- Princip tenzometrů spočívá v měření změny vzdálenosti dvou bodů na povrchu tělesa vlivem jeho zatížení.

Transkript

1 P3: Tenzometrie I

2 Princip tenzometrů (Basic principle) - Princip tenzometrů spočívá v měření změny vzdálenosti dvou bodů na povrchu tělesa vlivem jeho zatížení. - Na základě způsobu/principu měření této změny je možné tenzometry rozdělit na následující typy: Typy tenzometrů (Types of strain gauges) Pneumatické tenzometry (Pneumatic strain gauges) Pracují na principu měření změny tlaku, která je proporcionální změně vzdálenosti měřících hrotů, umístěných na povrchu součásti. Strunové tenzometry (String gauges) Využívají k měření kmitající strunu, jejíž frekvence kmitání se mění v závislosti na její deformaci.

3 Mechanické tenzometry (Mechanical strain gauges) Princip mechanických tenzometrů spočívá v měření přemístění hrotů popř. břitů při deformaci měřené součásti, toto přemístění je s využitím mechanických převodů transformováno tak, aby jej bylo možné odečíst ze stupnice. Nejznámějším mechanickým tenzometrem je Huggenbergerův tenzometr.

4 Fotoelasticimetrické tenzometry (Optical strain gauges) - Princip optických tenzometrů spočívá na odrazu světla na Braggově mřížce, která je vytvořena pomocí laseru uvnitř světlovodného vlákna. - Rozteč mřížky je rovna jedné vlnové délce světla. V případě, že dojde k deformaci mřížky, změní se její rozteč což má za následek odraz jiné části spektra světla od této mřížky.

5 Elektrické tenzometry (Electrical strain gauges) - Elektrické tenzometry jsou nejhojněji zastoupeným typem v oblasti tenzometrických měření. - Princip elektrických tenzometrů spočívá v transformaci mechanické veličiny, v našem případě, poměrného prodloužení, na veličinu elektrickou. - Na základě typu výstupní měřené elektrické veličiny rozlišujeme následující typy elektrických tenzometrů: Indukční (Inductive strain gauges) - Změna délky odpovídá změně impedance cívky, kterou protéká elektrický proud. Kapacitní (Capacitive strain gauges) - Změna délky dopovídá změně kapacity kondenzátoru.

6 Odporové (Resistive strain gauges) - Odporové tenzometry pracují na principu nepřímého měření mechanického napětí na povrchu součásti prostřednictvím deformace samotného tenzometru, která má za následek změnu odporu. - Odporové tenzometry je možné dále rozdělit na následující typy: Polovodičové tenzometry (semiconductor strain gauges) - Založeny na piezorezistenci některých materiálů (např. křemík). - V závislosti na působícím mech. tlaku se mění el. odpor polovodiče

7 Uhlíkové tenzometry (Carbon strain gauges) - Uhlíkový tenzometr se sestává z uhlíkových destiček, které jsou připevněny k povrchu tělesa. Vlivem deformace dochází ke změně přítlaku mezi destičkami a tudíž i ke změně odporu. (již se nepoužívají) Kovové tenzometry (Metal strain gauges) - Kovové tenzometry je možné dále rozdělit na drátkové a fóliové. - Drátkové tenzometry jsou historicky starší a oproti fóliovým tenzometrům dnes méně používané. - Výhodou drátkových tenzometrů je malý rozptyl odporu. Nevýhodou je naproti tomu menší dosažitelná hodnota odporu oproti fóliovým tenzometrům. - Foliové tenzometry jsou v současné době nejpoužívanějším typem tenzometrů. - Měřící mřížka je tvořena fólií o tloušťce 5-15 µm, která je připevněna lepidlem na podložku

8 - V závislosti na účelu použití rozlišujeme následující typy tenzometrů: Tenzometry pro měření deformací v jednom směru

9 - V závislosti na účelu použití rozlišujeme následující typy tenzometrů: Tenzometrické řetězce pro měření gradientů napětí

10 - V závislosti na účelu použití rozlišujeme následující typy tenzometrů: Tenzometrické kříže a ružice pro vyšetřování rovinné napjatosti

11 - V závislosti na účelu použití rozlišujeme následující typy tenzometrů: Tenzometrické ružice pro měření zbytkových napětí

12 - V závislosti na účelu použití rozlišujeme následující typy tenzometrů: Tenzometry pro měření membránových napětí a napětí ve vzájemně kolmých směrech

13 Instalace tenzometrů 1. Povrch v místě nalepení tenzometru musí být odpovídajícím způsobem ošetřen. V první fázi je nutné odstranit rez/nátěr/lak. 2. Povrch je nutné odpovídajícím způsobem zarovnat a dodatečně zdrsnit (brusný papír o zrnitosti ) 3. Realizace samotného lepení. Postup lepení závisí na tom, zda používáme dvousložkové či jednosložkové lepidlo a rovněž na samotném podkladu, na který tenzometr lepíme. 4. Aplikace laku (polyuretanový, nitrilový či silikonový lak), jehož úkolem je ochrana tenzometru před vnějšími vlivy (vlhkost, prach, chem. prostředky apod.).

14 Literatura [1] Trebuňa, F; Šimčák, F.: Príručka experimentálnej mechaniky, TypoPress, 2007, ISBN: [2] Macura, P.: Experimentální metody v pružnosti a plasticitě, Skiptum VŠB-TU Ostrava, 2001, 107 s. [3] Vlk, M.; Houfek, L; Hlavoň, P; Krejčí, P; Kotek, V; Klement, J.: Experimentální mechanika, Brno, 2003, elektronické skriptum dostupné na adrese : [4] [5] Wikipedie -