Тензометрия: Тензометрия | это… Что такое Тензометрия?

Тензометрия | это… Что такое Тензометрия?

Тензометрия (от лат. tensus — напряженный и греч. metron — мера) — способ измерения напряженно-деформированного состояния конструкции. Базируется на определении напряжений и деформаций в наружных слоях детали с помощью тензодатчиков и регистрирующей аппаратуры.

Тензодатчик представляет собой резистор, сопротивление которого изменяется при деформации. Его приклеивают к поверхности тестируемой детали, так, чтобы он деформировался вместе с ней. Используются одиночные тензорезисторы или блоки тензорезисторов, соединённые по схеме моста или полумоста.

Регистрирующая аппаратура называется тензостанция. До 1980-х годов она представляла собой комплекс самописцев, регистрирующих значения сигналов датчиков на бумаге. Развитие компьютерной техники и АЦП изменило облик этой аппаратуры. На настоящий момент стала возможна не только регистрация сигналов тензодатчиков, но и их компьютерный анализ в реальном времени и автоматическая выдача управляющих сигналов для изменения режима работы тестируемой конструкции.

Тензометрия широко используется для измерения веса.

Принцип действия

Рис. 1. Измерительный мост с вольтметром

Тензодатчик включается в измерительный мост в качестве одного из сопротивлений (например, R2) (см. рис. 1). Если все сопротивления, составляющие мост, равны между собой, то при любых значениях напряжения между точками А и D токи через все резисторы по закону Ома будут равны между собой. Следовательно, напряжение между точками С и B будет равно нулю. Но если какое-либо сопротивление будет отличаться от трёх других, то между точками C и B появится разность потенциалов (напряжение). Если же это сопротивление будет менять своё значение под воздействием какого-либо внешнего физического фактора (изменения температуры, светового потока извне и т. д.), то напряжение между точками C и B будет менять своё значение в соответствии с изменением параметров внешнего физического фактора. Таким образом, внешний физический фактор является входным сигналом, а напряжение между точками C и B — выходным сигналом.

Далее выходной сигнал можно подавать на анализирующее устройство (например, на персональный компьютер), где специальные программы могут его обрабатывать.

В качестве резистора с переменным значением может использоваться тензодатчик — это такой «резистор», который может изменять своё сопротивление при изменении его длины или иной деформации. Если один конец тензодатчика закрепить на одной поверхности (назовём её Х), а другой конец тензодатчика закрепить на другой поверхности (назовём её Y), то с изменением расстояния между поверхностями Х и Y будет изменяться длина тензодатчика, а значит и его сопротивление, меняя напряжение между точками C и D. Таким образом, на анализирующем устройстве (например, на экране монитора компьютера) можно получить кривую, с большой точностью соответствующую колебаниям расстояния между поверхностями X и Y. Эту кривую и соответствующий ей сигнал можно анализировать. Такой способ измерения получил назваание

тензометрии. Чувствительность тензометрических измерений расстояний между поверхностями Х и Y достигает долей микрометра.

Помимо тензодатчиков, для измерения колебаний расстояния между двумя поверхностями часто используют пьезоэлектрические датчики. Последние во многих сферах вытеснили тензодатчики благодаря лучшим техническим и эксплуатационныи характеристикам.

Ссылки

1. Конструкция тензодатчика;

Литература

• Политехнический словарь / Ишлинский А. Ю. и др.. — 3 изд., перераб. и доп.. — М.: Советская энциклопедия, 1989. — С. 523. — ISBN 5-85270-003-7

Тензометрические измерения — ZETLAB

В любой задаче в области компьютерной автоматизации измерений, испытаний и управления технологическим производством самым главным моментом является выбор первичного преобразователя. Первичные преобразователи сигналов внешнего воздействия в электрический сигнал основаны на различных физических эффектах и бывают различного типа и вида. Рассмотрим один из распространенных видов преобразователей — резистивных.

