Tenzometre vynašli Edward E. Simmons a Arthur C. Ruge v roku 1938. Tento vynález viedol k meraniu významného množstva deformácie na rôznych štruktúrach. Tenzometer je a typ snímača používa sa v širokej škále aplikácií na meranie namáhania objektu. Je to základný geotechnický nástroj, ktorý určuje namáhanie v rade štruktúr, ako sú tunely, podzemné dutiny, budovy, mosty, betóny, murované priehrady, zapustenie do zeminy / betónu atď. Tu je všetko, čo môže čitateľ vedieť o tenzometri vrátane pracovný princíp, vlastnosti a aplikácie.
Čo je to tenzometer?
Definícia: Tenzometer je jedným z nevyhnutných zariadení používaných v oblasti geotechnického inžinierstva na meranie namáhania rôznych štruktúr. Pôsobením vonkajšej sily by došlo k zmene odporu tenzometra.
tenzometer
Základná konštrukcia meradla má izolačný ohybný podklad na podporu konštrukcie z kovovej fólie. Táto kovová cievka je nalepená na tenkej podložke nazývanej nosič a celé nastavenie je pripevnené k objektu pomocou vhodného lepidla. Pretože sa predmet deformuje v dôsledku sily, tlaku, hmotnosti, napätia atď., elektrický odpor zmien fólie. A Wheatstoneov most meria zmenu odporu, ktorá súvisí s namáhaním prostredníctvom množstva známeho ako Gauge Factor.
tenzometrický-vzorkový diagram
Malé zmeny odporu meradla sa merajú pomocou konceptu Wheatstoneovho mosta. Na nasledujúcom obrázku je znázornený všeobecný Wheatstoneov most, ktorý má štyri odporové ramená a budiace napätie VBÝVALÝ.
Wheatstoneov most
Wheatstoneov most má dve rovnobežky delič napätia obvodov. R1 a R2 tvoria obvod s jedným deličom napätia, R3 a R4 tvoria druhý obvod s deličom napätia. Výstupné napätie VO je dané:
Vo=[R3/(R3+R4 )-R2/(R1+2)]* VBÝVALÝ
Ak R1 / R2 = R4 / R3, potom je výstupné napätie nulové a o moste sa hovorí, že je vyvážený.
Malá zmena odporu vedie k nenulovému výstupnému napätiu. Ak sa „R4“ nahradí tenzometrom a akékoľvek zmeny odporu tenzometra spôsobia nevyváženie mostíka a vytvorenie nenulového napätia.
Faktor rozchodu kmeňa
Faktor rozchodu GF je uvedený ako
GF = (∆R⁄RG) / ∈
Kde,
„ΔR“ je zmena odporu v dôsledku napätia
„RG“ je odpor nedeformovaného rozchodu
„Ε“ je kmeň
Faktor rozchodu bežných kovových fólií je okolo 2. Výstupné napätie snímača SV Wheatstoneovho mostíka je dané,
SV = EV (GF.∈) / 4
Kde EV je budiace napätie mostíka
Pracuje s tenzometrom
Fungovanie tenzometra úplne závisí od elektrického odporu objektu / vodiča. Ak sa objekt pretiahne v medziach svojej pružnosti a nepretrhne sa alebo sa trvale nepokrčí, stane sa tenší a dlhší, čo povedie k vysokému elektrickému odporu. Ak je objekt stlačený a nedeformuje sa, ale rozširuje sa a skracuje sa, vedie to k zníženiu elektrického odporu. Hodnoty získané po zmeraní elektrického odporu meradla pomáhajú pochopiť veľkosť napätia vyvolaného.
Budiace napätie sa privádza na vstupné svorky meracej siete, zatiaľ čo výstup sa číta na výstupných svorkách. Normálne sú pripojené k záťaži a pravdepodobne zostanú stabilné dlhšie, niekedy aj desaťročia. Lepidlo použité na meradlá závisí od dĺžky trvania meracieho systému - kyanoakrylátové lepidlo je vhodné na krátkodobé meranie a epoxidové lepidlo na dlhodobé meranie.
Princíp fungovania tenzometra
Ako vieme, odpor je priamo závislý na dĺžke a priereze vodiča, ktorá je daná vzťahom R = L / A
Kde,
„R“ = odpor
„L“ = dĺžka
„A“ = plocha prierezu
Je zrejmé, že dĺžka vodiča sa mení so zmenou veľkosti a tvaru vodiča, prípadne so zmenou plochy prierezu a odporu.
