Rodzaje tensometru: charakterystyka i jego zastosowania

Tensometr jest pasywnym przetwornikiem, który przekształca mechaniczne wydłużenie i ściskanie w odkształcenie oporowe. Został wynaleziony w 1938 roku przez Arthura Claude'a Ruge'a i Edwarda E. Simmonsa. Istnieją różne typy tensometrów i są one używane do znajdowania drgań, służą do obliczania odkształcenia i związanego z nimi naprężenia, a czasami są również używane do znajdowania przyłożonej siły i ciśnienia. W dziedzinie geotechniki ważnymi czujnikami są tensometry. Kierunek, rozdzielczość i rodzaj odkształcenia to ważne czynniki, które należy wziąć pod uwagę przed wybraniem typów tensometr lub tensometr. Poniżej wyjaśniono różne typy tensometrów i ich zastosowania.

Co to jest tensometr?

Tensometr jest pasywnym przetwornikiem używanym do pomiaru odkształcenia i naprężenia, przemieszczenia, siły i ciśnienia. Działa na „Efekt piezorezystywny” zasada. Miernik jest mocowany do przedmiotu za pomocą kleju pod obciążeniem.

Podstawy tensometru

CodziennieInżynieriabudowanie lżejszych i bardziej wydajnych konstrukcji, które nadal zachowują surowe normy bezpieczeństwa i trwałości. Aby osiągnąć równowagę między bezpieczeństwem, trwałością i wydajnością, inżynierowie używają tensometrów do pomiaru granic naprężeń stosowanych przez ich surowce. Mierniki monitorują ilość naprężeń powierzchniowych, z którymi materiał może sobie poradzić. Typowy tensometr składa się z trzech warstw: wierzchniej warstwy laminatu, elementu czujnikowego i warstwy bazowej z folii z tworzywa sztucznego.

Kiedy tensometr jest przymocowany do powierzchni poddanej naprężeniu, odkształci się lub zginie zgodnie z tą powierzchnią, powodując przesunięcie oporu elektrycznego proporcjonalnie do naprężenia przyłożonego do powierzchni. Następnie można użyć wzoru do konwersji fluktuacji rezystancji na dokładny odczyt odkształcenia. Mierniki są dostępne w różnych konfiguracjach, wybór odpowiedniego tensometru dla twojego zastosowania zależy od kierunku, w jakim działa odkształcenie pierwotne, rodzaju mierzonego odkształcenia i docelowego obszaru pomiaru. To są podstawy tensometru.

Odcedzić

Weźmy jeden obiekt o długości „L0”, Zastosuj siłę„ F ”po obu stronach przedmiotu. Jeśli przyłożymy taką samą siłę do obiektu, długość obiektu ulegnie zmianie.

Odcedzić

Wcześniej długość obiektu wynosiłaL0, po sile przyłożonej do tego obiektu długość wynosiL. Zmiana długości jest traktowana jakodL, gdzie dL = L- L0.Odkształcenie definiuje się jako stosunek zmiany długości do pierwotnej długości.

Odkształcenie = zmiana długości / oryginalna długość = dL / L0

To jest wzór na pomiar odkształcenia. Istnieją dwa rodzaje szczepów, są to szczepy dodatnie i ujemne. Załóżmy, że używamy jednego przewodnika elektrycznego lub przewodu elektrycznego w tensometrze, który może przepuszczać przez niego prąd. Niezależnie od sił, wibracji i ciśnień przyłożonych do mierników na drut, z powodu wibracji i przyłożonej siły, wymiary kierowca również zmienić.

Zmiana wymiaru spowoduje również zmianę oporu, ta zmiana oporu znajdzie przyłożoną siłę lub wibracje lub ciśnienie. Tutaj zmiana wymiaru jest odkształceniem. Jest to główna podstawowa zasada tensometru.

Rodzaje tensometrów

Istnieją różne typy tensometrów, które obejmują:

Liniowe tensometry LY

Tensometry liniowe LY mierzą odkształcenie tylko w jednym kierunku. LY1-LY9 to typy liniowych tensometrów LY o różnych rozmiarach i geometriach. DY11, DY13, DY1x, DY41, DY43, DY4x to podwójne liniowe tensometry.

