Предлагаемые датчики механических величин предназначены для решения широкого круга задач потребителя. Например:
Определение механических характеристик воздействия, которому подвергаются исследуемые объекты;
Выдача оценки состояния для оценки состояния этих объектов;
Долговременный мониторинг объектов в процессе эксплуатации;
Поскольку число таких задач чрезвычайно велико, и они возникают практически во всех областях техники, описать все возможные области применения предлагаемого товара не представляется возможным. В этой статье мы рассмотрим лишь некоторые из них.
Применение в аэрокосмической промышленности
Космические аппараты, функционирующие на околоземных орбитах, подвержены воздействию ряда неблагоприятных факторов космического пространства. Всевозможные воздействия, испытываемые космическим аппаратом, могут привести к различным по своему характеру последствиям, возникает необходимость в размещении на борту специальной системы регистрации такого рода воздействий.
Cистема должна обладать определенным набором характеристик, таких как чувствительность, избирательная способность, быстродействие, информативность и надежность. Задание требований к характеристикам системы производится с учетом типа, назначения, срока существования и конструктивно-компоновочных особенностей летательного аппарата.
Одной из основных проблем в области прочности современных летательных аппаратов является обеспечение ресурса и их конструкций. Для достижения высоких характеристик усталости и живучести поводятся обширные исследования.
Идентификация природы источника упругих возмущений на борту предполагается осуществлять по частотному признаку с использованием тензорезисторов. Тензорезисторы и тензодатчики применяются для исследования следующих величин:
долговечность, скорость роста усталостных трещин и остаточная прочности;
характеристик усталости и трещиностойкости основных конструкционных материалов, в том числе и при повышенных температурах;
прочность, усталость и живучесть элементов из композитных материалов с учетом климатических воздействий.
Применение в моторосторении (двигателестроении)
Усилия, возникающие от действия сил давления газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, передаются шпилькам или болтам крепления головки блока цилиндров. При этом датчик напряжений (в нашем случае - тензорезистор) воспринимает те же самые усилия, преобразуя их в электрический сигнал.
Таким образом, тензорезисторы в двигателях внутреннего сгорания методом косвенного индицирования могут использоваться для исследования рабочего процесса двигателей, автоматизации управления рабочим процессом и режимом работы двигателя, для проведения экспертизы технического состояния двигателя внутреннего сгорания в стендовых и эксплуатационных условиях. Использование тензорезисторов позволяет оперативно и точно получать информацию о техническом состоянии двигателей любого типа: дизельных и с искровым зажиганием, судовых, тепловозных, автомобильных.
Применение в строительстве
В строительстве тензорезисторы могут быть использованы для экспериментального исследовании прочностных и деформационных свойств бетона и др. строительных материалов при изгибе.
Делается это следующим образом. На образцах выбирают грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе нагружения, и растягиваемую поверхность, на которую должен быть наклеен тензорезистор, и отмечают места опирания, передачи усилий и наклейки тензорезисторов согласно схеме нагружения опытного образца. Далее по торцу балки в середине пролета для определения распределения деформаций по высоте сечения наклеиваются тензорезисторы. Так же тензорезисторы наклеивают в нижней растянутой грани для определения момента трещинообразования. Тензорезисторы подсоединяют к измерительной системе.
В результате исследований по показаниям тензорезисторов можно построить зависимости рас-пределения деформаций по высоте сечения в зависимости от нагрузки.
Помимо перечисленных применений, тензорезисторы на SmS могут быть использованы для измерения и долговременного мониторинга напряженного состояния бетонных конструкций при размещении их внутри конструкций при ее заливки бетоном в процессе изготовления.
Применение в нефтяной и газовой промышленности
Тензорезисторы нашли широкое применение в области оборудования для добычи нефти и газа. Одним из осложнений, отмечаемых при эксплуатации нефтяных и газлифтных скважин, является проявление пульсаций рабочего и буферного давлений. Причина пульсаций заключается в несогласованности работы пласта и подъемника, что обусловлено как техническим состоянием оборудования скважин, в частности неисправностью газлифтных клапанов и т.д., - так и геологической характеристикой пласта, в частности неустановившегося движения флюида. Указанные факторы приводят к изменению забойного давления во времени и, как следствие возникновению пульсаций. Следует отметить, что пульсационный режим в скважинах возможен также при накоплении в подъемных трубах скважины песка. Для измерения рабочего и буферного давлений как раз и используются предлагаемые нами тензорезисторы.
В трубопроводах применяются разнообразные датчики давления газов и жидкостей. Все они могут быть изготовлены на основе SmS тензорезисторных мембранных датчиков. Также тензорезисторы применяются для исследования напряженного состояния трубопроводов и контроля параметров добывающего оборудования.