Ein Dehnungsmessstreifen wurde 1938 von Edward E. Simmons und Arthur C. Ruge erfunden. Diese Erfindung führte zur Messung einer signifikanten Dehnungsmenge an verschiedenen Strukturen. Ein Dehnungsmessstreifen ist a Sensortyp Wird in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, um die Dehnung eines Objekts zu messen. Es ist ein wesentliches geotechnisches Instrument, das die Dehnung in einer Reihe von Strukturen wie Tunneln, unterirdischen Hohlräumen, Gebäuden, Brücken, Betonen, Mauerwerksdämmen, Einbettungen in Erde / Beton usw. bestimmt. Hier finden Sie alles, was ein Leser über die Dehnungsmessstreifen wissen kann, einschließlich Funktionsprinzip, Eigenschaften und Anwendungen.
Was ist ein Dehnungsmessstreifen?
Definition: Ein Dehnungsmessstreifen ist eines der wichtigsten Geräte auf dem Gebiet der Geotechnik zur Messung der Dehnung verschiedener Strukturen. Durch Aufbringen einer externen Kraft würde sich der Widerstand eines Dehnungsmessers ändern.
Dehnungsmessstreifen
Die Grundkonstruktion eines Messgeräts weist eine isolierende flexible Rückseite auf, um eine Metallfolienstruktur zu tragen. Diese Metallspule wird auf einen dünnen Träger geklebt, der als Träger bezeichnet wird, und der gesamte Aufbau wird mit einem geeigneten Klebstoff an einem Objekt befestigt. Wenn das Objekt aufgrund von Kraft, Druck, Gewicht, Spannung usw. verformt wird, wird die elektrischer Wiederstand von Folienwechseln. EIN Wheatstone-Brücke misst die Änderung des spezifischen Widerstands, die mit der Dehnung durch eine als Messfaktor bekannte Größe zusammenhängt.
Dehnungsmessstreifen-Probendiagramm
Die kleinen Widerstandsänderungen eines Messgeräts werden mit dem Konzept der Wheatstone-Brücke gemessen. Die folgende Abbildung zeigt die allgemeine Wheatstone-Brücke mit vier Widerstandsarmen und einer Erregerspannung V.EHEMALIGE.
Wheatstone-Brücke
Die Wheatstone-Brücke hat zwei parallele Spannungsteiler Schaltungen. R1 und R2 bilden eine Ein-Spannungsteilerschaltung, R3 und R4 bilden eine zweite Spannungsteilerschaltung. Die Ausgangsspannung VO ist gegeben durch:
Vo = [R3 / (R3 + R4) -R2 / (R1 + 2)] * V.EHEMALIGE
Wenn R1 / R2 = R4 / R3 ist, ist die Ausgangsspannung Null und die Brücke wird als symmetrische Brücke bezeichnet.
Eine kleine Widerstandsänderung führt zu einer Ausgangsspannung ungleich Null. Wenn „R4“ durch einen Dehnungsmessstreifen ersetzt wird und Änderungen des Widerstands des Dehnungsmessstreifen die Brücke aus dem Gleichgewicht bringen und eine Spannung ungleich Null erzeugen.
Messfaktor des Dehnungsmessers
Der Messfaktor GF ist gegeben als
GF = (∆R⁄RG) / ∈
Wo,
'ΔR' ist die Widerstandsänderung aufgrund von Dehnung
'RG' ist der Widerstand des unverformten Messgeräts
'Ε' ist die Belastung
Der Messfaktor üblicher Metallfolien liegt bei etwa 2. Die Ausgangssensorspannung SV einer Wheatstone-Brücke ist gegeben durch:
SV = EV (GF.∈) / 4
Wobei EV die Brückenanregungsspannung ist
Dehnungsmessstreifen arbeiten
Die Funktion eines Dehnungsmessers hängt vollständig vom spezifischen elektrischen Widerstand eines Objekts / Leiters ab. Wenn ein Objekt innerhalb seiner Elastizitätsgrenzen gedehnt wird und nicht dauerhaft bricht oder knickt, wird es dünner und länger, was zu einem hohen elektrischen Widerstand führt. Wenn ein Objekt komprimiert wird und sich nicht verformt, sondern verbreitert und verkürzt, führt dies zu einem verringerten elektrischen Widerstand. Die Werte, die nach der Messung des elektrischen Widerstands eines Messgeräts erhalten werden, helfen, das Ausmaß der durch Spannung verursachten Spannung zu verstehen.
Die Erregerspannung wird an den Eingangsanschlüssen eines Messnetzes angelegt, während der Ausgang an den Ausgangsanschlüssen gelesen wird. Normalerweise sind diese an eine Last angeschlossen und bleiben wahrscheinlich über längere Zeiträume, manchmal Jahrzehnte, stabil. Der für Messgeräte verwendete Klebstoff hängt von der Dauer eines Messsystems ab - Cyanacrylatkleber eignet sich für Kurzzeitmessungen und Epoxidkleber für Langzeitmessungen.
Funktionsprinzip des Dehnungsmessers
Wie wir wissen, hängt der Widerstand direkt von der Länge und Querschnittsfläche eines Leiters ab, die durch gegeben ist R = L / A.
Wo,
'R' = Widerstand
'L' = Länge
'A' = Querschnittsfläche
Es ist klar, dass die Länge eines Leiters mit der Änderung der Größe und Form eines Leiters geändert wird, wodurch schließlich die Querschnittsfläche und der Widerstand geändert werden.