Rozety tensometryczne

Różne typy rozet tensometrycznych to rozeta membranowa, rozeta trójnikowa, rozeta prostokątna i rozeta delta.

Mierniki naprężenia rozetowe membranowe

Tensometry rozetowe membranowe służą do pomiaru przemieszczenia, prędkości, ciśnienia i siły, a także do pomiaru odkształcenia sprężystego opracowywanych materiałów i konstrukcji pod obciążeniami dynamicznymi i statycznymi. Tensometry są stosowane w produkcji wagonów kolejowych, inżynierii mechanicznej, produkcji samolotów i pocisków oraz w innych gałęziach przemysłu.

Miernik naprężenia rozetki trójnika (0-90 0 )

Rozeta Tee to dwuelementowy tensometr rozetowy. W rozecie teowej obie siatki są wzajemnie prostopadłe.

Rozeta prostokątna (0-450-900)

Znany jest również jako trójelementowy prostokątny tensometr rozetowy składający się z trzech siatek. Druga i trzecia siatka są przesunięte kątowo o 45 stopni 0 i 900odpowiednio. Rozeta Delta: Rozeta delta jest również znana jako trzyelementowy tensometr z rozetą delta, druga i trzecia siatka to 600i 1200z dala od pierwszej siatki.

Rysunki rozety trójnika, rozety prostokątnej i tensometru rozety delta są pokazane poniżej.

Rozeta trójnikowa, rozeta prostokątna i rozeta delta

Quarter Bridge, Half Bridge i Full-Bridge Train Miers

Tensometry typu ćwierć, pół i pełne mostki są omówione poniżej.

Tensometr typu Quarter Bridge

Ćwierćmostek typu I i ćwiartka mostka typu II dostarczają informacji o konfiguracjach tensometrów ćwierćmostkowych.

Quarter Bridge typu I

Ćwiartkowy mostek typu I mierzy odkształcenie zginające lub odkształcenie osiowe. Odkształcenie przy zginaniu jest również znane jako odkształcenie momentowe. Odkształcenie przy zginaniu definiuje się jako stosunek naprężenia zginającego do modułu sprężystości Younga. Tensometry używane w konfiguracji odkształcenia momentu mogą być użyte do określenia obciążenia pionowego. Odkształcenie osiowe definiuje się jako stosunek naprężenia osiowego i modułu Younga, w celu określenia obciążeń osiowych, których tensometry są używane w odkształceniach osiowych.

W ćwiartce mostka typu I montuje się pojedynczy element tensometryczny w kierunku odkształcenia zginającego lub odkształcenia osiowego. Gdzie R.1i R. dwa (rezystory półmostkowe zakończeniowe) R.3jest rezystorem kończącym mostek ćwiartkowy i R 4 jest również aktywnym elementem tensometrycznym mierzącym odkształcenie rozciągające. Odkształcenie osiowe, odkształcenie przy zginaniu i schematy obwodów ćwiartki mostka typu I i II przedstawiono poniżej.

Tensometr typu Quater Bridge typu I i II

Quarter Bridge typu II

Ćwiartkowy mostek typu II mierzy również odkształcenie zginające lub odkształcenie osiowe. Gdzie R.1i R. dwa (rezystory półmostkowe zakończeniowe) R.3(element pomiarowy temperatury ćwierćmostka) i R. 4 (aktywny element tensometryczny, który mierzy odkształcenie przy rozciąganiu).

Tensometry typu półmostkowego

Półmostek typu I i półmostek typu II dostarczają informacji o konfiguracjach tensometrów półmostkowych.

Półmostek typu I

Mierzy odkształcenie zginające lub osiowe. W typie I R.1 i R.dwa (rezystory półmostkowe zakończeniowe) R.3 (mierzy kompresję z efektu Poissona) i R.4 (mierzy odkształcenie rozciągające).

Półmostek typu II

Nie mierzy odkształcenia osiowego, mierzy tylko odkształcenie zginające. W typie II R.1 i R.dwa (rezystory półmostkowe zakończeniowe) R.3 (mierzy odkształcenia ściskające) i R.3 (mierzy odkształcenie rozciągające).