Резистивные датчики широко используются в тензометрии. Тензометрия (от лат. tensus — напряжённый, натянутый и греч. metréō — измеряю) — экспериментальное определение напряжённого состояния конструкций, основанное на измерении местных деформаций. При механической деформации материала его электрическое сопротивление изменяется. Этот эффект называется тензорезистивным эффектом. На основе этого эффекта реализованы тензодатчики, реагирующие на механическое напряжение σ:

где E — модуль Юнга материала, F — приложенная сила, dl/l = e — относительная деформация материала.

Тензометрические измерения производятся при помощи измерительных модулей ZET 7010 Tensometer-485, ZET 7110 Tensometer-CAN, ZET 7111 Tensometer-CAN; или тензостанции ZET 017-Т8 и программы «Тензодатчик». В качестве чувствительных элементов могут быть использованы тензодатчики или тензорезисторы в различных исполнениях. Тензорезистивный эффект применяется для измерения различных физических величин: веса, давления, механического напряжения и т.п. На рисунке 1, например, показаны формы измерительных решеток тензорезисторов фирмы «Месстехник-HBM». На рисунке 2 представлен внешний вид типичного датчика давления производства ООО «Метроник».

Рисунок 1

Рисунок 2

При построении многоканальных контрольно-измерительных систем автоматизации технологических процессов используются несколько тензостанций ZET 017-Т8: в этом случае количество измерительных каналов может достигать 128. Для подключения такого количества датчиков используются клеммные модули (рисунки 3 и 4). Для интеграции тензоизмерительной системы в уже существующий процесс возможна установка модулей на DIN-рейку. Для построения распределенной системы тензоизмерений используются модули ZET 7010 Tensometer-485, ZET 7110 Tensometer-CAN, ZET 7111 Tensometer-CAN.

Рисунок 3

Рисунок 4

Для контроля и управления процессами используется цифровой вход/выход тензостанции ZET 017-Т8 или управляющий модуль ZET 7060 Digital-485 или ZET 7160 Digital-CAN. Например, при превышении давления в контролируемой точке исследуемого объекта, с цифрового выхода на исполнительный механизм подается сигнал, что приводит к его срабатыванию и, например, к открытию спускового клапана. При нормализации давления сигнал с цифрового выхода выключается и продолжается нормальное функционирование системы. Пороги (уставки) срабатывания цифрового входа/выхода устанавливаются оператором. Контроль измеряемых параметров и алгоритмы срабатывания уставок могут быть различными. Весь процесс измерения параметров, срабатывания уставок и возникновение нештатных ситуаций отображается на экране в реальном времени и протоколируется для дальнейшего анализа и хранения.

См. также

• Теория тензоизмерений, схемы подключения тензорезисторов к ZETSENSOR
• Схемы подключения тензорезисторов к тензостанции ZET 017-T8
• Тензовесы своими руками
• Формирование тензометрических мостовых схем для измерения различных параметров
• Применение тензорезисторов для измерения физических величин
• ZET 7010 Tensometer-485 интеллектуальный тензодатчик с интерфейсом RS-485 (статические измерения)
• ZET 7110 Tensometer-CAN интеллектуальный тензодатчик с интерфейсом CAN (статические измерения)
• ZET 7111 Tensometer-CAN интеллектуальный тензодатчик с интерфейсом CAN для проведения динамических измерений

[Тензометрия — разработка методики измерения функции трубки в модели височной кости]

. 2011 Январь; 90 (1): 26-9.

doi: 10.1055/s-0030-1265167. Epub 2010 16 сентября.

[Статья в немецкий]

T Zehlicke ¹ , T Just, O Specht, W Schmidt, W Sass, C Moss, HW Pau

Принадлежности

принадлежность

• ¹ Bundeswehrkrankenhaus Hamburg, HNO, Гамбург. [email protected]

• PMID: 20848373
• DOI: 10.1055/с-0030-1265167

[Статья в немецкий]

T Zehlicke et al. Ларингориноотология. 2011 9 января0003

. 2011 Январь; 90 (1): 26-9.

doi: 10.1055/s-0030-1265167. Epub 2010 16 сентября.

