Czujniki tensometryczne, zwane często czujnikami siły lub po prostu tensometrami, to urządzenia, o których powinien wiedzieć każdy technik. Są one bowiem podstawą wszelkiego rodzaju sprzętu do dokonywania pomiarów wagi, ale też naprężeń czy sił ściskających. Mogą one również – w połączeniu z innymi elementami – służyć do pomiaru takich wielkości jak ciśnienie oraz przyspieszenie. 

Jakie rodzaje tensometrów wyróżniamy? Na jakiej zasadzie działają czujniki siły i gdzie znajdą one zastosowanie? Opisujemy wszystko w poniższym artykule.

Rodzaje tensometrycznych czujników siły

Obecnie najczęściej korzysta się z tensometrów oporowych. Takie rozwiązanie niesie ze sobą wiele zalet – takie czujniki wyróżniają się dużą czułością i dokładnością, są niewielkie, a przy tym odporne na wstrząsy. Ponadto świetnie sprawdzają się podczas pracy w wysokiej temperaturze, a także na zakrzywionych powierzchniach. 

Jednak do różnych urządzeń konieczne są czujniki siły o różniącej się budowie. Wśród tensometrów oporowych najczęściej wyróżnić możemy:

  • tensometr wężykowy – elementem kluczowym jest w tym przypadku drut rezystancyjny w formie wężyka, do którego przyłączona jest folia lub papier;
  • tensometr kratowy – w takim czujniku tensometrycznym druty ułożone są w sposób równoległy i przymocowane za pomocą miedzianej taśmy i lutu cynowego;
  • tensometr foliowy – jest to najczęściej wykorzystywany typ tensometrów; wykonane jest on z metalowej folii o grubości poniżej 0,025 mm oraz nośnej podkładki.

Nieco rzadziej wykorzystywane są również tensometry półprzewodnikowe.

Jak działa czujnik tensometryczny?

Praca tensometrycznych czujników siły opiera się na zjawisku zmiany oporności elektrycznej przewodnika. Element kluczowy tensometrów (drut oporowy lub folia) naklejany jest na materiał odkształcający się pod wpływem danych sił czy momentów. W ten sposób najważniejsza część czujnika odkształca się podobnie jak element, do którego została ona przymocowana. Po odnotowaniu tych zmian, można wyznaczyć wartość naprężenia – na przykład korzystając z prawa Hooke’a.

Jeśli zaś chodzi o budowę układów, tensometryczne czujniki siły często wykorzystuje się w tzw. mostku Wheatstone’a. Składa się on z czterech gałęzi i czterech elementów: tensometru, tensometru kompensacyjnego (równoważy on czynniki uboczne), a także dwóch oporników. 

 

Zastosowanie czujników tensometrycznych

Opisywane przez nas urządzenia znajdują swoje zastosowanie nie tylko w sferze fizycznej. Wykorzystywane są one nawet do przedmiotów użytku domowego. Podstawowym urządzeniem wykorzystującym właściwości tensometrów jest waga elektroniczna. Czujniki siły pojawiają się również w przemyśle automatyki – m.in. w platformach najazdowych, mierzących ciężar pojazdów. O konkretnym zastosowaniu poszczególnych tensometrów decyduje jednak ich budowa, materiały w nich zastosowane, tolerowane obciążenie oraz temperatura pracy.