19 Mjerne trake - unze.ba
Transcript of 19 Mjerne trake - unze.ba
1
Ispitivanje i defektoskopija konstrukcijaElektrootporne mjerne trake
v.as.mr. Samir Lemeš <[email protected]>
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 3/46
Elektrootporne mjerne trake
Senzori za mjerenje deformacija pomoću promjene električnog otpora
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 4/46
Oblasti primjene
Analiza napona u konstrukcijama:Jednoosno naponsko stanjeRavansko naponsko stanjeZaostali naponiTermički naponiGradijenti napona
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 5/46
Oblasti primjene Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 6/46
Oblasti primjene
2
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 7/46
Oblasti primjene Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 8/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 9/46
Oblasti primjene
Pretvarači sile, mase, momenta i pritiska
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 10/46
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= =
−= = −
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 11/46
Veza napona i deformacije
E: modul elastičnosti
nn E εσ ⋅=
Napon σ
Deformacija ε
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 12/46
Veza napona i deformacije
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 13/46
Veza napona i deformacije
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
⎡ ⎤= = − + ⋅ +⎣ ⎦
= = +
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 14/46
Veza napona i deformacije
Dvoosno naponsko stanje:U uslovima ravanskog stanja napona, ekstremni NORMALNI NAPONI σ1 i σ2 javljaju se u međusobno okomitim pravcima 1 i 2
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 15/46
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).
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 16/46
Veza napona i deformacije
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
+ −= +
+ −= −
−= =
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 17/46
Veza napona i deformacije
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
= ⋅ +−
= ⋅ +−
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 18/46
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 2
1,2 1 2 2 1a c
a b c bE Eε εσ ε ε ε εμ μ
+= ⋅ ± ⋅ − + −
− ⋅ +
4
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 19/46
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.
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 20/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 21/46
Fizikalni princip radaPromjena otpora usled deformacije
Promjena geometrijePromjena u mikrostrukturi
( )1o
dR dR
ρε μρ
= + +
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 22/46
Postavljanje mjerne trakeMjerna traka se najčešće lijepi za podloguPreko trakese nanosisloj silikonaza zaštitu odvanjskih uticaja
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 23/46
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)
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 24/46
Postavljanje mjerne trake
5
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 25/46
Postavljanje mjerne trake Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 26/46
Postavljanje mjerne trake
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 27/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 28/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 29/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 30/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 31/46
Wheatston-ov most Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 32/46
Wheatston-ov mostAksijalno opterećenjeVeza u 1/4 mostMjerni signal je porporcionalan deformacijiNema automatske temperaturne kompenzacije
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 33/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 34/46
Wheatston-ov mostAksijalno opterećenjeVeza u 1/2 mostMjernisignal je uvećan za 30% (u odnosu na 1/4)Automatska kompenzacija opterećenja na savijanjeMoguća temperaturna kompenzacija
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 35/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 36/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 37/46
Wheatston-ov mostSavijanjeVeza u 1/2 mostMjerni signal je 2x većiKompenzacija aksijalnog opterećenjaTemperaturna kompenzacija
1 4
2
3Vo
Vs
R4R1
R2 R3
Sg1
xFb
Sg2
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 38/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 39/46
Wheatston-ov mostSmicanjeVeza u 1/4 mostMjerni signal je proporcionalan naponu smicanjaNema kompenzacije
1 4
2
3Vo
Vs
R4R1
R2 R3
Fb
450
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 40/46
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
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 41/46
Wheatston-ov mostTorzijaVeza u 1/2 mostMjerni signal je proporcionalan momentu torzijeTemperaturna kompenzacija
1 4
2
3Vo
Vs
R4R1
R2 R3
450
Sg2
Sg1Md
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 42/46
Oprema za mjerenjeModularni uređaji Kompletni mjerni sistemi
8
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 43/46
Oprema za mjerenje Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 44/46
Oprema za mjerenje
Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 45/46
Oprema za mjerenje Ispitivanje i Ispitivanje i defektoskopija defektoskopija konstrukcijakonstrukcija
Elektrootporne mjerne trake 46/46
Oprema za mjerenje