Электромеханические тензометры

 

Наиболее распространенными в настоящее время среди указанных тензометров нашли электромеханические тензометры Аистова (рис.15).

Электромеханический тензометр Н. Н. Аистова представляет собой Г-образный корпус, к которому прикреплены все остальные детали. В нижней части станины корпуса имеются две опорные призмы — подвижная и неподвижная, остриями которых прибор устанавливают на поверхность опытной конструкции. Закрепив тензометр струбциной, вращают лимб до соприкосновения острия микрометрического винта с верхней частью рычага. В момент их касания замыкается электрическая цепь, что сопровождается подачей звукового сигнала к взятию отсчета. Отсчет берут до начала нагружения и на каждой его ступени два раза — в начале и в конце выдержки. После снятия отсчета по шкале прибора размыкают электрическую цепь обратным вращением микрометрического винта.

База тензометра без удлинителя — 20 мм, с удлинителем — от 100 до 250 мм. Цена деления — 0,001 мм (последней модели — 0,0001 мм); можно замерить деформации до 800 мкм.

Деформация или перемещение

Д = и • я,

где и — цена деления прибора, мм; я — разность показания прибора на данной ступени нагрузки и начальным отсчетом (пользоваться разностью между соседними показаниями нельзя, так как ошибочное показание прибора на какой-либо ступени отразится на всех последующих).

Электрические тензометры — приборы, принцип действия которых основан на зависимости между деформацией и изменением омического сопротивления металлической проволоки (тензорезистора), наклеенной на поверхность конструкции. Регистрирующую аппаратуру, которая фиксирует изменение сопротивления проволоки, устанавливают на определенном расстоянии от конструкции (дистанционно). При деформации волокна, к которому приклеена проволока, меняется ее диаметр и длина, а следовательно, и сопротивление. Обычно применяют тензорезисторы в виде зигзагообразной проволоки диаметром от 2 до 50 мкм с высоким электрическим сопротивлением и достаточной температурной стабильностью (сплав константана, нихрома, марганина и др.).

Рис.15 Электромеханический тензометр.

Разработка относится к измерительной техники, а именно к средствам измерения деформаций и перемещений.

Электромеханический тензометр содержит измерительный элемент, регистрирующее устройство 1, усилитель 2, тензодатчики 3. Измерительный элемент включает в себя полый стержень 4, выполненный в виде микрометрического винта, включающего пустотелый корпус 5 (например, длиной 40 мм и диаметром 6 мм) с двумя закрепленными на его концах гайками 6, в которые ввернут винт 7, (длиной, например, 60 мм диаметром 2 мм и шагом 1 мм). На боковой стороне корпуса 5 имеется прорезь 8 (длиной, например, 30 мм и шириной 3 мм). Вдоль прорези 8 на корпус 5 прикреплена измерительная шкала 9 (длиной, например 20 мм и ценой деления 1 мм). Один конец винта 7 заострен, на другом насажена головка 10. На расстоянии, например, 40 мм от заостренного конца винта 7 имеется кольцевая насечка 11. Посредине корпуса 5 с внешней его стороны имеется отверстие 12 диаметром, например 3 мм, в которое вворачивается винт 13 длиной, например, 7 мм и диаметром 3 мм и стопорит винт в любом положении.

На свободном конце корпуса 5, с его внутренней стороны, крепится первый измерительный щуп 14, заостренный конец которого выступает над поверхностью корпуса на 5 … 6 мм. Стержень 4 при помощи шарнира 15 и кронштейна 16 связан со стержнем 17, который имеет длину, например 40 мм и представляет собой пластину шириной, например 5 мм и толщиной 3 мм, изогнутую и обращенную выпуклой стороной наружу, к наружной стороне которого болтом 18 и гайкой 19 крепится регулировочный штифт 20 длиной, например 25 мм и диаметром 15 мм, посередине которого имеется кольцевая насечка 21. На внутренней поверхности стержня 17 крепится второй измерительный щуп 22, идентичный щупу 14, а на наружной поверхности - измерительная шкала 23 длиной 20 мм и ценой деления 1 мм.