Akýkoľvek normálny rozchod má vodivý pásik, ktorý je dlhý a tenký a je umiestnený v cik-cak paralelných líniách. Účelom tohto cik-cak zoradenia je podrobne rozpracovať malé množstvo napätia, ktoré sa vyskytuje medzi rovnobežnými čiarami. Stres je definovaný ako odporová sila objektu.
Kmeňové rozety
Dva alebo viac meradiel umiestnených blízko v rozetovej štruktúre na meranie počtu komponentov na vyhodnotenie presného namáhania povrchu sú známe ako tenzometrické rozety. Ilustrácia je znázornená na obrázku nižšie.
tenzometrické rozety
Silomerové silomery
Tieto snímače sa najčastejšie nachádzajú v priemyselných aplikáciách. Je vysoko presný a ekonomický. Snímač zaťaženia sa v zásade skladá z kovového tela, na ktorom sú pripevnené tenzometre. Aby bolo kovové telo pevné a menej elastické, používa sa na jeho výrobu legovaná oceľ, hliník alebo nehrdzavejúca oceľ.
Pri pôsobení vonkajšej sily na silomer sa silomer mierne deformuje a ak nie je preťažený, vráti sa do pôvodného tvaru.
Ak sa silomer deformuje, meradlo sa zmení v tvare, čo spôsobí zmenu elektrického odporu meradla, ktoré zase meria napätie.
Existujú bežné typy tenzometrických silomerov, ktoré zahŕňajú ohybový lúč, placku, jednobodový silový snímač strihového lúča, obojstranný strižný lúč, svorky z oceľového lana atď.
Charakteristika tenzometrov
Dôležitými vlastnosťami tenzometrov sú:
- Sú vhodné na dlhšie obdobia s určitými preventívnymi opatreniami
- Poskytujú presné hodnoty so zmenou teploty a ďalšími faktormi
- Ľahko sa vyrábajú vďaka jednoduchým komponentom
- Ľahko sa udržiavajú a majú dlhú životnosť
- Toto je úplne zapuzdrené na ochranu pred poškodením, ako je manipulácia a inštalácia
Aplikácie tenzometra
Výnimočné vlastnosti umožňujú použitie týchto meradiel v oblasti geotechnického inžinierstva na neustále sledovanie stavieb ako priehrady, tunely atď. A na predchádzanie nehodám v dostatočnom predstihu. Niektoré z aplikácií tenzometrov zahŕňajú -
- Monitorovanie železníc
- Káblové mosty
- Letecký a kozmický priemysel
- Jadrové elektrárne
Časté otázky
1). Aká je citlivosť tenzometra?
Napätie prúdením sa líši s ohľadom na rýchlosť deformácie. Rýchlosť deformácie závisí tiež od veľkosti zŕn predmetu alebo pracovného materiálu. Je definovaná ako pomer zmeny namáhania prúdením k zmene deformácie.
2). Aká je jednotka napätia?
Kmeň je bezrozmerné množstvo. Rýchlosť deformácie je však prevrátená v čase a jednotka SI je prevrátená v sekundách (s-1).
3). Ako si vyberiem tenzometer?
To sa vyberá na základe typu aplikácií a ďalších súvisiacich prvkov. Ako napríklad -
- Na základe rozchodu a odporu
- Na základe nákladov na úsporu práce
- Založené na materiáli a prostredí merania
4). Prečo sa Wheatstoneov most používa pre tenzometer?
Wheatstoneov most je schopný merať výstupné napätie v milivoltoch. Pre spojený tenzometer je možné merať zmenu odporu, keď je pripojený k elektrickému obvodu (Wheatstoneov most), ktorý meria nepatrnú zmenu odporu. Keď sa výstupné napätie na Wheatstoneovom moste stane nenulové, obvod stratí rovnováhu a pomôže určiť namáhanie objektu.
5). Ako inštalujete tenzometre?
Tu sú kroky na inštaláciu tenzometra
Teda an podrobný popis tenzometra , princíp práce, činiteľ rozchodu, charakteristiky a aplikácie sú uvedené v tomto článku. Okrem toho je digitálna korelácia obrazu (DIC) technikou používanou v súčasnosti na meranie deformácie. Používa sa v mnohých priemyselných odvetviach kvôli presnosti a ako náhrada za bežné typy senzorov, ako sú akcelerometre, strunové hrnce, LVDT a mnohé ďalšie. Tu je otázka, aká je hlavná funkcia tenzometra?
