Tensometr

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Tensometr foliowy (z kompensacją temperaturową)
Układ ścieżki przewodzącej typowego tensometru oporowego, znacznie wrażliwszego na odkształcenia w kierunku pionowym niż poziomym

Tensometr (łac. tensusnapięty, gr. metréômierzę) – miernik służący do pomiaru naprężenia. W praktyce mierzy się odkształcenie i oblicza naprężenie w oparciu o przyjęty związek fizyczny (np. prawo Hooke’a).

Tensometry wykorzystuje się także pośrednio do pomiaru innych wielkości nieelektrycznych (np. siły, ciśnienia, przyspieszenia, masy).

Podział tensometrów[edytuj | edytuj kod]

Najczęściej stosowanym rodzajem tensometrów są tensometry oporowe, zmieniające swoją rezystancję wraz ze zmianą wymiarów. Ze względu na budowę rozróżnia się tensometry oporowe: wężykowe, zygzakowe, kratowe, foliowe, półprzewodnikowe.

Elektryczne tensometry oporowe wyróżniają się dobrą dokładnością i czułością pomiarów odkształceń badanej próbki. Odległość próbki badanej od folii tensometrycznej może być duża w przypadku tensometrów elektrycznych, co pozwala również na pomiar w wielu miejscach pomiarowych dla naprężeń materiałowych układu badanego. Dzięki bardzo niskiej wartości parametru bezwładności układu pomiarowego, tensometry elektrooporowe świetnie nadają się do badania odkształceń szybkozmiennych.

Tensometr wężykowy zbudowane jest z kawałka drutu, który pokryty jest z obu stron folia lub papierem. Łączność drucika z obwodem elektrycznym zapewnia miedziana taśma podłączona do obu końców drucika. Jego średnica wynosi od 0,02 do 0,05 mm.

Tensometr kratowy wykonany jest z drutów równolegle ułożonych, które połączone są miedzianą taśmą o większej szerokości oraz mniejszej rezystancji właściwej. Dzięki zastosowaniu taśmy o większym przekroju rezystancja odkształcenia taśmy jest tak mała, że niemierzalna dla aparatury skalibrowanej pod tensometry. Co za tym idzie, tensometru kratowe mają dużo mniejszą czułość, jeśli chodzi o pomiary w kierunku poprzecznym. Druty wykonywane są z konstantanu a ich średnica nie przekracza 50 μm. Taśmy miedziane są łączone z drucikami za pomocą lutu cynowego. Cyna jest problemem w pomiarach w wysokich temperaturach (powyżej 180 °C). Wartości bazy tensometrów kratowych to od 5 do 70 mm.

Tensometr foliowy wykonany jest z folii metalowej, którego grubość nie przekracza 0,025 mm. Sposób produkcji folii tensometrycznej jest podobny do drukowania obwodów na foliach elastycznych. Dzięki technice litograficznej można wytworzyć tensometry o wymiarach oraz kształtach idealnie dopasowanych do badania[1].

Zasada działania tensometru oporowego[edytuj | edytuj kod]

W tensometrii elektrooporowej wykorzystuje się zjawisko zmiany oporności elektrycznej przewodnika wynikającej z jego wydłużenia lub skrócenia. Zależność opisuje wzór:

gdzie:

– oporność właściwa (rezystywność) materiału przewodnika
– długość przewodnika
– pole przekroju.

Z powyższego wzoru wynika zależność na względny przyrost oporności:

gdzie:

– przyrost oporności
– stała tensometru (współczynnik czułości na odkształcenie, zależny od rodzaju materiału, o wartości z zakresu 2–3)
– odkształcenie.

Na podstawie odkształceń, korzystając z uogólnionego prawa Hooke’a, można wyznaczyć naprężenia.

Rozety tensometryczne[edytuj | edytuj kod]

Rozeta tensometryczna jest to zespół tensometrów ustawionych w zaplanowany wcześniej sposób. Ilość zastosowanych tensometrów zależy od wartości wyliczonych podczas dobierania tensometrów do badanej próbki.

Rozety tensometryczne można podzielić na trzy rodzaje: rozeta prostokątna (mierzy odkształcenia w stanie wieloosiowym), rozeta typu T (mierzy dwuosiowe naprężenia), rozeta skręcana (mierzy próbki skręcające).

Tensometr do pomiaru powinien zostać prawidłowo przygotowany poprzez idealne przyklejenie tensometru do badanego materiału. Stosowany klej powinien być specjalnie przygotowany na użytek w tensometrach. Jego grubość nie powinna przekraczać 10 μm. Działanie kleju powinno izolować druciki od badanego materiału. Klej powinien wytrzymywać wysokie temperatury pracy bez zmiany swoich właściwości fizycznych oraz elektrycznych. Po prawidłowym przyklejeniu tensometru, pokrywa się cały układ warstwą zabezpieczającą, może to być wosk.[2]

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Hoffmann K., An Introduction to Measurements using Strain Gages.
  2. Strain Gauge theory - Types, formulas and applications - 911electronic, „911 Electronic”, 3 stycznia 2018 [dostęp 2018-01-06] (ang.).