ทฤษฎี เครื่องมือวัดแรงไดนาโมมิเตอร์ การใช้ความยืดหยุ่น

ทฤษฎี เครื่องมือวัดแรงไดนาโมมิเตอร์ การใช้ความยืดหยุ่นของโลหะ เพื่อสร้างเครื่องมือที่มีเครื่องหมายมาตราส่วน เพื่อวัดแรงเรียกว่า ไดนาโมมิเตอร์ เนื่องจากไดนาโมมิเตอร์มีหลายรูปแบบ แต่ส่วนประกอบหลักคือ แผ่นเหล็กดัดหรือความยืดหยุ่น หรือสปริงเกลียว เมื่อแรงภายนอกทำให้แผ่นเหล็กยืดหยุ่นหรือสปริงเสียรูป ตัวชี้จะถูกขับเคลื่อนให้หมุนผ่านกลไกการส่งกำลัง รวมถึงตำแหน่งที่ตัวชี้หยุดบนแป้นหมุนคือ ค่าของแรงภายนอก

มีประเภทไดนาโมมิเตอร์ ในขณะที่มาตราส่วนสปริงเป็นเครื่องวัดไดนาโมมิเตอร์ที่ง่ายที่สุด สามารถใช้ไดนาโมมิเตอร์ยกวัตถุในแนวตั้ง เมื่อสปริงไดนาโมมิเตอร์และวัตถุอยู่กับที่แสดงว่า วัตถุนั้นมีแรงสมดุลนั่นคือ แรงโน้มถ่วงและแรงตึงเป็นคู่ของแรงสมดุล เพราะขนาดเท่ากัน แรงดึงของไดนาโมมิเตอร์บนวัตถุคือ แรงและแรงปฏิกิริยาและขนาดเท่ากัน

ดังนั้นค่าที่อ่านได้คือ ความโน้มถ่วงของวัตถุที่กำลังวัด เพราะมีความเกี่ยวข้องกับแรงที่เป็นสัดส่วน เพื่อการยืดตัวของสปริง ความสมดุลของแรงบิดคูลอมบ์ แรงบิดของลวดแขวนลอย ช่วยให้นักฟิสิกส์มีวิธีการในการวัดแรงขนาดเล็กได้อย่างแม่นยำ โมเมนต์บิดเป็นสัดส่วนกับมุมบิดของลวดแขวน เพราะเกิดจากสัดส่วนกับกำลังที่ 4 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของสายกันสะเทือน

จึงเกิดการแปรผกผันกับความยาวของลวดแขวน ส่วนนั้นคือ ลวดโลหะบางๆ เนื่องจากปลายบนได้รับการแก้ไข และปลายล่างถูกระงับด้วยวัตถุหมุน ภายใต้การกระทำของแรงภายนอกเพื่อบิดลวดโลหะ หลังจากวัดมุมบิดแล้ว แรงสามารถคำนวณได้ตามกฎแรงบิด มาตราส่วนหลักการของมาตราส่วนวัดจากแรง แต่บนโลกในกรอบอ้างอิง เนื่องจากโลกถือว่าไม่เคลื่อนที่ผลของมาตราส่วนนั้นถูกต้อง

หลักการพื้นฐานของไดนาโมมิเตอร์ถูกติดตั้งบนความเสถียรสูงของแรงดันกระบอกสูบ ความไวของเซ็นเซอร์ลวดสเตนหรือเซ็นเซอร์แรงนั้น โดยทั่วไปถือว่า เป็นเซ็นเซอร์ลวดเทคโนโลยีมากกว่าเกจวัด เนื่องจากมีเสถียรภาพเป็นศูนย์มากขึ้น ความสามารถในการป้องกันการรบกวนก็จะแข็งแกร่ง

