Приборы, используемые при испытаниях сооружений (тензометры, тензорезисторы)

Следует ли из этого, что база идеального тензометра должна быть предельно малой? В отношении абсолютно однородного и изотропного материала такой подход справедлив. Обычные строительные материалы таковыми не являются. Чтобы исключить влияние конгломератности строения материала и усреднить неоднородность их деформирования, база тензометра в 7...10 раз должна превышать размер максимального структурного элемента. Для металла база в 0,2...0,3 мм уже достаточна для осреднения, для бетона оптимальная база может достигать 100, 200 и даже 500 мм.

С другой стороны, база не должна превышать элементарный объём материала, в пределах которого напряжение можно считать однородным.

3. Идеальный тензометр должен иметь минимальную массу и жёсткость.

4. Он должен иметь широкий измерительный диапазон. Нас уже не удовлетворяет регистрация только упругих деформаций до (500...700)·10^-5 (0,5...0,7 %).

5. Он должен быть нечувствителен к влиянию окружающей среды.

6. Он должен быстро и надёжно устанавливаться и быть недорогим.

7. Он должен обеспечивать возможность дистанционной регистрации и скоростного снятия показаний.

8. При измерении динамических деформаций он должен обладать достаточной вибрационной прочностью.

Далее мы будем рассматривать реально существующие тензометры, и Вам самим предстоит определить, в какой степени они соответствуют перечисленным требованиям.

Тензометры делятся на механические, электромеханические, электрические тензометры сопротивления (тензорезисторы) и струнные (структурные тензорезисторы).

Ч аще всего бывают рычажного типа.

Первый из них - это тензометр Гугенбергера (Хугенбергера).

Его кинематическая схема:

1 - неподвижная опора; 2 - подвижная опора;

3 - рычаг; 4 - стрелка; 5 - шкала; 6 - ползун;

7 - коромысло (поводок); 8 - зеркало; 9 - корпус

Это - двойная рычажная система, образованная подвижным рычагом и стрелкой, соединёнными поводком. Цена деления шкалы - 0,01 мм, количество делений - 50; база - 20 мм, её можно увеличить до 200 мм при помощи удлинителя. С помощью ползуна можно установить стрелку на любое деление шкалы. Масса прибора - 70 г, высота - 135 мм. Крепление - посредством струбцины.

Прибор отличается высокой точностью, имеет простую конструкцию. Однако для его установки требуется известные навыки, он очень хрупок, легко повреждается, имеет сравнительно иалый диапазон измерений (даже с учётом перестановки стрелки после исчерпания шкалы), его невозможно использовать в дождливую и ветренную погоду.

Тензометры Н.Н.Аистова ТА-2 и ТА-6.

Они - электромеханического типа. Их кинематическая схема:

1 - неподвижная призма;

2 - подвижная призма;

3 - рычаг (плоский);

4 - микрометрический винт;

5 - лимб с делениями;

6 - указатель для снятия отсчётов;

7 - счётчик оборотов;

8 - верхняя часть металлического корпуса;

9 - нижняя его часть; 10 - изоляция;

11- провода к сигнальному устройству

При работе с прибором лимб вращают до соприкосновения острия микрометрического винта с площадкой рычага. В момент касания цепь замыкается, включается звуковой сигнал (зуммер) и по шкале лимба напротив указателя берут начальный отсчёт. Затем отводят винт от рычага, размыкая цепь. После приложения нагрузки и деформирования конструкции берут новый отсчёт. Цена деления шкалы - 0,001 мм, количество делений - 100, база -20...50 мм (за счёт перемещения опорной призмы вдоль станины); её можно увеличить до 100, 150 и 200 мм при помощи удлинителей. База тензометра зависит от измеряемой деформации, модуля упругости материала и требуемой точности измерения.

Крепление - посредством струбцины. Масса прибора - 37 г, высота - 62 мм, т.е. центр тяжести расположен гораздо ниже, чем у тензометра Гугенбергера (сравните) и он более устойчив. Высокая точность, простая конструкция, удобство установки и надёжность в работе позволяют широко использовать его как в лабораторных, так и в полевых условиях. Однако снятие отсчётов по лимбу путём его вращения вручную повышает погрешность измерений. Кроме того, в момент замыкания цепи между остриём винта и площадкой рычага проскакивает искра, происходит обгорание площадки и её приходится периодически очищать от окалины.