В нерабочем состоянии измерительные щупы 14 и 22 соприкасаются. При максимально раздвинутых стержнях 4 и 17 расстояние между измерительными щупами 14 и 22 составляет 15…20 мм. Раздвижение стержней ограничивается дугообразным упругим элементом 24, который представляет собой упругую пластину длиной, например, 20 мм и толщиной 1 мм и шириной 5 мм, принимающую в ненапряженном состоянии форму сектора круга диаметром 10-12 мм и способную сводить стрежни 4 и 17 с усилием 5…10 Н. Концы упругого элемента 24 прикреплены к внутренней стороне стержней 4 и 17. На обе стороны упругого элемента 24 наклеены два тензодатчика 3 типа 2ПКБ-10-200ГБ базой 10 мм соединенные с входом усилителя 2 марки «ТОПАЗ» ТА-5, выход которого соединен с входом регистрирующего устройства 1, самописца марки.

Тензометр работает следующим образом:

Включает регистрирующее устройство 1 и усилитель 2 и прогревают их в течение 3…5 мин для устранения помех. Между измерительными щупами 14 и 22 помещают эталон-пластину толщиной 3 мм. Подключают тензодатчики 3 к усилителю 2 и производят установку сигнала с тензодатчиков 3 на нулевое деление шкалы регистрирующего устройства 1. Для определения износа шлица раздвигают стрежни 4 и 17 и устанавливают измерительный элемент на шлиц, так, чтобы измерительные щупы 14 и 22 опирались на противоположные поверхности шлица у его основания. При этом заостренный конец микрометрического винта упирается во впадину между шлицами. Включают механизм перемещения ленты самописца и начинают вращать головку микрометрического винта. Винт, упираясь во впадину между шлицами, перемещает измерительный щуп 14 вдоль поверхности шлица к его вершине, при этом за счет упругого элемента изменяется расстояние между стрежнями и сигнал с тензодатчика 3. На ленте самописца при этом получается график зависимости линейного перемещения винта относительно корпуса стержня от толщины шлица. Для замера износа шлица по его длине микрометрический винт на одном стержне и регулировочный штифт на другом устанавливают, используя измерительные шкалы, так, чтобы измерительные щупы располагались в нужных точках сечения, и стопорят их винтами. Затем измерительный элемент перемещают вдоль шлица. Для определения износа производят подобные замеры для новой детали, сравнивая полученные графики, определяют величину износа. Для получения более точных данных о величине износа шлица после поворота головки микрометрического винта на один оборот выдерживают паузу для получения ступенчатого графика, а замер следующей детали начинают, установив перо самописца на начало предыдущего графика. По окончании замеров усилитель 2 и регистрирующее устройство 1 отключают, стрежни измерительного элемента сводят вместе.

Данным прибором по предложенной схеме можно определять износы любых шлицев толщиной не более 20 мм и высотой не более 25 мм, а также зубьев соответствующих размеров.

- Преимущества перед известными аналогами

Один из стержней выполнен в виде микрометрического винта для перемещения одного из щупов по поверхности, а другой стержень выполнен в виде регулировочного штифта

- Стадия освоения

Внедрено в производство

- Результаты испытаний

Технология обеспечивает получение стабильных результатов

- Технико-экономический эффект

Производительность труда увеличилась в 2 раза, повысилась точность измерения на 35%

- Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Формула изобретения:

Электромеханический тензометр, содержащий два стержня, одни концы которых шарнирно связаны между собой, дугообразный упругий элемент, концы которого закреплены на соответствующих обращенных одна к другой поверхностях стержней на фиксированном расстоянии от шарнира, и тензодатчики, наклеенные на упругом элементе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений на криволинейных поверхностях изделий, один из стержней выполнен полым, а тензометр снабжен двумя обращенными друг к другу измерительными щупами, один из которых закреплен на второй конце второго стержня, винтом, установленным в полости первого стержня с возможностью поворота и фиксации штифтом, размещенным на втором конце второго стержня с возможностью продольного перемещения и фиксации и гайкой, установленной на винте со стороны второго конца полого стержня, второй измерительный щуп жестко соединен с гайкой, а измерительные щупы, винт и штифт предназначены для взаимодействия с измеряемой поверхностью.

