Измерение механических напряжений вибрирующей струной. Тензометр

Этот метод измерения механических напряжений (деформаций, удлинений) использует в качестве чувствительного элемента стальную струну, натянутую между двумя зажимами, закрепленными в конструкции, деформации которой изучаются. Изменение механического натяжения струны приводит к изменению ν частоты ее колебаний, а измерение Δν позволяет определить деформации. Одним из достоинств рассматриваемого метода является большой срок службы датчика (преобразователя, тензометра), надежность, слабая подверженность влиянию сторонних внешних воздействий (влажность, радиация и др.). Эти преимущества обеспечиваются прочностью струны и конструкции тензометра. В этом методе носителем информации есть частота выходного сигнала, что создает дополнительные преимущества в плане устойчивости против помех в виде шумов, наводок, влияний линий передачи. Кроме того такой сигнал легко преобразовывается в цифровую форму.

Основная частота ν механических колебаний струны тензометра, натянутой между двумя точками на расстоянии l и подверженной действию силы F, выражается формулой

ν = (1/2l) √F/Sρ

где S -площадь поперечного сечения струны, ρ- ее плотность.

Под воздействием механического напряжения F/S струна тензометра испытывает удлинение Δl. Анализируя напряженно деформированное состояние струны можно получить выражение для относительного удлинения (относительной деформации) через изменение частоты:

E - модуль Юнга. Зная ν0 (начальная частота) и измеряя ν1 (частота после деформирования конструкции), можно, таким образом, определить деформацию конструкции.

Рис.1. Тензометр с вибрирующей струной

На рис.1 показан тензометр (схема) с вибрирующей струной. Стальная струна колеблется с частотой ν перед сигнальной катушкой, вызывая периодические колебания магнитного сопротивления ее магнитного контура, что порождает электрический сигнал той же частоты ν. Этот сигнал усиливается и передается на катушку возбуждения, которая поддерживает вибрацию. Частота ν может измеряться с помощью частотомера. Характеристики такого типа тензометров можно найти в литературе. Например, тензометр производство фирмы "Телемак", имеет следующие характеристики: максимальная частота ~1200 Гц, минимальная частота ~400 Гц, диапазон измерений 4000мкм/м, разрешение 1 мкм/м, точность от 1 до 2% диапазона измерений.

Описанный тип измерителя удлинений (тензометра) применяется для контроля механических деформаций и напряжений в строительстве (плотины, мосты, туннели и т. п.), в весоизмерении и др.

Датчики, преобразователи. Sensors, transducers

Смотрите также:

· Электромагнитные преобразователи

· Эффект Холла. Преобразователи Холла

· Автомобильный датчик Холла

· Ряд прецизионных генераторов Э.Д.С. Холла

· Полупроводниковые тензорезисторы

· Тензодатчики

· Тензодатчики, тензорезисторы

· Фольговые тензорезисторы

· Полупроводниковые терморезисторы

· Платиновые термометры сопротивления

· Платиновые и медные термосопротивления

· Экспериментальные полупроводниковые датчики

- терморезисторы

· Собственный нагрев термометров сопротивления

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ

Информация, новости, реклама

Sensors, Transducers, Measurement