Un mesurador de tensions va ser inventat per Edward E. Simmons i Arthur C. Ruge, el 1938. Aquest invent va conduir a la mesura d'una quantitat important de tensió en diverses estructures. Un tensímetre és un tipus de sensor s’utilitza en una àmplia varietat d’aplicacions per mesurar la deformació d’un objecte. És una eina geotècnica essencial que determina la tensió en diverses estructures, com ara túnels, cavitats subterrànies, edificis, ponts, formigons, preses de maçoneria, incrustació a terra / formigó, etc. principi de funcionament, característiques i aplicacions.
Què és un indicador de tensió?
Definició: Un mesurador de tensió és un dels dispositius imprescindibles que s’utilitzen en el camp de l’enginyeria geotècnica per mesurar la tensió en diverses estructures. En aplicar una força externa, hi hauria un canvi en la resistència d’un tensímetre.
mesurador de tensió
La construcció bàsica d’un indicador té un suport flexible aïllant per suportar una estructura de làmina metàl·lica. Aquesta bobina metàl·lica està enganxada a un suport prim anomenat portador i tota la configuració es fixa a un objecte mitjançant un adhesiu adequat. A mesura que l'objecte es deforma a causa de la força, la pressió, el pes, la tensió, etc., el resistència elèctrica de canvis de paper d'alumini. A Pont de Wheatstone mesura el canvi de resistivitat, que es relaciona amb la deformació a través d’una quantitat coneguda com a Factor Gauge.
diagrama de mostra-mesurador de deformacions
Els petits canvis de resistència d’un calibre es mesuren mitjançant el concepte de pont de Wheatstone. La figura següent il·lustra el pont general de Wheatstone, que té quatre braços resistius i un voltatge d’excitació, VEX.
Pont de blat
El pont de Wheatstone té dos paral·lels divisor de tensió circuits. R1 i R2 formen un circuit divisor d’un voltatge, R3 i R4 formen un segon circuit divisor de tensió. La tensió de sortida VO ve donada per:
Vo = [R3 / (R3 + R4) -R2 / (R1 + 2)] * VEX
Si R1 / R2 = R4 / R3, la tensió de sortida és zero i es diu que el pont és un pont equilibrat.
Un petit canvi de resistència condueix a una tensió de sortida diferent de zero. Si es substitueix ‘R4’ per un tensímetre i qualsevol canvi en la resistència del mesurador de tensió es desequilibrarà el pont i es produirà tensió diferent de zero.
Factor de calibre de la tensió
El factor de mesurament GF es dóna com
GF = (∆R⁄RG) / ∈
On,
'ΔR' és el canvi de resistència a causa de la tensió
'RG' és la resistència de l'indicador sense deformar
'Ε' és la soca
El factor de mesurament de les làmines metàl·liques comunes és al voltant de 2. La tensió SV del sensor de sortida d’un pont de Wheatstone ve donada per,
SV = EV (GF.∈) / 4
On EV és la tensió d’excitació del pont
Funcionament del calibrador de tensió
El funcionament d'un tensímetre depèn completament de la resistivitat elèctrica d'un objecte / conductor. Quan un objecte s’estira dins dels seus límits d’elasticitat i no es trenca ni es sivella permanentment, es fa més prim i llarg, cosa que provoca una alta resistència elèctrica. Si un objecte es comprimeix i no es deforma, sinó que s’eixampla i s’escurça, es redueix la resistència elèctrica. Els valors obtinguts després de mesurar la resistència elèctrica d’un manòmetre ajuden a entendre la quantitat de tensió induïda.
La tensió d'excitació s'aplica als terminals d'entrada d'una xarxa d'indicadors, mentre que la sortida es llegeix als terminals de sortida. Normalment, estan connectats a una càrrega i és probable que es mantinguin estables durant períodes més llargs, de vegades dècades. La cola que s’utilitza per als mesuradors depèn de la durada d’un sistema de mesura: la cola de cianoacrilat és adequada per a mesures a curt termini i la cola epoxi per a mesures a llarg termini.
Principi de funcionament de l'indicador de tensió
Com sabem, la resistència depèn directament de la longitud i l’àrea de la secció d’un conductor, que ve donada per R = L / A
On,
‘R’ = Resistència
‘L’ = Longitud
‘A’ = àrea de secció transversal
És evident que la longitud d’un conductor s’altera amb el canvi de mida i forma d’un conductor, que eventualment altera l’àrea de la secció transversal i la resistència.