Авторы

Т Зелике ¹ , Т. Джаст, О. Шпехт, В. Шмидт, В. Сасс, К. Мосс, Х.-В. Пау

принадлежность

• ¹ Bundeswehrkrankenhaus Hamburg, HNO, Гамбург. [email protected]

• PMID: 20848373
• DOI: 10.1055/с-0030-1265167

Абстрактный

Задача: Давление в среднем ухе во многом зависит от функции евстахиевой трубы. Дисфункция труб часто является триггером заболеваний среднего уха, таких как хронический средний отит, а также баротравмы. Пациентам с нарушением функции маточных труб не следует подвергаться ситуациям с резкими перепадами давления. До сегодняшнего дня не существует действенного метода исследования для длительного измерения развития давления в среднем ухе.

Материал и методы:

Основная идея заключалась в разработке тонкой гибкой пленки со встроенными тензодатчиками из платины и золота, которую можно было бы наносить непосредственно на поверхность барабанной перепонки. С их помощью можно измерить и задокументировать сдвиги или растяжения барабанной перепонки в модели височной кости.

Полученные результаты: Нам удалось показать, что измерительная система достаточно чувствительна для регистрации изменений давления в объеме среднего уха модели височной кости. При использовании полной мостовой конструкции тензометрических резисторов можно показать, что измерительное напряжение тензорезисторов находится в фазе кривой измерения давления или в соответствии с расположением в противофазе. В режиме одного резистора измерения не зависели от позиционирования. Измерение движения барабанной перепонки в случае перфорации было возможным.

Выводы: Для улучшения долговременной стабильности тензометрической пленки следующим этапом разработки будет создание новой конструкции с резисторами из константана (CU-Ni-Mn). После периода тестирования последуют длительные измерения в клинических исследованиях.

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · Нью-Йорк.

Похожие статьи

• [Тензометрия — концепция и первые результаты нового метода измерения функции трубы с помощью высокогибких тензодатчиков из фольги].

  Zehlicke T, Behrend D, Schmidt W, Hoffmann F, Müller J, Pau HW. Zehlicke T, et al. Ларингориноотология. 2008 г., август; 87 (8): 542-5. doi: 10.1055/s-0028-1082140. Ларингориноотология. 2008. PMID: 18651338 Немецкий. Аннотация недоступна.

• Диагностика и лечение дисфункции евстахиевой трубы.

  Магнусон Б., Фальк Б. Магнусон Б. и др. Отоларингол Clin North Am. 1984 ноября; 17 (4): 659-71. Отоларингол Clin North Am. 1984. PMID: 6542637

• [Оптотензометрия для измерения трубной функции — технико-экономическое обоснование на модели среднего уха].

  Zehlicke T, Just T, Punke C, Stamer M, Müller J, Wendlandt R, Pau HW. Zehlicke T, et al. Ларингориноотология. 2011 май; 90(5):276-81. doi: 10.1055/s-0031-1271781. Epub 2011 10 мая. Ларингориноотология. 2011. PMID: 21560089Немецкий.

• Евстахиева труба при заболеваниях уха.

  Гордый Г.О., Одои Х. Гордый GO и др. Отоларингол Clin North Am. 1972 февраль; 5(1):29-32. Отоларингол Clin North Am. 1972. PMID: 4551413 Обзор. Аннотация недоступна.

• Дисфункция евстахиевой трубы.

  Монселл ЭМ, Харли РЭ. Монселл Э.М. и соавт. Отоларингол Clin North Am. 1996 июнь; 29 (3): 437-44. Отоларингол Clin North Am. 1996. PMID: 8743342 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Сезонные различия тимпанограммы и показателей среднего уха у детей.

  Кнопке С., Бётчер А., Чадха П., Олзе Х., Баст Ф. Кнопке С. и др. ХНО. 2017 Январь; 65 (Приложение 1): 68-72. doi: 10.1007/s00106-016-0288-6. ХНО. 2017. PMID: 27995276 Английский.

• Сезонные различия показателей тимпанограммы и среднего уха у детей. Немецкая версия].

  Кнопке С., Бётчер А., Чадха П., Олзе Х., Баст Ф. Кнопке С. и др. ХНО. 2017 авг; 65 (8): 651-656. doi: 10.1007/s00106-016-0287-7. ХНО. 2017. PMID: 27904919 Немецкий.