สัญญาณเอาท์พุตเป็นความถี่แทนแรงดันไฟ รวมถึงสัญญาณความถี่สามารถส่งสัญญาณได้ในระยะทางไกล โดยไม่มีการลดทอนที่ชัดเจน ซึ่งเกิดจากความต้านทานของสายวัด การเปลี่ยนแปลงความต้านทานการสัมผัส ในทางกลับกัน แม้ว่าการใช้เครื่องสายจะมีข้อดีหลายประการที่กล่าวไว้ข้างต้น เนื่องจากการออกแบบและการประมวลผลของไดนาโมมิเตอร์นั้น มีปัญหาทางเทคนิคที่ไม่เหมือนใครมากมาย

แต่มีผู้ผลิตเครื่องสายที่มีชื่อเสียงเพียงไม่กี่รายในโลกเท่านั้น ที่สามารถผลิตได้อย่างมีคุณภาพ ไดนาโมมิเตอร์เซ็นเซอร์ประเภทสตริงจำนวนมากถูกจัดเรียงอย่างสม่ำเสมอ ตามขอบของกระบอกสูบรับแรงกดแบบกลวงที่ทำจากเหล็กโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง สามารถวัดภาระที่กระทำกับกระบอกสูบ เพื่อรับแรงกดได้โดยตรง โดยเซ็นเซอร์ประเภทสตริงที่ยึดไว้

กระบอกการใช้เซ็นเซอร์หลายตัว สามารถลดหรือขจัดผลกระทบที่ไม่สม่ำเสมอหรือผิดปกติได้ เพื่อให้แน่ใจว่า การตรึงเซ็นเซอร์ที่เชื่อถือได้ การเชื่อมแบบจุดหรือเทคนิคอื่นๆ ถูกนำมาใช้ในการเชื่อมเซ็นเซอร์บนกระบอกสูบอย่างแน่นหนา เทอร์โมมิเตอร์แบบใช้ความร้อน ได้รับการติดตั้งเพิ่มเติมในกระบอกสูบ เพื่อวัดไดนาโมมิเตอร์ รวมถึงอุณหภูมิแวดล้อมในสถานที่ทำงาน

เพื่อปรับให้เข้ากับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย โดยใช้เทคโนโลยีการปิดผนึกโดยรวม ซึ่งสามารถมั่นใจได้ว่า ไดนาโมมิเตอร์ของสายยึดจะทำงานได้ตามปกติ ภายใต้แรงดันน้ำ เครื่องวัดแรงดิจิตอล ไดนาโมมิเตอร์แบบดิจิตอลใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้แก่ ยา เครื่องสำอางค์ อาหาร บรรจุภัณฑ์ รถยนต์ ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องจักร

เนื่องจากเป็นเครื่องมือวัดแรงที่ขาดไม่ได้ ในการผลิตผลิตภัณฑ์การจัดการคุณภาพ การวิจัยและพัฒนา เพราะมีไดนาโมมิเตอร์ชนิดใหม่ที่มีฟังก์ชั่น การจัดการข้อมูลที่สมบูรณ์ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่านอินเทอร์เฟซ USB สามารถทำการวัดค่าสูงสุดอย่างรวดเร็วที่ 1,000 ครั้งต่อวินาทีต่อขีดจำกัดบนและขีดจำกัดล่าง สามารถตั้งค่าเพื่อตัดสินว่า สินค้ามีคุณสมบัติ

นอกจากนี้ยังสามารถใช้ร่วมกับโครงยึดไดนาโมมิเตอร์ เพื่อให้ได้การวัดที่มีความแม่นยำสูง เครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ สามารถวัดน้ำหนักของวัตถุจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแอนะล็อกของแรงดัน หรือกระแสผ่านเซ็นเซอร์น้ำหนักที่ติดตั้งบนกลไกหลังจากขยายและกรองแล้ว เพราะจะถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลโดยตัวประมวลผล จากนั้นคำนวณสัญญาณดิจิตอล