Qualsevol calibre normal té una tira conductora que és llarga i prima, col·locada en forma de zig-zag de línies paral·leles. L’objectiu d’aquesta alineació en zig-zag és elaborar la petita quantitat d’esforç que es produeix entre les línies paral·leles amb molta precisió. L’estrès es defineix com la força de resistència d’un objecte.
Rosetes amb indicadors de tensió
Dos o més calibres situats estretament en una estructura semblant a una roseta per mesurar el nombre de components per avaluar la deformació precisa a la superfície es coneixen com a rosetes de calibre. La il·lustració es mostra a la figura següent.
rosetes amb calibrador de tensió
Cèl·lules de càrrega del calibrador de tensió
Aquestes cèl·lules de càrrega es troben amb més freqüència en aplicacions industrials. És molt precís i econòmic. Bàsicament, una cèl·lula de càrrega consisteix en un cos metàl·lic al qual s’adjunten els indicadors de tensió. Perquè el cos metàl·lic sigui resistent i menys elàstic, s’utilitzen acers aliats, alumini o acer inoxidable per al disseny.
Quan s'aplica una força externa sobre una cel·la de càrrega, la cel·la de càrrega es lleugerament deformada i, si no es sobrecarrega, torna a la seva forma original.
Si la cèl·lula de càrrega es deforma, l'indicador canvia de forma, provocant el canvi de resistència elèctrica de l'indicador, que al seu torn mesura la tensió.
Hi ha tipus comuns de cèl·lules de càrrega de tensió, que inclouen feix de flexió, creps, cèl·lula de càrrega de feix de tall puntual, feix de tall de doble extrem, pinces de corda de filferro, etc.
Característiques dels indicadors de tensió
Les característiques importants dels tensímetres són:
- Són adequats per a períodes més llargs amb certes precaucions
- Proporcionen valors precisos amb un canvi de temperatura i altres factors
- Són fàcils de fabricar gràcies als components simples
- Són fàcils de mantenir i tenen una llarga vida útil
- Està totalment encapsulat per protegir-se de danys com la manipulació i la instal·lació
Aplicacions de la tensió
Les característiques excepcionals permeten utilitzar aquests mesuradors en el camp de l’enginyeria geotècnica per controlar constantment estructures com preses, túnels, etc. i per evitar accidents amb suficient antelació. Algunes de les aplicacions dels mesuradors de tensió inclouen:
- Seguiment ferroviari
- Ponts de cable
- Aeroespacial
- Centrals nuclears
Preguntes freqüents
1). Quina és la sensibilitat del tensímetre?
La tensió de flux difereix respecte a la velocitat de deformació. A més, la velocitat de deformació es basa en la mida del gra d’un objecte o d’un material de treball. Es defineix com la relació entre el canvi de la tensió de flux i el canvi de la deformació.
2). Quina és la unitat de soca?
La soca és una quantitat sense dimensions. No obstant això, la velocitat de deformació és la recíproca del temps i la unitat SI és recíproca dels segons (s-1).
3). Com puc triar un tensímetre?
Aquesta selecció es basa en el tipus d'aplicacions i altres elements relacionats. Tal com -
- Basat en la longitud i la resistència del calibre
- Basat en el cost d’estalvi de mà d’obra
- Basat en el material i l’entorn de mesura
4). Per què s’utilitza el pont de Wheatstone per al mesurador de tensions?
El pont de Wheatstone és capaç de mesurar tensions de sortida en termes de milivolts. Per a un mesurador de tensió lligat, es pot mesurar un canvi de resistència quan es connecta a un circuit elèctric (pont de Wheatstone) que mesura el canvi minut de resistència. A mesura que la tensió de sortida del pont de Wheatstone es fa nul·la, el circuit perd l'equilibri i ajuda a determinar la tensió de l'objecte.
5). Com s’instal·len els mesuradors de tensió?
Aquests són els passos per instal·lar el mesurador de tensió
Així, un descripció extensa del mesurador de tensió , el principi de treball, el factor de mesurament, les característiques i les aplicacions es proporcionen en aquest article. A més, la correlació d'imatges digitals (DIC) és una tècnica emprada actualment per mesurar la deformació. S'utilitza en moltes indústries a causa de la precisió i com a substitució de tipus convencionals de sensors com acceleròmetres, testos de corda, LVDT i molts més. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció principal del mesurador de tensió?
