Tensometr został wynaleziony przez Edwarda E. Simmonsa i Arthura C. Ruge'a w 1938 roku. Wynalazek ten doprowadził do pomiaru znacznego obciążenia różnych struktur. Tensometr to rodzaj czujnika używane w wielu różnych zastosowaniach do pomiaru odkształcenia obiektu. Jest to podstawowe narzędzie geotechniczne, które określa odkształcenia w szeregu konstrukcji, takich jak tunele, podziemne wgłębienia, budynki, mosty, beton, tamy murowane, osadzenie w gruncie / betonie itp. Oto wszystko, co czytelnik może wiedzieć o tensometrze, w tym zasada działania, charakterystyka i zastosowania.
Co to jest tensometr?
Definicja: Tensometr jest jednym z najważniejszych urządzeń stosowanych w inżynierii geotechnicznej do pomiaru naprężeń na różnorodnych konstrukcjach. Przyłożenie siły zewnętrznej spowodowałaby zmianę rezystancji tensometru.
tensometr
Podstawowa konstrukcja miernika ma izolujący elastyczny podkład wspierający strukturę folii metalowej. Ta metalowa cewka jest przyklejona do cienkiego podkładu zwanego nośnikiem, a cały układ jest przymocowany do przedmiotu za pomocą odpowiedniego kleju. Ponieważ obiekt jest zdeformowany pod wpływem siły, nacisku, ciężaru, napięcia itp., opór elektryczny zmian folii. ZA Most Wheatstone'a mierzy zmianę rezystywności, która jest związana z odkształceniem o wielkości znanej jako współczynnik miernika.
diagram tensometryczny
Małe zmiany oporu miernika są mierzone za pomocą koncepcji mostka Wheatstone'a. Poniższy rysunek przedstawia ogólny mostek Wheatstone'a, który ma cztery ramiona rezystancyjne i napięcie wzbudzenia VBYŁY.
Most Wheatstone'a
Most Wheatstone'a ma dwa równoległe dzielnik napięcia obwody. R1 i R2 tworzą jeden obwód dzielnika napięcia, R3 i R4 tworzą drugi obwód dzielnika napięcia. Napięcie wyjściowe VO jest określone wzorem:
Vo = [R3 / (R3 + R4) -R2 / (R1 + 2)] * VBYŁY
Jeśli R1 / R2 = R4 / R3, wówczas napięcie wyjściowe wynosi zero i mówi się, że mostek jest mostkiem zbalansowanym.
Niewielka zmiana rezystancji prowadzi do niezerowego napięcia wyjściowego. Jeśli „R4” zostanie zastąpiony tensometrem, a wszelkie zmiany rezystancji tensometru spowodują niezrównoważenie mostka i wytworzenie niezerowego napięcia.
Współczynnik tensometryczny tensometryczny
Współczynnik skrajni GF jest podany jako
GF = (∆R⁄RG) / ∈
Gdzie,
„ΔR” oznacza zmianę rezystancji spowodowaną odkształceniem
„RG” oznacza opór nieodkształconej skrajni
„Ε” to odkształcenie
Współczynnik grubości typowych folii metalowych wynosi około 2. Napięcie wyjściowe czujnika SV mostka Wheatstone'a jest wyrażone wzorem,
SV = EV (GF.∈) / 4
Gdzie EV jest napięciem wzbudzenia mostka
Tensometr działa
Działanie tensometru całkowicie zależy od rezystywności elektrycznej obiektu / przewodnika. Kiedy przedmiot zostaje rozciągnięty w granicach swojej elastyczności i nie pęka ani nie wygina się trwale, staje się cieńszy i dłuższy, co powoduje wysoki opór elektryczny. Jeśli przedmiot jest ściśnięty i nie odkształca się, ale rozszerza i skraca, powoduje zmniejszenie oporu elektrycznego. Wartości uzyskane po pomiarze rezystancji elektrycznej miernika pomagają zrozumieć wielkość stresu wywołanego.
Napięcie wzbudzenia jest przykładane do zacisków wejściowych sieci skrajni, podczas gdy wyjście jest odczytywane na zaciskach wyjściowych. Zwykle są one podłączone do obciążenia i prawdopodobnie pozostaną stabilne przez dłuższe okresy, czasem dziesięciolecia. Klej używany do mierników zależy od czasu trwania układu pomiarowego - klej cyjanoakrylowy nadaje się do pomiarów krótkoterminowych, a klej epoksydowy do pomiarów długoterminowych.
Zasada działania tensometru
Jak wiemy, rezystancja jest bezpośrednio zależna od długości i pola przekroju poprzecznego przewodnika, którą podaje R = L / A
Gdzie,
„R” = opór
„L” = długość
„A” = pole przekroju poprzecznego
Oczywiście długość przewodu zmienia się wraz ze zmianą rozmiaru i kształtu przewodnika, ostatecznie zmieniając pole przekroju poprzecznego i rezystancję.