 

Струнные тензометры

Рис.16. Струнный тензометр

 

Применение:

Струнный тензометр является наиболее распространенным, надежным и долговечным датчиком для измерения деформаций и напряжений в конструкциях.

Накладной тензометр предназначен для установки на поверхности стальных конструкций с помощью сварки или магнитных креплений, на бетонных конструкциях с использованием анкерных монтажных блоков, а также с помощью клеевого соединения на любых поверхностях.

Основные области применения накладных тензометров — стальные, бетонные и железобетонные конструкции зданий, инженерных и гидротехнических сооружений, мостов, вышек и мачт. Также тензометры используются для контроля усилий и напряжений в машинах и механизмах.

Техническое описание:

Тензометры состоят из сплошного цилиндрического корпуса и двух анкеров, между которыми смонтированы натянутая струна. Для возбуждения струны импульсом электромагнитного поля и создания переменной ЭДС от ее собственных колебаний служит электромагнитная головка, установленная посредине струны.

Деформация исследуемой среды через анкеры передается струне, изменяя ее натяжение, и, следовательно, частоту собственных колебаний. Под действием температуры исследуемой среды (бетона или скалы) изменяется также сопротивление электромагнитной головки. По измеренному периоду колебаний струны, с помощью индивидуальной градуировочной зависимости удлинения струны тензометра от частоты ее колебаний, определяют величину относительных осевых деформаций базы тензометра.

По изменению сопротивления электромагнитной головки относительно ее сопротивления при нулевой температуре, с помощью типовой зависимости относительного сопротивления от температуры определяют температуру тензометра и участка исследуемой среды, прилегающего к поверхности тензометра.

Рабочие условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С - от минус 30 до 50;

напряженность внешнего магнитного поля не более, А/м - 400;

гидростатическое давление окружающей среды не более, МПа - 2,0;

датчики поставляются в ящиках по 30÷40 штук.

В этих приборах дистанционного действия использована зависимость между частотой f собственных колебаний и натяжением струны, определяемая выражением

 

где l - длина струны, ρ - плотность ее материала.

Струнные тензометры применяются как приставные (рис. 17, а), так и закладываемые в толщу материала конструкций, например в бетон массивных гидротехнических сооружений. В этом случае (рис. 17, б) струна 2 защищается от соприкосновения с бетоном трубками 5, жестко соединенными с дисками 4, втопленными в кладку.

При деформации бетона расстояние L между дисками меняется, что сопровождается изменением натяжения струны. Если f₁ и f₂ – последовательно замеренные частоты ее собственных колебаний, то значение деформации ε может быть найдено из выражения

 

 

E- модуль упругости материала струны.

Для возбуждения колебаний используется помещенный рядом со струной электромагнит 6, в котором возникшие колебания струны, в свою очередь, индуцируют переменный ток той же частоты, определяемой с помощью регистрирующих устройств, соединенных с тензометром проводами 7.

Для исключения влияния температуры и других возможных воздействий, влияющих на получаемые результаты, рядом с группами заложенных бетоном «рабочих» тензометров помещают «компенсационный» прибор, размещаемый таким образом, чтобы деформации бетона на него не действовали. Учитываются также показания заложенных в кладку телетермометров т.д.

Струнные тензометры применяют главным образом для длительных измерений, поскольку существенным их преимуществом по сравнению с тензорезисторами являются то, что на частоту колебаний струны не влияют возможные утечки тока и изменения омического сопротивления в соединительных коммуникациях, с чем приходится серьёзно считаться и принимать соответствующие защитные меры при пользовании тензорезисторами.