• Взаимосвязь между предоперационными тимпанограммами и результатами интраоперационного осмотра уха у детей.

  Кнопке С., Ирун Э., Олзе Х., Баст Ф. Кнопке С. и др. Eur Arch Оториноларингол. 2015 декабрь; 272(12):3651-4. doi: 10.1007/s00405-014-3421-8. Epub 2014 10 декабря. Eur Arch Оториноларингол. 2015. PMID: 25490976

• Евстахиева труба и механика среднего уха.

  По ХВ. Пау ХВ. ХНО. 2011 окт; 59 (10): 953-63. doi: 10.1007/s00106-011-2368-y. ХНО. 2011. PMID: 21909770 Обзор. Немецкий.

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

БИМЗ

БИМЗ

Pochodzenie nazwy

Tensometr najczęściej stanowi główne źródło sygnału w większości systemów pomiaru wielkości mechanicznych. Поточное jednak, terminem tensometr bywa określany completny tensometryczny przetwornik wagi stanowiący od lat zasadniczą część wag электронный . Z etymologicznego punktu widzenia polska nazwa „tensometr” jest zapożyczeniem z języka francuskiego, w którym używany jest termin „extensomètres à fils résistants ” w języku angielskim powszechnie stosuje się określenie „тензодатчик ” , a w języku niemieckim skrót „DMS” który pozwala w słownictwie inżynierskim ominąć dość długą nazwę «Dehnungsmessstreifen»

 

Istota działania tensometrów

Истота znaczenia każdego z tych terminów jest zdolność reakcji na odkształcenie a tym самый мощный источник информации о материале того же самого тенсометру oraz, przede wszystkim, na powierzchni przedmiotu stanowiącego obiekt badań, na który nasz tensometr jest naklejony. W tym miejscu wypada zaznaczyć, że dzialanie tensometrów może bazować na wykorzystywaniu różnych zjawisk физич. Z punktu widzenia tego kryterium można wyróżnić kilka grup tensometrów, jednak w naszej ocenie, dwie najistotniejsze to: Электроопорная тензометрия и Оптическая тензометрия .

 

Будова тензометру

Показаны на рисунку тензометр jest „jednoosiowy” to znaczy pozwala na pomiar naprężeń w osi tak zwanej drabinki pomiarowej. W praktyce stosowane są тензометрия одно-, двух-осиове oraz tak zwane rozety pozwalające na jednoczesny pomiar odkształceń w trzech Осиах.

Podstawa działania tensometrów

W tym miejscu pragniemy się skoncentrować na tensometrach elektrooporowych. Засада ич działania wynika z zależności obowiązującej wszystkie przewodniki prądu elektrycznego a gloszącej, że opór elektryczny jest wprost proporcjonalny do długości a odwrotnie proporcjonalny do przekroju poprzecznego danego пшеводника. Aby ułatwić dalsze rozważania warto oznaczyć najistotniejsze параметр определяется с помощью технологии тензометрии электроопоровей. Пропонуемы wprowadzić następujące określenia:

(память, że zmiana długości materiału skutkuje również zmianą powierzchni przekroju poprzecznego zgodnie z zasadą stałej objętości), którą określa współczynnik Poissona ν дла uproszczenia jednak proponujemy odnosić oczekiwane wyniki pomiarów tensometrycznych do wartości podstawowego parametru jakim jest wydłużenie względne)

Легенда

Wartość względnej zmiany rezystancji

Jak łatwo zauważyć względna zmiana rezystancji tensometru jest wprost proporcjonalna do wydłużenia względnego. Вартош współczynnika proporcjonalności „k” wynika z własności materiału, z którego zbudowany шутка тензометр. W wyniku wielu prob przyjęto iż najkorzystniejszym materiałem do produkcji tensometrów jest konstantan czyli brąz niklowy (стоп между 60% и 40%), dla którego współczynnik „k” osiąga stosunkowo wysoką wartość równą ~2 co pozwala uzyskać możliwie największy sygnał pomarowy. Доскональц wyniki pierwszych prac związanych z opracowaniem konstrukcji i zastosowaniem tensometrów do pomiaru odkształceń (EESimons i niezależnie ACRuge rok 1937) uzyskano formę stosunkowo łatwych w aplikacji foliowych tensometrów oporowych. Ich konstrukcja polega na połączeniu warstwy konstantanu o kształcie naniesionim метод фотографирования на фолие металов и рисунков или материалов nośnika którym zazwyczaj jest warstwa żywicy zapewniającej możliwie dobre połączenie w procesie naklejania tensometru na powierzchnie materiału który jest obiektem pomiaru odkształceń.