Półmostki osiowe typu I i IIodkształcenia, odkształcenia przy zginaniu i schematy obwodów przedstawiono poniżej

Tensometr typu Half Bridge typu I i typu II

Wskaźniki naprężenia typu pełnego mostka

Pełno-mostkowe tensometry typu I, II i III dostarczają informacji o konfiguracjach tensometrów z pełnym mostkiem.

Full-Bridge Type I i Type II

Typ I i ​​typ II mierzą tylko naprężenie zginające. W typie I R.1i R. 3 (aktywne elementy tensometru mierzą odkształcenia przy ściskaniu) R.dwai R. 4 (aktywny element tensometryczny mierzy odkształcenie rozciągające). W typie II R.1(aktywne elementy tensometru mierzą efekt Poissona ściskający) R.dwa (aktywne elementy tensometru mierzą efekt Poissona na rozciąganie) R.3 (aktywny element tensometryczny mierzy odkształcenie przy ściskaniu) i R.4 (aktywne elementy tensometru mierzą odkształcenie na rozciąganie)

Tensometr pełnego mostka typu I i typu II

Pełny mostek typu III

Pełno-mostkowy typ III odrzuca odkształcenie przy zginaniu mierzy tylko odkształcenie osiowe. Gdzie R.1i R. 3 (aktywne elementy tensometru mierzą efekt Poissona ściskający) R.dwai R. 4 (aktywne elementy tensometru mierzą odkształcenie rozciągające). Łączna liczba aktywnych elementów tensometru w typie III to cztery, gdzie dwa aktywne elementy tensometryczne są zamontowane w osiowym kierunku odkształcenia (jeden jest zamontowany na górze, a drugi na dole), a pozostałe dwa elementy działają jako miernik Poissona.

Naprężenie osiowe pełnego mostka typu III, odkształcenie zginające i schemat obwodu

Produkty do pomiaru naprężeń

W poniższej tabeli przedstawiono niektóre typy tensometrów z zakresem pomiarowym, marką i kosztem.

Charakterystyka

Charakterystyki tensometrów to

• Tensometry są bardzo precyzyjne
• Są idealne do komunikacji na duże odległości
• Wymagają łatwej konserwacji
• Mają długą żywotność
• Do długoterminowej instalacji odpowiednie są tensometry

Aplikacje

Zastosowania tensometru są

• Lotnictwo
• Mostki kablowe
• Monitoring kolei
• Zarządzanie momentem i mocą w urządzeniach obrotowych
• Stres szczątkowy
• Pomiar drgań i momentu obrotowego
• Pomiar zginania i ugięcia
• Pomiar naprężenia, odkształcenia i kompresji

Zalety

Zalety tensometru to

• Niedrogi
• Niedrogie
• Dokładny

FAQs

1). Jaki jest zakres długości miernika?

Zakres długości pomiarowych wynosi od 3 do 6 mm dla typowych zastosowań.

2). Jakie są kwestie do rozważenia przy wyborze tensometru?

Rozważania dotyczące wyboru tensometru obejmują długość i szerokość mierników, konfigurację płytki lutowniczej, dostępność, materiał nośnika, liczbę mierników i rozmieszczenie mierników we wzorze miernika.

3). Jaki jest zakres rezystancji tensometru?

Zakres rezystancji tensometru wynosi od 30 do 3 kiloomów.

4). Jaki jest moduł Younga?

Moduł Younga definiuje się jako stosunek naprężenia rozciągającego do odkształcenia rozciągającego.

5). Jakie są rodzaje szczepów?

Odkształcenie osiowe, odkształcenie przy zginaniu, odkształcenie przy skręcaniu, odkształcenie przy ścinaniu i odkształcenie przy ściskaniu to pięć typów odkształceń.

W tym artykule rodzaje tensometrów i ich zastosowania omówiono zalety tensometru, niektóre produkty tensometryczne z zakresem pomiarowym i modelem, charakterystykę, podstawy tensometru oraz różne typy tensometrów z diagramami. Oto pytanie do Ciebie, jakie są cechy tensometru?