19 mjerne trake - univerzitet u zeniciunze.ba/am/idk/19 mjerne trake.pdfmjerenje el. otpora: za...

1

Ispitivanje i defektoskopija konstrukcijaElektrootporne mjerne trake

v.as.mr. Samir Lemeš

Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija

Elektrootporne mjerne trake 2/46

Elektrootporne mjerne trake

Oblasti primjene mjernih trakaVeza napona i deformacijeFizikalni princip rada mjerne trakePostavljanje mjerne trakeWheatston-ov mostOprema za mjerenje i analizu



Elektrootporne mjerne trake

Senzori za mjerenje deformacija pomoću promjene električnog otpora



Oblasti primjene

Analiza napona u konstrukcijama:Jednoosno naponsko stanjeRavansko naponsko stanjeZaostali naponiTermički naponiGradijenti napona



Oblasti primjene Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija


Oblasti primjene

2



Oblasti primjene Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija


Oblasti primjeneKonstrukcija mjernih pretvarača za mjerenje mehaničkih veličina:

Mjerenje dilatacija i naponaMjerenje sile i maseMjerenje obrtnog momentaMjerenje pritiskaMjerenje pomjeranjaMjerenje vibracija

Statička, kvazistatička i dinamička mjerenja na konstrukcijama



Oblasti primjene

Pretvarači sile, mase, momenta i pritiska



Veza napona i deformacije

A - površina poprečnog presjekaF - silaσn - normalni naponεn - deformacijaεp - popr. deformacijaμ - Poissonov koef.

d0

d

F

F

( )

n n

pop

o n

F lA ld d

d

σ ε

εε μ

ε

Δ= =

−= = −




E: modul elastičnosti

nn E εσ ⋅=

Napon σ

Deformacija ε




Jednoosno naponsko stanje:Raspored napona u aksijalno opterećenom štapu:

01530

4560

759075

60

453015 0

1530

4560

75

90

7560

4530 15

σ=f(α)0 15

3045

60759075

60

4530150

1530

4560

75

90

7560

4530

15

ε=f(α)α α

α

α

α

0o

0o

-90o 90o

3




Naponsko stanje je jednoosno, dok je stanje deformacija ravansko:

( )

( )max

1( ) 1 cos 12

( ) 1 cos

of

f

ε α ε μ α μ

σ α σ α

⎡ ⎤= = − + ⋅ +⎣ ⎦

= = +




Dvoosno naponsko stanje:U uslovima ravanskog stanja napona, ekstremni NORMALNI NAPONI σ1 i σ2 javljaju se u međusobno okomitim pravcima 1 i 2



Veza napona i deformacijeNaponi σ1 i σ2 se nazivaju GLAVNI NAPONI, a odgovarajući pravci (1 i 2) GLAVNI PRAVCI. U ovim pravcima SMICAJNI NAPONI su jednaki nuli (τ=0).




Dvoosno naponsko stanje1 2 1 2

1 2 1 2

1 2

cos22 2

cos22 2

sin 22

x

y

xy yx

σ σ σ σσ ϕ

σ σ σ σσ ϕ

σ στ τ ϕ

+ −= +

+ −= −

−= =




Dvoosno naponsko stanjeOdređivanje glavnih napona kad su glavni pravci poznati

( )

( )

1 1 22

2 2 12

1

1

E

E

σ ε μεμ

σ ε μεμ

= ⋅ +−

= ⋅ +−



Veza napona i deformacijeOdređivanje glavnih napona kad glavni pravci nisu poznati:Mjerenje deformacija se vrši u tri različita pravca za svaku mjernu tačku (εa, εb, εc).

( )( ) ( )2 21,2 1 2 2 1

a ca b c b

E Eε εσ ε ε ε εμ μ

+= ⋅ ± ⋅ − + −

− ⋅ +

4



Fizikalni princip radaMjerna traka je provodnik definisane otpornosti koji je pričvršćen za površinu mjernog objekta. Svaka deformacija mjernog objekta usljed opterećenja izaziva odgovarajuću deformaciju mjerne trake To sve zajedno omogućuje mjerenje promjene otpora mjerne trake.