Jedes normale Messgerät hat einen leitenden Streifen, der lang und dünn ist und im Zick-Zack-Stil paralleler Linien angeordnet ist. Der Zweck dieser Zick-Zack-Ausrichtung besteht darin, die geringe Spannung, die zwischen den parallelen Linien auftritt, mit großer Genauigkeit zu erläutern. Spannung ist definiert als die Widerstandskraft eines Objekts.
Dehnungsmessstreifen Rosetten
Zwei oder mehr Messgeräte, die eng in einer rosettenartigen Struktur angeordnet sind, um die Anzahl der Komponenten zu messen, um die genaue Dehnung der Oberfläche zu bewerten, werden als DMS-Rosetten bezeichnet. Die Abbildung ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
DMS-Rosetten
DMS-Wägezellen
Diese Wägezellen sind am häufigsten in industriellen Anwendungen zu finden. Es ist sehr präzise und wirtschaftlich. Grundsätzlich besteht eine Wägezelle aus einem Metallkörper, an dem Dehnungsmessstreifen angebracht sind. Damit der Metallkörper robust und weniger elastisch ist, werden für die Konstruktion legierter Stahl, Aluminium oder Edelstahl verwendet.
Wenn eine externe Kraft auf eine Wägezelle ausgeübt wird, wird die Wägezelle leicht verformt, und wenn sie nicht überlastet wird, kehrt sie in ihre ursprüngliche Form zurück.
Wenn sich die Wägezelle verformt, ändert sich die Form des Messgeräts, wodurch sich der elektrische Widerstand des Messgeräts ändert, das wiederum die Spannung misst.
Es gibt gängige Arten von DMS-Wägezellen, darunter Biegebalken, Pfannkuchen, Einzelpunkt-Scherbalken-Wägezellen, doppelendige Scherbalken, Drahtseilklemmen usw.
Eigenschaften von Dehnungsmessstreifen
Die wichtigen Eigenschaften von Dehnungsmessstreifen sind:
- Diese sind mit bestimmten Vorsichtsmaßnahmen für längere Zeiträume geeignet
- Sie liefern präzise Werte bei Temperaturänderung und anderen Faktoren
- Diese sind aufgrund einfacher Komponenten einfach herzustellen
- Sie sind wartungsfreundlich und haben eine lange Lebensdauer
- Dies ist vollständig gekapselt, um vor Schäden wie Handhabung und Installation zu schützen
Anwendungen von Dehnungsmessstreifen
Die außergewöhnlichen Eigenschaften ermöglichen den Einsatz dieser Messgeräte im Bereich der Geotechnik, um Bauwerke wie Dämme, Tunnel usw. ständig zu überwachen und Unfälle frühzeitig zu vermeiden. Einige der Anwendungen von Dehnungsmessstreifen umfassen -
- Schienenüberwachung
- Kabelbrücken
- Luft- und Raumfahrt
- Atomkraftwerke
FAQs
1). Was ist die Empfindlichkeit des Dehnungsmessers?
Die Fließspannung unterscheidet sich in Bezug auf die Dehnungsrate. Die Dehnungsrate hängt auch von der Korngröße eines Objekts oder eines Arbeitsmaterials ab. Es ist definiert als das Verhältnis der Änderung der Fließspannung zur Änderung der Dehnung.
2). Was ist die Belastungseinheit?
Die Dehnung ist eine dimensionslose Größe. Die Dehnungsrate ist jedoch der Kehrwert der Zeit und die SI-Einheit ist der Kehrwert der Sekunden (s-1).
3). Wie wähle ich einen Dehnungsmessstreifen?
Dies wird basierend auf der Art der Anwendungen und anderen verwandten Elementen ausgewählt. Sowie -
- Basierend auf Messlänge und Widerstand
- Basierend auf arbeitssparenden Kosten
- Basierend auf Material und Messumgebung
4). Warum wird die Wheatstone-Brücke als Dehnungsmessstreifen verwendet?
Die Wheatstone-Brücke kann Ausgangsspannungen in Millivolt messen. Bei einem geklebten Dehnungsmessstreifen kann eine Widerstandsänderung gemessen werden, wenn er an einen Stromkreis (Wheatstone-Brücke) angeschlossen ist, der die winzige Widerstandsänderung misst. Wenn die Ausgangsspannung an der Wheatstone-Brücke ungleich Null wird, verliert die Schaltung das Gleichgewicht und hilft, die Belastung des Objekts zu bestimmen.
5). Wie installiert man Dehnungsmessstreifen?
Hier sind die Schritte zum Installieren des Dehnungsmessers
So kann ein ausführliche Beschreibung des Dehnungsmessers In diesem Artikel werden das Funktionsprinzip, der Eichfaktor, die Eigenschaften und die Anwendungen beschrieben. Außerdem ist die digitale Bildkorrelation (DIC) eine Technik, die heutzutage zur Messung der Dehnung eingesetzt wird. Es wird in vielen Branchen aufgrund seiner Genauigkeit und als Ersatz für herkömmliche Sensortypen wie Beschleunigungsmesser, Saitentöpfe, LVDT und viele mehr verwendet. Hier ist eine Frage für Sie, was ist die Hauptfunktion des Dehnungsmessers?
