Какво е щамомер: Работа и неговите приложения

Какво е щамомер: Работа и неговите приложения

Измервател на деформация е изобретен от Едуард Е. Симънс и Артър К. Рудж през 1938 г. Това изобретение доведе до измерване на значително количество деформация върху различни структури. Деформатомер е a тип сензор използва се в голямо разнообразие от приложения за измерване на деформацията на даден обект. Това е съществен геотехнически инструмент, който определя деформацията в редица структури като тунели, подземни кухини, сгради, мостове, бетони, зидани язовири, вграждане в почва / бетон и др. Ето всичко, което читателят може да знае за деформационния уред, включително принцип на работа, характеристики и приложения.



Какво е щамомер?

Определение: Деформатомерът е едно от задължителните устройства, използвани в областта на геотехническото инженерство за измерване на деформация върху различни конструкции. Чрез прилагане на външна сила ще има промяна в съпротивлението на деформационния уред.


Тензодатчик

тензодатчик





Основната конструкция на габарита има изолационна гъвкава подложка, за да поддържа метална структура от фолио. Тази метална намотка е залепена към тънка подложка, наречена носител, и цялата настройка е фиксирана към обект с помощта на подходящо лепило. Тъй като обектът се деформира поради сила, натиск, тегло, напрежение и т.н., електрическо съпротивление на смените на фолиото. A Мост от Уитстоун измерва промяната в съпротивлението, което е свързано с деформация чрез величина, известна като измервателен фактор.

Диаграма на деформация-проба-образец

диаграма на деформация-образец



Малките промени в съпротивлението на датчик се измерват с помощта на концепцията за моста на Уитстоун. Фигурата по-долу илюстрира общия мост на Уитстоун, който има четири съпротивителни рамена и напрежение на възбуждане, VБИВШИЯ.

Wheatstone-Bridge

Пшеничен мост

Мостът Уитстоун има два паралелни делител на напрежението вериги. R1 и R2 образуват верига с делител на едно напрежение, R3 и R4 образуват втора верига на делител на напрежение. Изходното напрежение VO се дава от:

Vo = [R3 / (R3 + R4) -R2 / (R1 + 2)] * VБИВШИЯ


Ако R1 / R2 = R4 / R3, тогава изходното напрежение е нула и се казва, че мостът е балансиран мост.

Малка промяна в съпротивлението води до ненулево изходно напрежение. Ако „R4“ бъде заменен с деформационен манометър и всякакви промени в съпротивлението на деформационния манометър ще разбалансират моста и ще произведат ненулево напрежение.

Измервателен фактор на деформацията

Измервателният коефициент GF е даден като

GF = (∆R⁄RG) / ∈

Където,

‘ΔR’ е промяната в съпротивлението поради деформация

‘RG’ е съпротивлението на недеформирания габарит

‘Ε’ е щамът

Измервателният коефициент на обичайните метални фолиа е около 2. Изходното напрежение на сензора SV на мост на Уитстоун се определя от,

SV = EV (GF.∈) / 4

Където EV е напрежението на възбуждане на моста

Работа на тензодатчика

Функционирането на тензодатчика зависи изцяло от електрическото съпротивление на обект / проводник. Когато даден обект се разтегне в рамките на своите граници на еластичност и не се счупи или закопчи трайно, той става по-тънък и по-дълъг, което води до високо електрическо съпротивление. Ако даден обект е компресиран и не се деформира, но се разширява и съкращава, води до намалено електрическо съпротивление. Стойностите, получени след измерване на електрическото съпротивление на датчика, помагат да се разбере количеството на стрес, предизвикано от стрес.

Възбуждащото напрежение се прилага на входните клеми на габаритна мрежа, докато изходът се отчита на изходните клеми. Обикновено те са свързани с товар и е вероятно да останат стабилни за по-дълги периоди, понякога десетилетия. Лепилото, използвано за измервателни уреди, зависи от продължителността на измервателната система - цианоакрилатното лепило е подходящо за краткосрочни измервания, а епоксидното лепило за дългосрочни измервания.