Fizikalni princip radaU neopterećenom stanju: el. otpor Ro

U opterećenom stanju: el. otpor Ro+ΔR

4 2

2ol l lR

F d Vρ ρ ρ

π= = =

l

d

l+

l

ld+ d



Fizikalni princip radaPromjena otpora usled deformacije

Promjena geometrijePromjena u mikrostrukturi

( )1o

dR dR

ρε μρ

= + +



Postavljanje mjerne trakeMjerna traka se najčešće lijepi za podloguPreko trakese nanosisloj silikonaza zaštitu odvanjskih uticaja



Postavljanje mjerne trakePostavljanje mjerne trake uključuje:Čišćenje (mehaničko, hemijsko)Vezivanje (različitim ljepilima)Lemljenje (kontrola temperature pomoću terminala za lemljenje)Provjera (vizuelna, otpor izolacije)Zaštita (mehanička, hemijska)



Postavljanje mjerne trake

5



Postavljanje mjerne trake Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija


Postavljanje mjerne trake



Wheatston-ov mostWheatston-ov most se koristi za mjerenje el. otpora:za mjerenje apsolutnog iznosa otpora, poređenjem s poznatim otporomza mjerenje relativne promjene električnog otpora



Wheatston-ov mostOmogućava mjerenje promjene otpora u granicama 10-4 do 10-7 Ω/Ωsa odličnom tačnošću.Četiri grane mosta se formiraju od otpornika R1 do R4

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3



Wheatston-ov mostU tačkama 2 i 3 se spajaju grane za napajanje mosta VS jednosmjernim ili naizmjeničnim naponomU tačkama 1 i 4 se skida izlazni napon Vo koji predstavlja mjerni signal

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3



Wheatston-ov mostDa bi se od mjernih traka napravio Wheatston-ov most koriste se:

Aktivne mjerne trake aplicirane na objekat ispitivanja ili mjerni pretvaračKompenzacione mjerne trake (pasivni elementi koji služe za kompenzaciju uticaja temperature ili drugih efekata)Metalni (folijski) otpornici velike tačnosti i stabilnosti.

6



Wheatston-ov most Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija


Wheatston-ov mostAksijalno opterećenjeVeza u 1/4 mostMjerni signal je porporcionalan deformacijiNema automatske temperaturne kompenzacije



Wheatston-ov mostAksijalno opterećenjeVeza u 2/4 mostMjernisignal je uvećan za faktor 2 (u odnosu na 1/4)Automatska kompenzacija opterećenja na savijanjeNema temperaturne kompenzacije



Wheatston-ov mostAksijalno opterećenjeVeza u 1/2 mostMjernisignal je uvećan za 30% (u odnosu na 1/4)Automatska kompenzacija opterećenja na savijanjeMoguća temperaturna kompenzacija



Wheatston-ov mostAksijalno opterećenjeVeza u puni mostMjernisignal je uvećan za faktor 2,6 (prema 1/4)Automatska kompenzacija nesimetričnosti i opterećenja na savijanjeMoguća temperaturna kompenzacija



Wheatston-ov mostSavijanjeVeza u 1/4 mostMjerni signal je proporcionalan momentu savijanjaNema temperaturne kompenzacije

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3

Sg1

L

xFb

7



Wheatston-ov mostSavijanjeVeza u 1/2 mostMjerni signal je 2x većiKompenzacija aksijalnog opterećenjaTemperaturna kompenzacija

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3

Sg1x

Fb

Sg2



Wheatston-ov mostSavijanjeVeza u puni mostMjerni signal je 4x većiKompenzacija aksijalnog opterećenjaTemperaturna kompenzacija

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3

Sg1,Sg3

xFb

Sg2,Sg4



Wheatston-ov mostSmicanjeVeza u 1/4 mostMjerni signal je proporcionalan naponu smicanjaNema kompenzacije

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3

Fb

450



Wheatston-ov mostSmicanjeVeza u 1/2 mostMjerni signal je proporcionalan naponu smicanjaTemperaturna kompenzacija

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3

Fb

450

Sg2 Sg1



Wheatston-ov mostTorzijaVeza u 1/2 mostMjerni signal je proporcionalan momentu torzijeTemperaturna kompenzacija

1 4

2

3Vo

Vs

R4R1

R2 R3

450

Sg2

Sg1 Md



Oprema za mjerenjeModularni uređaji Kompletni mjerni sistemi

8



Oprema za mjerenje Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija


Oprema za mjerenje



Oprema za mjerenje Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija


Oprema za mjerenje

19 mjerne trake - univerzitet u zeniciunze.ba/am/idk/19 mjerne trake.pdfmjerenje el. otpora: za...

Documents