 

Рис. 17. Струнные тензометры,
а - приставной (или «накладной») тензометр; б - закладной тензометр;

1- испытываемая конструкция; 2 - натянутая стальная струна; 3 - опоры для крепления струны; 4 - жесткие диски; 5 - ограждающие трубки; 6-электромагнитные соединительные провода; 7 - длина струны; L - расстояние между средним сечениями дисков 4.

 

 

Новейшие приборы в строительстве:

Анализатор коррозии Canin+

С помощью анализатора коррозии Canin+ коррозию стали в бетоне можно выявить и оценить двумя способами:

методом анализа потенциала коррозии микрогальванической пары - точные измерения поля потенциала помогают обнаружить активную коррозию арматурных стержней;

методом анализа сопротивления бетона - прибор измеряет конкретное электрическое сопротивление бетона.

Сочетание данных замеров сопротивления и потенциалов повышает информированность о состоянии стержней арматуры.

Для удовлетворения индивидуальных требований тестирования устройство Canin+ поставляется на заказ в комплекте со стержневым электродом, роликовым электродом и(или) комплектующими для датчика Веннера, или как полная система со всеми компонентами.

Ассортимент модификаций

В зависимости от выбранных принадлежностей доступны четыре модификации прибора Canin+:

Модификация Canin+ со стержневым электродом (только для измерения потенциала)

Модификация Canin+ cо стержневым и роликовым электродами (только для измерения потенциала)

Canin+ с датчиком Веннера (только для измерения сопротивления)

Комбинированная модификация Canin+ cо стержневым и роликовым электродами и датчиком Веннера (для измерения потенциала и сопротивления)

Функции и характеристики

Мгновенное представление участка испытания и считывание показаний непосредственно на дисплее прибора.

На удобочитаемую серую шкалу можно вывести до 240 измеренных значений одновременно, а простота и легкость работы с помощью всего лишь девяти кнопок обеспечивается наличием меню.

Память рассчитана на сохранение 235 000 измерений.

ПО Canin ProVista позволяет скачивать, представлять и редактировать данные, измеренные микрогальванической парой прибора Canin+.

Такие новые характеристики как подсветка дисплея и ускоренная обработка данных расширяют функциональность прибора Canin+.

Сферы применения

Canin+ идеально подходит для оценки потенциалов коррозии на больших площадях размером 8 000 м2 (83 000 кв. футов) или кратных этим значениям. Такое возможно за счет настраиваемого шага координатной сетки. Роликовый электрод в особенности упрощает быстрое покрытие больших площадей.

Принцип измерений и факторы, которые необходимо учитывать специалисту при оценке вероятности коррозии, описываются в документе «Принцип измерений Canin - основные правила оптимальной интерпретации», который можно найти в разделе «Материалы для загрузки».

ПО Canin ProVista также является ценным вспомогательным средством при оценке вероятности коррозии в конструкции. Практический пример применения программы Canin ProVista можно найти в разделе «Материалы для загрузки».

Технические данные

Измерение потенциалов

Диапазон измерений: от -999 мВ до +340 мВ

Разрешающая способность: 1 мВ

Память: энергонезависимая память с емкостью до 235 000 замеров, размещаемых в 71 целевом массиве данных

Программное обеспечение: ПО Canin ProVista для загрузки и оценки данных на ПК

Источник питания: шесть элементов LR 6 (AA) на 1,5 В обеспечивают продолжительность работы до 60 часов (или 30 часов при работе с подсветкой)

Измерение сопротивления

Диапазон измерений: от 0 до 99 кОм см

Разрешающая способность: 1 кОм/см

Память: энергонезависимая память емкостью до 5 800 замеров, размещаемых в 24 целевых массивах данных

Передача данных: посредством программы Windows Hyperterminal

Источник питания: шесть элементов LR 6 (AA) на 1,5 В обеспечивают продолжительность работы до 40 часов (или 20 часов при работе с подсветкой)

