Tipi di estensimetri: caratteristiche e applicazioni

L'estensimetro è un trasduttore passivo che converte l'allungamento meccanico e la compressione in deformazione di resistenza. È stato inventato nel 1938 da Arthur Claude Ruge e Edward E. Simmons. Esistono diversi tipi di estensimetri e vengono utilizzati per trovare le vibrazioni, utilizzati per il calcolo della deformazione e delle sollecitazioni associate e talvolta vengono utilizzati anche per trovare la forza e la pressione applicate. In campo geotecnico, gli estensimetri sono i sensori importanti. La direzione, la risoluzione e il tipo di deformazione sono i fattori importanti che dovrebbero essere considerati prima di selezionare i tipi di estensimetro o estensimetro. Di seguito vengono illustrati i diversi tipi di estensimetri e le loro applicazioni.

Cos'è un estensimetro?

L'estensimetro è un trasduttore passivo utilizzato per la misurazione di deformazione e sollecitazione, spostamento, forza e pressione. Funziona su 'Effetto piezoresistivo' principio. Il misuratore è fissato a un oggetto utilizzando un adesivo sotto stress.

Nozioni di base sugli estensimetri

Ogni giornoingegneriacostruire strutture più leggere ed efficienti che riescano comunque a mantenere rigidi standard di sicurezza e durabilità. Per ottenere questo equilibrio tra sicurezza, durata ed efficienza, gli ingegneri utilizzano estensimetri per misurare i limiti di sollecitazione delle loro materie prime. Gli indicatori monitorano la quantità di sollecitazione superficiale che un materiale può sopportare. Un tipico estensimetro è costituito da tre strati: strato superiore in laminato, elemento sensibile e strato di base in pellicola di plastica.

Quando un estensimetro è collegato a una superficie sottoposta a sollecitazione, si deformerà o fletterà all'unisono con quella superficie causando uno spostamento della resistenza elettrica proporzionale alla deformazione applicata alla superficie. È quindi possibile utilizzare una formula per convertire le fluttuazioni della resistenza in una lettura accurata della deformazione. Gli estensimetri sono disponibili in diverse configurazioni, la scelta dell'estensimetro giusto per la tua applicazione dipende dalla direzione in cui scorre la deformazione primaria, dal tipo di deformazione che stai misurando e dall'area di misurazione target. Queste sono le basi degli estensimetri.

Sforzo

Prendiamo un oggetto di lunghezza 'L0', Applica la forza' F 'su entrambi i lati di un oggetto. Se applichiamo una quantità uguale di forza all'oggetto, la lunghezza dell'oggetto cambierà.

Sforzo

In precedenza la lunghezza dell'oggetto èL0, dopo la forza applicata a quell'oggetto la lunghezza èL. La variazione di lunghezza è considerata comedL, dove dL = L- L0.La deformazione è definita come un rapporto tra la variazione di lunghezza e la lunghezza originale.

Deformazione = Modifica della lunghezza / Lunghezza originale = dL / L0

Questa è la formula per misurare la deformazione. Esistono due tipi di ceppi: ceppo positivo e ceppo negativo. Supponiamo di utilizzare l'unico conduttore elettrico o filo elettrico in un estensimetro che può far passare l'elettricità attraverso di esso. Qualunque siano le forze, le vibrazioni e le pressioni applicate sui manometri sul filo, a causa delle vibrazioni e della forza applicata le dimensioni del conducente anche cambiare.

Il cambiamento di dimensione cambierà anche nella resistenza, quel cambiamento nella resistenza troverà la forza applicata o le vibrazioni o la pressione. Qui il cambiamento nella dimensione è la tensione. È il principio di base principale dell'estensimetro.

Tipi di estensimetri

Esistono diversi tipi di estensimetri che includono quanto segue.

Estensimetri lineari LY

Gli estensimetri lineari LY misurano la deformazione solo in una direzione. I modelli LY1-LY9 sono i tipi di estensimetri lineari LY con diverse dimensioni e geometrie. I DY11, DY13, DY1x, DY41, DY43, DY4x, sono i doppi estensimetri lineari.