Należy jednak pamiętać, że wartość zmiany oporności tensometru nawet przy znacznych odkształceniach шутка бардзо мала.

Obwód Mostka Wheatstone’a

W praktyce pomiarów tensometrycznych wykorzystuje się wzmacniacze pomiarowe, które wykorzystują opracowany w roku 1843 obwód Mostka Wheatstona.

Gdzie:

UB — napięcie zasilania (zwykle 1 ÷ 8 V)

UA- sygnał pomarowy (zwykle 0 ÷ 2 мВ/В)

R1 — R4 — Колейне тензометры

W przypadku gdy wszystkie cztery tensometry posiadają identyczną rezystancję a żaden z tensometrów nie podlega odkształceniu mostek jest zrównoważony i sygnał wyjściowy wynosi 0 mV. Gdy jednak odkształcimy co najmniej jeden tensometr, równowaga napięć на мостку zostanie zakłócona i otrzymamy wyraźny sygnał wyjściowy o maxsymalnej wartości (w typowych zastosowaniach) до 2 мВ на каждый волт засилания.

Zastosowania tensometrów

Тензометрия elektrooporowe znajdują zastosowanie między innymi przy pomiarze naprężeń występujących w materiałach różnych konstrukcji (na przykład Mostów , torowisk ). Wtedy są bezposrednio naklejone na materiał danego obiektu, lub przy produkcji przetworników sily , przetworników wagi czy przetworników obrotowego . W takim przypadku tensometry są Наклейки на элементы корпуса даного изделия и комплектный изделия podlega kalibracji i zapewnia możliwość pomiaru odpowiedniej wielkości z bardzo dużą dokładnością. W obecnych warunkach możemy, przy zastosowaniu najlepszych przetworników wagi oraz najwyższej klasy wzmacniaczy pomiarowych osiągnąć dokładność do 0,000 5% .

Przetworniki tensometryczne

Przykłady przetworników wagi, sily i momentu obrotowego.

Пшетворник ваги

Пшетворник силы

Przetwornik momentu obrotowego

Rodzaje tensometrów oporowych

Szczegóły konkretnych tensometrów, supportości, dokładności.

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕРИЯ LY

ODKSZTAŁCENIA JEDNOKIERUNKOWE

Stanowi pierwszy wybór w przypadku pomiarów odkształceń tylko w jednym kierunku.

Więcej

ТЕНЗОМЕТРИЯ СЕРИЯ XY

DRABINKA W KSZTAŁCIE LITERY V

Тип XY2 и XY4 с тензометрами kształcie litery V z dwoma drabinkami pomiarowymi ułożonymi pod kątem 45° względem osi.

Więcej

ТЕНЗОМЕТРИЯ СЕРИЯ M

PODWYŻSZONA ODPORNOŚĆ

Специальные opracowane dla wysokiej odporności na zmienne obciążenia przy wzrastającym poziomie odkształcenia i wysokich Temperatureaturach do 300°C.

Венцей

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕРИЯ XY-RY

METODA WIERCONEGO OTWORKA

Анализ напрежней resztkowych, для методов wierconego otworu i wierconego pierścienia.

Więcej

ТЕНЗОМЕТРИЯ СЕРИЯ KY

ŁAŃCUCHY TENSOMETRYCZNE

Łańcuchy tensometryczne są szczególnie przydatne do określania gradientów naprężeń.

Więcej

ТЕНЗОМЕТРИЯ СЕРИЯ VY

ТЕНЗОМЕТРИЯ ПЕЛНО-МОСТКОВЕ

Тензометрия pełno-mostkowe VY posiadają 4 drabinki pomiarowe, ułożone tak, że każda jest przesunięta o kąt 90° względem kolejnej.

