Вопрос 4. Что фактически измеряет струнный тензометр?

Вопрос 1. Перечислите основные метрологические средства измерений.

Метрологическое средство измерения – это средство измерения, предназначенное для метрологических целей: воспроизведения единицы и ее хранения или передачи размера единицы рабочим средствам измерения. К метрологическим средствам измерения относятся эталоны, образцовые средства измерения, поверочные установки, стандартные образцы.

По уровню стандартизации различают стандартизованные и нестандартизованнные средства измерения.

Стандартизованными считаются средства измерения, изготовленные в соответствии с требованиями государственного стандарта и соответствующие техническим характеристикам установленного типа средств измерения, полученным на основании государственных испытаний, внесенные в Государственный реестр средств измерений.

Нестандартизованные – уникальные средства измерения, предназначенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которым нет необходимости. Они не подвергаются государственным испытаниям, а подлежат метрологической аттестации.

Высшим звеном в метрологической передаче размеров единиц являются эталоны.

Эталон единицы – средство измерений (или комплекс средств), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.

Вопрос 2. На каком общем принципе основаны механические датчики перемещений (деформаций)?

Механические тензометры — это приборы, в которых использован принцип неравноплечего рычага для увеличения небольших деформаций верхнего слоя испытываемого элемента до видимых невооруженным глазом перемещений конца стрелки. В практике применяют тензометры Гугенбергера.

Смещение подвижной ножевой опоры 4 поворачивает подвижную ножку 5 и, соединенную с ней коромыслом 7 стрелку прибора 8. Соотношение плеч рычажной системы такое, что смещение на 0,001 мм подвижного ножа сместит конец стрелки на уровне шкалы прибора на 1 мм, т.е. действительное перемещение увеличится в 1000 раз.

Вопрос 4. Что фактически измеряет струнный тензометр?

Применение:

Струнный тензометр является наиболее распространенным, надежным и долговечным датчиком для измерения деформаций и напряжений в конструкциях.

Накладной тензометр предназначен для установки на поверхности стальных конструкций с помощью сварки или магнитных креплений, на бетонных конструкциях с использованием анкерных монтажных блоков, а также с помощью клеевого соединения на любых поверхностях.

Основные области применения накладных тензометров — стальные, бетонные и железобетонные конструкции зданий, инженерных и гидротехнических сооружений, мостов, вышек и мачт. Также тензометры используются для контроля усилий и напряжений в машинах и механизмах.

Техническое описание:

Тензометры состоят из сплошного цилиндрического корпуса и двух анкеров, между которыми смонтированы натянутая струна. Для возбуждения струны импульсом электромагнитного поля и создания переменной ЭДС от ее собственных колебаний служит электромагнитная головка, установленная посредине струны.

Деформация исследуемой среды через анкеры передается струне, изменяя ее натяжение, и, следовательно, частоту собственных колебаний. Под действием температуры исследуемой среды (бетона или скалы) изменяется также сопротивление электромагнитной головки. По измеренному периоду колебаний струны, с помощью индивидуальной градуировочной зависимости удлинения струны тензометра от частоты ее колебаний, определяют величину относительных осевых деформаций базы тензометра.

Струнные тензометры применяются как приставные (рис. 1а), так и закладываемые (рис. 2б) в толщу материала конструкций, например в бетон массивных гидротехнических сооружений.

а	б

Рис.1. Струнные тензометры: а - приставной (или «накладной») тензометр; 6 - закладной тензометр;

1 - испытываемая конструкция; 2 - натянутая стальная струна; 3 - опоры для крепления струны; 4 - жесткие диски; 5 - ограждающие трубки; 6 - электромагнит; 7 - соединительные провода; l - длина струны; L - расстояние между средними сечениями дисков 4.

Мусор

В этих приборах дистанционного действия использована зависи­мость между частотой f собственных колебаний и натяжением струны, оп­ределяемая выражением

f=

где l - длина струны, - плотность ее материала.

Струнные тензометры применяются как приставные (рис. 20, а), так и закладываемые в толщу материала конструкций, например в бетон массивных гидротехнических сооружений. В этом случае (рис. 20, б) струна 2 защищается от соприкосновения с бетоном трубками 5, жестко соединенными с дисками 4, втопленными в кладку.

При деформации бетона расстояние L между дисками меняется, что сопровождается изменением натяжения струны. Если f₁ и f₂ - последовательно замеренные частоты се собственных колебаний, то значение дефор­мации может быть найдено из выражения

где Е - модуль упругости материала струны.

Для возбуждения колебаний используется помещенный рядом со струной электромагнит 6, в котором возникшие колебания струны, в свою очередь, индуцируют переменный ток той же частоты f, определяемой с помощью регистрирующих устройств, соединенных с тензометром прово­дами 7.

Для исключения влияния температуры и других возможных воз­действий, влияющих на получаемые результаты, рядом с группами зало­женных в бетон «рабочих» тензометров помещают «компенсационный» прибор, размещаемый таким образом, чтобы деформации бетона на него не действовали. Учитываются также показания заложенных в кладку телетер­мометров и т.д.

Струнные тензометры применяют главным образом для длитель­ных измерений, поскольку существенным их преимуществом по сравнению с тензорезисторами являются то. что на частоту колебаний струны не влияют возможные утечки тока и изменения омического сопротивления в со­единительных коммуникациях, с чем приходится серьезно считаться и при­нимать соответствующие защитные меры при пользовании тензорезисторами.