Rosette per estensimetri

I diversi tipi di rosette estensimetriche sono rosetta a membrana, rosetta a T, rosetta rettangolare e rosetta a delta.

Estensimetri a rosetta a membrana

Gli estensimetri a rosetta a membrana vengono utilizzati per misurare spostamento, velocità, pressione e forza, nonché per misurare la deformazione elastica dei materiali e delle strutture sviluppati sotto carichi dinamici e statici. Gli estensimetri sono utilizzati nella produzione di vagoni ferroviari, nell'ingegneria meccanica, nella produzione di aeromobili e missili e in altri settori.

Tee Rosette Strain Gauge (0-90 0 )

La rosetta a T è un estensimetro a rosetta a due elementi. In Tee rosette, le due griglie sono reciprocamente perpendicolari.

Rosone rettangolare (0-450-900)

È anche noto come un estensimetro a rosetta rettangolare a tre elementi composto da tre griglie. La seconda e la terza griglia sono spostate angolarmente di 45 0 e 900rispettivamente. Rosetta Delta: La rosetta delta è anche nota come estensimetro a rosetta delta a tre elementi, la seconda e la terza griglia sono 600e 1200lontano dalla prima griglia.

Di seguito sono riportate le figure della rosetta a T, della rosetta rettangolare e della rosetta a delta.

Rosetta a T, Rosetta rettangolare e Rosetta Delta

Estensimetri Quarter Bridge, Half Bridge e Full-Bridge

Gli estensimetri del tipo a quarto, mezzo e ponte intero sono discussi di seguito.

Estensimetro a quarto di ponte

Il quarto di ponte di tipo I e il quarto di ponte di tipo II forniscono informazioni sulle configurazioni degli estensimetri a quarto di ponte.

Quarter Bridge Tipo I

Il quarto di ponte di tipo I misura la deformazione alla flessione o la deformazione assiale. La deformazione di flessione è anche nota come deformazione del momento. Lo sforzo di flessione è definito come un rapporto tra lo sforzo di flessione e il modulo di elasticità di Young. Gli estensimetri utilizzati nella configurazione della deformazione a momento possono essere utilizzati per determinare il carico verticale. La deformazione assiale è definita come un rapporto tra sollecitazione assiale e modulo di Young, per determinare i carichi assiali gli estensimetri vengono utilizzati in deformazione assiale.

Nel quarto di ponte di tipo I, un singolo elemento estensimetrico è montato nella direzione della deformazione di flessione o della deformazione assiale. Dove R1e R Due (resistenze di completamento semiponte) R3è una resistenza di completamento a quarto di ponte e R 4 è anche un elemento estensimetrico attivo che misura la deformazione di trazione. La deformazione assiale di tipo I e di tipo II del quarto di ponte, la deformazione alla flessione e gli schemi circuitali sono mostrati di seguito.

Quater Bridge Tipo I e Tipo II Estensimetro

Quarter Bridge Tipo II

Il quarto di ponte di tipo II misura anche la deformazione alla flessione o la deformazione assiale. Dove R1e R Due (resistenze di completamento semiponte) R3(elemento di rilevamento della temperatura a quarto di ponte) e R 4 (un elemento estensimetrico attivo che misura la deformazione di trazione).

Estensimetri a semiponte

Il tipo a mezzo ponte I e il tipo a semiponte II forniscono informazioni sulle configurazioni degli estensimetri a mezzo ponte.

Tipo a mezzo ponte I

Misura la flessione o la deformazione assiale. Nel tipo I R1 e RDue (resistenze di completamento semiponte) R3 (misura la compressione dall'effetto Poisson) e R4 (misura la tensione di trazione).

Tipo a mezzo ponte II

Non misura la deformazione assiale misura solo la deformazione alla flessione. Nel tipo II R1 e RDue (resistenze di completamento semiponte) R3 (misura la deformazione a compressione) e R3 (misura la tensione di trazione).