Każdy normalny miernik ma pasek przewodzący, który jest długi i cienki, ułożony zygzakowatymi równoległymi liniami. Celem tego zygzakowatego wyrównania jest szczegółowe omówienie niewielkich naprężeń występujących między równoległymi liniami. Naprężenie jest definiowane jako siła oporu wywierana przez obiekt.
Rozety tensometrów
Dwa lub więcej mierników umieszczonych blisko siebie w strukturze przypominającej rozetę do pomiaru liczby elementów w celu oceny dokładnego odkształcenia na powierzchni są znane jako rozety tensometryczne. Ilustracja jest pokazana na poniższym rysunku.
rozety tensometryczne
Tensometry do tensometrów
Te ogniwa obciążnikowe są najczęściej spotykane w zastosowaniach przemysłowych. Jest bardzo precyzyjny i ekonomiczny. Zasadniczo ogniwo obciążnikowe składa się z metalowego korpusu, na którym zamocowane są tensometry. Aby metalowy korpus był mocny i mniej elastyczny, do projektowania stosuje się stal stopową, aluminium lub stal nierdzewną.
Gdy na ogniwo obciążnikowe działa siła zewnętrzna, ogniwo obciążnikowe jest lekko zdeformowane, a jeśli nie jest przeciążone, wraca do swojego pierwotnego kształtu.
Jeśli ogniwo obciążnikowe odkształca się, miernik zmienia kształt, powodując zmianę rezystancji elektrycznej miernika, który z kolei mierzy napięcie.
Istnieją powszechne typy czujników tensometrycznych, które obejmują belkę zginaną, blaszkę, jednopunktową belkę ścinaną, dwustronną belkę ścinaną, zaciski linowe i tak dalej.
Charakterystyka tensometrów
Ważnymi cechami tensometrów są:
- Są one odpowiednie dla dłuższych okresów z pewnymi środkami ostrożności
- Podają dokładne wartości wraz ze zmianą temperatury i innych czynników
- Są łatwe w produkcji dzięki prostym komponentom
- Są łatwe w utrzymaniu i mają długą żywotność
- Jest całkowicie zamknięty, aby chronić przed uszkodzeniami, takimi jak obsługa i instalacja
Zastosowania tensometru
Wyjątkowe cechy umożliwiają stosowanie tych mierników w dziedzinie inżynierii geotechnicznej do ciągłego monitorowania konstrukcji, takich jak tamy, tunele itp., Oraz do unikania wypadków z dużym wyprzedzeniem. Niektóre zastosowania tensometrów obejmują:
- Monitoring kolei
- Mostki kablowe
- Lotnictwo
- Elektrownie jądrowe
FAQs
1). Jaka jest czułość tensometru?
Naprężenie przepływu różni się w zależności od szybkości odkształcenia. Szybkość odkształcania zależy również od wielkości ziarna przedmiotu lub materiału obrabianego. Definiuje się go jako stosunek zmiany naprężenia przepływu do zmiany odkształcenia.
2). Jaka jest jednostka obciążenia?
Odkształcenie jest wielkością bezwymiarową. Jednak szybkość odkształcania jest odwrotnością czasu, a jednostka SI jest odwrotnością sekund (s-1).
3). Jak wybrać tensometr?
Jest to wybierane na podstawie typu aplikacji i innych powiązanych elementów. Jak na przykład -
- Na podstawie długości miernika i oporu
- Oparty na kosztach pracy
- W oparciu o materiał i środowisko pomiarowe
4). Dlaczego mostek Wheatstone'a jest używany do tensometru?
Mostek Wheatstone'a jest w stanie mierzyć napięcie wyjściowe w miliwoltach. W przypadku tensometru zespolonego zmianę rezystancji można zmierzyć, gdy jest on podłączony do obwodu elektrycznego (mostka Wheatstone'a), który mierzy niewielką zmianę rezystancji. Gdy napięcie wyjściowe na mostku Wheatstone'a staje się niezerowe, obwód traci równowagę i pomaga określić obciążenie obiektu.
5). Jak instaluje się tensometry?
Oto kroki, aby zainstalować tensometr
Zatem plik obszerny opis tensometru , zasada działania, współczynnik miernika, właściwości i zastosowania są podane w tym artykule. Poza tym cyfrowa korelacja obrazu (DIC) to technika stosowana obecnie do pomiaru odkształcenia. Jest stosowany w wielu gałęziach przemysłu ze względu na dokładność i jako zamiennik konwencjonalnych typów czujników, takich jak akcelerometry, garnki sznurkowe, LVDT i wiele innych. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest główna funkcja tensometru?