Принцип на работа на тензодатчика

Както знаем, че съпротивлението зависи пряко от дължината и площта на напречното сечение на проводник, което се дава от R = L / A

Където,

‘R’ = съпротивление

‘L’ = дължина

‘A’ = площ на напречното сечение

Ясно е, че дължината на проводника се променя с промяната в размера и формата на проводник, като в крайна сметка променя площта на напречното сечение и съпротивлението.

Всеки нормален габарит има проводяща лента, която е дълга и тънка, поставена на зиг-заг начин от успоредни линии. Целта на това зиг-заг подреждане е да се разработи малкото напрежение, което възниква между паралелните линии с голяма точност. Стресът се определя като съпротивителната сила на обекта.

Розови деформатори

Два или повече датчика, разположени плътно в структура, подобна на розетка, за да се измери броят на компонентите, за да се оцени точното напрежение на повърхността, са известни като тензометрични розетки. Илюстрацията е показана на фигурата по-долу.

Щамомерни розетки

тензометрични розетки

Натоварващи клетки с тензодатчик

Тези натоварващи клетки най-често се намират в промишлени приложения. Той е изключително прецизен и икономичен. По принцип, товарната клетка се състои от метално тяло, върху което са прикрепени тензодатчици. За да бъде металното тяло здраво и по-малко еластично, за проектиране са използвани легирана стомана, алуминий или неръждаема стомана.

Когато се прилага външна сила върху товарната клетка, товарната клетка е леко деформирана и ако не е претоварена, тя се връща в първоначалната си форма.

Ако товарната клетка се деформира, манометърът променя формата си, причинявайки промяната в електрическото съпротивление на манометъра, което от своя страна измерва напрежението.

Съществуват често срещани типове тензодатчици, които включват огъваща греда, палачинка, едноточкова срязваща клетка, двустранно срязваща греда, скоби за телени въжета и т.н.

Характеристики на тензодатчиците

Важните характеристики на тензодатчиците са:

  • Те са подходящи за по-дълги периоди с определени предпазни мерки
  • Те осигуряват точни стойности с промяна в температурата и други фактори
  • Те са лесни за производство поради прости компоненти
  • Те са лесни за поддръжка и имат дълъг експлоатационен живот
  • Това е напълно капсулирано, за да се предпази от повреди като боравене и монтаж

Приложения на тензодатчика

Изключителните характеристики позволяват тези измервателни уреди да се използват в областта на геотехническото инженерство за постоянно наблюдение на конструкции като язовири, тунели и др. И за избягване на инциденти доста предварително. Някои от приложенията на тензодатчиците включват -

  • Мониторинг на релсите
  • Кабелни мостове
  • Космонавтиката
  • Атомни електроцентрали

Често задавани въпроси

1). Каква е чувствителността на тензодатчика?

Напрежението на потока се различава по отношение на скоростта на деформация. Също така, деформацията зависи от размера на зърната на обект или работен материал. Определя се като отношение на изменението на напрежението на потока към изменението на деформацията.

2). Каква е единицата на щам?

Щамът е безразмерно количество. Скоростта на деформация обаче е реципрочна на времето, а SI единицата е реципрочна на секунди (s-1).

3). Как да избера тензодатчик?

Това се избира въз основа на типа приложения и други свързани елементи. Като -

  • Въз основа на дължина и съпротивление на габарита
  • Въз основа на икономия на труд
  • Въз основа на материала и измервателната среда

4). Защо мостът Wheatstone се използва за тензодатчик?

Мостът Wheatstone е способен да измерва изходните напрежения по миливолта. За свързан деформационен датчик може да се измери промяна в съпротивлението, когато той е свързан към електрическа верига (мост на Уитстоун), която измерва минутната промяна в съпротивлението. Тъй като изходното напрежение на моста Wheatstone става ненулево, веригата губи баланса си и помага да се определи напрежението върху обекта.

5). Как се монтират тензодатчици?

Ето стъпките за инсталиране на тензодатчик

По този начин, an подробно описание на тензодатчика , принципът на работа, фактор на габарита, характеристики и приложения са дадени в тази статия. Освен това цифровата корелация на изображения (DIC) е техника, използвана в наши дни за измерване на деформацията. Използва се в много индустрии поради точността и като заместител на конвенционалните типове сензори като акселерометри, тенджери за струни, LVDT и много други. Ето един въпрос към вас, каква е основната функция на тензодатчика?