából. A tápfeszültség váltakozásának alsó határát az iparban általában előforduló rezgések mérése szabja meg; általában 1—2 kc/s mérőfrekvenciát szoktak alkalmazni, mert így a 200— 250 c/s frekvenciájú ipari rezgések jól mérhetők. A mérési helyen a nyúlásmérő bélyegekből Wheatstöne-hidat alkotnak, amely azonban — a nyúlásmérő bélyegeknek a gyártási tűrés-előíráson bár belül maradó szórása miatt — kiegyenlítetlen. Ennek a kiegyenlítetlenségnek az elhárítására szolgálnak a hídban elhelyezett kalibrált ellenállások, amelyekről később a mérés tárgyát képező nyúlás is leolvasható. A nyúlásmérő bélyegek száma szerint különböztetünk 4 és 2 bélyeges mérés között, az előbbinél mind a négy híd-ág nyúlásmérő bélyeg, az utóbbinál azonban 2 tag a hídba épített fix huzalellenállás és csag 2 tag nyúlásmérő bélyeg. A nyúlásmérő bélyegek célszerű alkalmazása sok nehézséggel jár és ezeket az eddig alkalmazott megoldások nem hárították el. A legtöbb megoldás ugyanis csak egyetlen mérőhelyre vonatkozik, holott szinte kivételt jelent az, ha mérendő testnek csupán egyetlen pontján érdekelnek a terhelés stb. következtében fellépő feszültségek. A legkezdetlegesebb megoldás az, ha a különböző mérőhelyekhez tartozó vezetékvégeket egyszerűen átkötözgetik a mérőkészülékhez. Ez a megoldás azonban csak 2—3 mérőhelyes mérés esetén alkalmazható, bár még ilyen mérés is csak aránylag ritkán fordul elő, s ezenfelül mindig fenyeget az elkötés veszélye és a csavaros csatlakozásoknál fellépő érintkezési hiba. Gyakorlatiasabb megoldást jelent már egy kapcsoló közbeiktatása: a nyúlásmérő megfelelő kivezetéseit a kapcsoló karjára kötjük, a bélyegekhez tartozó kivezetéseket pedig a szegmensekre. De még megfelelő kapcsoló választása esetén is sok nehézséggel találjuk magunkat szemben, 2 bélyeges mérésnél különösen jelentős kérdés a kapcsoló átmeneti ellenállása, ill. annak változása. Nagy nehézséget okozott az eddigi megoldásoknál a nyúlásmérő bélyegek ellenállás-értékében fennálló eltérés. Ezt az eltérést (szórást) a gyártó cégek igen szűk tűrési határok között állapítják meg, de hídkapcsoláshan még ezek a kis eltérések is mérőhelyenként más és más kiegyenlítetlenségi feszültségeket idéznék elő és a bélyegek