โดยหน่วยประมวลผลกลาง การประมวลผลและฟังก์ชันอุปกรณ์ต่อพ่วง รวมถึงวงจรอินเทอร์เฟซต่างๆ ยังเชื่อมต่อกับซีพียูเพื่อการใช้งาน และสุดท้ายแสดงในรูปแบบดิจิทัลบนหน้าจอแสดงผล ไดนาโมมิเตอร์แบบเหล็กเส้นมีหลักการทำงานคือ ใช้เสียงสะท้อนความถี่ของเหล็ก ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความตึงของสตริงเหล็ก เพราะมีความสัมพันธ์พื้นฐานที่สามารถนำมาใช้ ในการวัดความหลากหลายของปริมาณทางกายภาพเช่น ความดันและอุณหภูมิ

ข้อดีของเซ็นเซอร์ลวดสั่นเหนือเซ็นเซอร์ทั่วไปคือ เอาต์พุตของเซ็นเซอร์คือ ความถี่แทนที่จะเป็นแรงดันไฟฟ้า ความถี่สามารถส่งผ่านสายไฟ สัญญาณจะไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของสายไฟ การแช่ในน้ำ ความผันผวนของอุณหภูมิ ความต้านทานการสัมผัสหรือการเปลี่ยนแปลงของฉนวน

นอกจากนี้เมื่อรวมกับการออกแบบ และการผลิตเซ็นเซอร์ลวดสั่นที่เป็นเอกลักษณ์ เซ็นเซอร์ลวดสั่นทั้งหมดมีความเสถียรในระยะยาวที่ยอดเยี่ยม เพราะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบในระยะยาว ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เซลล์แรงดันดิน ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก เนื่องจากมีรูพรุนจำนวนมากในดิน ซึ่งทำให้มีเงื่อนไขพื้นฐาน 2 ประการสำหรับการมีอยู่ของรอยแตกขนาดเล็กในดิน

ในขณะเดียวกัน จะมีความสอดคล้องกับสมมติฐานที่ว่า กลไกการแตกหักเชื่อว่า มีรอยแตกขนาดเล็กในวัสดุ ภายใต้สภาวะความตึงบางอย่าง การเชื่อมต่อเชิงโครงสร้างระหว่างอนุภาคในดินจะค่อยๆ เสียหายไปตามจุด และรอยแตกขนาดเล็กจะค่อยๆ พัฒนาเป็นรอยแตกขนาดใหญ่ ซึ่งจะนำไปสู่การแตกหักและการทำลายของดิน

ในที่สุดตาม ทฤษฎี ของกลศาสตร์การแตกหัก ความล้มเหลวของการแตกหักของวัตถุ สามารถแบ่งออกเป็น 3 ตามพื้นฐาน มันจะส่งผลต่อรอยแตกแบบเปิด โดยกล่าวคือ ความเค้นปกติตั้งฉากกับพื้นผิวรอยแตก และรอยแตกแบบเลื่อน เมื่อพื้นผิวของส่วนประกอบหรือตัวอย่างถูกตัด หากแรงเฉือนขนานกับพื้นผิวของรอยแตก

แต่ทิศทางการทำงานของมันตั้งฉากกับรอยแตกด้านบน และด้านล่างของรอยแตกจะค่อนข้างลื่น และขยายรอยแตกร้าว ความเค้นเฉือนขนานกับพื้นผิวรอยแตก ส่งผลต่อระนาบบนและล่างของรอยแตกร้าว จากนั้นขยายตัวภายใต้การกระทำของความเค้นเฉือน เกจวัดแรงดันน้ำ หลักการทำงานคือ น้ำที่มีแรงดันในรูพรุนของดินจะถูกรวบรวมเข้าไปในช่องรับแรงดันผ่านหินที่ซึมผ่านได้ เพราะสามารถทำหน้าที่กับไดอะแฟรมรับแรงดัน การโก่งตัวที่กึ่งกลางของไดอะแฟรม ทำให้เกิดความตึงกับสายเหล็ก

อ่านบทความอื่นๆที่น่าสนใจต่อได้ที่ วอลนัท การกินวอลนัทช่วยลดน้ำตาลในเลือดได้หรือไม่