Il semiponte tipo I e tipo II assialela deformazione, la deformazione alla flessione e gli schemi del circuito sono mostrati sotto

Estensimetro a mezzo ponte di tipo I e tipo II

Estensimetri a ponte intero

I modelli a ponte intero di tipo I, II e III forniscono informazioni sulle configurazioni degli estensimetri a ponte intero.

Full-Bridge tipo I e tipo II

Il tipo I e il tipo II misurano entrambi solo la deformazione alla flessione. Nel tipo I R1e R 3 (gli elementi estensimetrici attivi misurano la deformazione a compressione) RDuee R 4 (l'elemento estensimetrico attivo misura la deformazione di trazione). Nel tipo II R1(gli elementi estensimetrici attivi misurano l'effetto di Poisson di compressione) RDue (gli elementi estensimetrici attivi misurano l'effetto di Poisson a trazione) R3 (l'elemento estensimetrico attivo misura la deformazione di compressione) e R4 (gli elementi estensimetrici attivi misurano la deformazione a trazione)

Estensimetro a ponte completo di tipo I e tipo II

Tipo di ponte completo III

Il ponte completo di tipo III rifiuta la deformazione alla flessione misura solo la deformazione assiale. Dove R1e R 3 (gli elementi estensimetrici attivi misurano l'effetto di Poisson di compressione) RDuee R 4 (gli elementi estensimetrici attivi misurano la deformazione di trazione). Gli elementi estensimetrici attivi totali nel tipo III sono quattro, dove due elementi estensimetrici attivi sono montati in direzione di deformazione assiale (uno è montato in alto e l'altro è montato in basso) e gli altri due elementi agiscono come un indicatore di Poisson.

Deformazione assiale di tipo III del ponte completo, deformazione a flessione e diagramma del circuito

Prodotti per estensimetri

Alcuni tipi di prodotti estensimetrici con intervallo di misurazione, marca e costo sono mostrati nella tabella sottostante.

Caratteristiche

Le caratteristiche degli estensimetri sono

• Gli estensimetri sono estremamente precisi
• Per la comunicazione a lunga distanza, sono ideali
• Richiedono una facile manutenzione
• Hanno una lunga vita operativa
• Per installazioni a lungo termine, gli estensimetri sono adatti

Applicazioni

Le applicazioni dell'estensimetro sono

• Aerospaziale
• Ponti per cavi
• Monitoraggio ferroviario
• Gestione della coppia e della potenza nelle apparecchiature rotanti
• Stress residuo
• Misurazione delle vibrazioni e della coppia
• Misurazione della flessione e della flessione
• Misura di tensione, deformazione e compressione

Vantaggi

I vantaggi dell'estensimetro sono

• Poco costoso
• Conveniente
• Accurato

Domande frequenti

1). Qual è l'intervallo di lunghezza del calibro?

La gamma della lunghezza del calibro va da 3 a 6 mm per le applicazioni comuni.

2). Quali sono le considerazioni sulla selezione degli estensimetri?

Le considerazioni sulla selezione degli estensimetri riguardano la lunghezza e la larghezza dei misuratori, la configurazione della linguetta di saldatura, la disponibilità, il materiale di supporto, il numero di misuratori e la disposizione dei misuratori nel modello del misuratore.

3). Qual è l'intervallo di resistenza degli estensimetri?

La gamma di resistenza degli estensimetri va da 30 a 3k ohm.

4). Qual è il modulo dei giovani?

Il modulo di Young è definito come un rapporto tra sforzo di trazione e deformazione estensionale.

5). Quali sono i tipi di ceppo?

La deformazione assiale, la deformazione di flessione, la deformazione di torsione, la deformazione di taglio e la deformazione di compressione sono i cinque tipi di deformazione.

In questo articolo tipi di estensimetri e loro applicazioni , vengono discussi i vantaggi degli estensimetri, alcuni prodotti estensimetrici con gamma e modello di misurazione, caratteristiche, nozioni di base di un estensimetro e diversi tipi di estensimetri con diagrammi. Ecco una domanda per te quali sono le caratteristiche degli estensimetri?