Więcej

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕРИЯ RDS

CZUJNIKI PROPAGACJI PĘKNIĘĆ

Czujniki pęknięć są używane do określania postepowania pęknięć w elementach. HBM oferuje trzy różne typy takich czujników.

Więcej

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ СЕРИЯ XY

РОЗЕТА ТИП Т

Тензометрия XY как розетка типа T posiadają 2 drabinki pomiarowe ułożone pod kątem 90° od siebie.

Венцей

Szkolenia

Zastosowanie tensometrów w technikach

ZASTOSOWANIE TENSOMETRÓW W TECHNIKACH POMIAROWYCH I CZĘŚĆ — INSTALACJA TENSOMETRÓW

RR Company Advisor

Szkolenie rozpoczyna teoria – podstawy wiedzy o tensometrii takie jak: budowa tensometru, wartości pomiarowe odkształceń, Mostek Wheatstone’a. Zajęcia praktyczne obejmują wybranie odpowiedniego miejsca do pomiaru, przygotowanie powierzchni i naklejanie tensometrów. Następnie podłączanie własnoręcznie zainstalowanych tensometrów do aparatury pomiarowej i analizę otrzymanych wyników.

венцей тел. 519 325 350 [email protected]

ZASTOSOWANIE TENSOMETRÓW W TECHNIKACH POMIAROWYCH II CZĘŚĆ — TENSOMETRIA ELEKTROOPOROWA W TEORII I PRAKTYCE

RR Company Advisor

Dwudniowe szkolenie rozpoczyna część teoretyczna obejmująca zagadnienia stanu naprężeń i odkształceń opisanych odpowiednimi równaniami, rozszerzalności i kompensacji temperaturowej, zastosowanie rozet tensometrycznych. Część praktyczna obejmuje wyznaczanie i analizę naprężeń w płaskich układach prętowych w belkach i tarczach płaskich na podstawie obliczeń oraz pomiarów tensometrycznych.

венцей тел. 519 325 350 [email protected]

HBM CATMAN — AKWIZYCJA DANYCH POMIAROWYCH W PRAKTYCE

RR Company Advisor

Program szkolenia obejmuje konfigurację urządzeń pomiarowych, wprowadzenie podstawowych ustawień, tworzenie kanałów obliczeniowych i analizowanie otrzymanych danych. Każdy z uczestników szkolenia pracuje przy komputerze, samodzielnie rozwiązując zadania w celu utrwalenia nabytej wiedzy.

венцей тел. 519 325 350 b. [email protected]

Наше издание

Опция полива клея EP150

Опция полива клея EP150: pewna i oszczędzająca czasW nowej opcji EP150 używany jest klej jedno…

TENSOMETR — SERCE PRZETWORNIKA — ŹRÓDŁO SYGNAŁU POMIAROWEGO

Tensometry już od blisko 70 lat stanowią podstawowe źródło sygnału określającego wartość wielkości …

Специальная тензометрия KFU для температуры до 350 °C

HBM Test and Measurement (HBM) rozszerza swoją ofertę tensometrów elektrooporowych o serię KFU, któr…

Najczęściej Zadawane Питания

W jakich Temperatureaturach może pracować tensometr?

Tradycyjne foliowe tensometry prawidłowo funkcjonują w zakresie Temperature -50 до +80 стопни по Цельсию. Tensometry o podwyższonej wytrzymałości można śmiało stosować od — 80 м до +300 стопни Цельсия.

Jakie kleje stosujemy przy aplikacji tensometrów?

Kleje jednoskładnikowe, dwuskładnikowe do stosowania с температурой покоя (на зиму) oraz do zastosowań bardzo wymagających kleje dwuskładnikowe wiążące w wyższych Temperaturach.

Jakie oporności tensometrów są zalecane w zależności od zastosowania?

Przy analizie naprężeń najczęściej stosujemy 120 Ом, do konstrukcji przetworników 350 Ом lub wyżej.

Jak zabezpieczyć тензометрия przed wpływem czynników zewnętrznych?

Najczęściej stosujemy powłoki sylikonowe, masy uszczelniające, lub aplikujemy tensometry zakapslowane.