Общие сведения

Полное сопротивление: 10 МОм

Рабочая температура: от 0° до 60° C

Температура хранения: от -10° до 60° C

Дисплей: 128 x 128 пикселов, графический ЖК-экран с подсветкой

Устройства вывода данных: интерфейс RS 232, USB с переходником

Размеры корпуса: 580 x 480 x 210 мм (22,8" x 18,9" x 8,3")

Вес: нетто 10,6 кг (23,5 фунта); транспортировка 14 кг (31,1 фунта)

Гарантии

Стандартная двухлетняя ограниченная гарантия на электронные детали

Опциональное продление гарантийного периода до 3 дополнительных лет

 

Прибор для поиска арматурного профиля Profometr 5+

Устройство Profometer 5+ является наилучшим из всех существующих решений за счет таких свойств, как удобство в использовании, компактность и точность при обнаружении стержней арматуры или арматурной сетки в железобетоне, при измерении толщины защитного слоя бетона и при определении диаметра стержней.

Функции и характеристики

Обнаружение строительных конструкций из арматуры и иных металлических конструкций, а также определение их расположения

Измерение толщины защитного слоя бетона и диаметра стержней арматуры

Корректировка данных с учетом поправки на влияние соседних стержней арматуры

Компактный, удобный в использовании электронный блок с подсветкой экрана

Наличие оптических и акустических устройств для определения положения арматуры

Возможность настройки измерения в метрических или британских единицах

Возможность хранения 40 000 результатов измерения защитного слоя и статистического анализа (160 000 результатов - для модели Scanlog)

Функция передачи данных на ПК и оценка с использованием анализирующего программного обеспечения ProVista, поставляемого вместе с прибором

Стандарты

BS 1881, часть 204

DIN 1045 SN 505 262

DGZfP B2 (рекомендации)

Технические данные

Память энергонезависимая память на 40 000 измерений (для модели SCANLOG - на 160 000) и 60 объектов соответственно

Экран графический ЖК-экран с подсветкой, с разрешающей способностью 128 x 128 пикселов

Интерфейс RS 232 или с переходником для USB порта ПК

Программное обеспечение ПО ProVista для загрузки и оценки данных на ПК

Аккумулятор шесть элементов 1,5 В для работы в течение 45 часов; 30 часов с включенной подсветкой

Диапазон измерений

Рабочая температура от -10 °C до +60 °C

Измерение толщины защитного слоя узкий диапазон до 100 мм (3,94 дюйма)

широкий диапазон до 185 мм (7,28 дюйма)

Измерение диаметра при толщине до 70 мм (2,76 дюйма)

Гарантии

Стандартная двухлетняя ограниченная гарантия на электронные детали

Опциональное продление гарантийного периода до 3 дополнительных лет

 

 

Влагомер древесины МГ4Д. Измеритель влажности древесины.

(ГОСТ 16588) Утвержден тип СИ.

Внесен в Госреестр РФ под №28961-05, также внесен в Госреестры Украины, Казахстана, Беларуси. Cертификат № 0000406 Cистемы сертификации средств измерений РФ № 970080058

Прибор Влагомер-МГ4Д предназначен для оперативного контроля влажности древесины по ГОСТ 16588 в изделиях, конструкциях и сооружениях. Прибор обеспечивает возможность контроля влажности древесины в лабораторных, производственных и натурных условиях.

Принцип действия прибора основан на корреляционной зависимости диэлектрической проницаемости материала от содержания в нем влаги при положительных температурах.

Существует три режима измерений: единичный замер, серия замеров с усреднением и режим непрерывного измерения для обнаружения участков повышенного влагосодержания.

Влагомер-МГ4Д поставляется с градуировочными зависимостями на 13 видов древесины: (сосна (2), береза, лиственница, дуб (2), бук, осина, ель, тополь, липа, ясень, кедр). В приборе предусмотрена возможность ввода девяти индивидуальных градуировочных зависимостей, установленных пользователем. Прибор имеет энергонезависимую память 300 результатов измерений и режим передачи данных на ПК.

Технические характеристики

Наименование характеристик Влагомер-МГ4Д

Диапазон измерения влажности древесины, % 4...45

Основная абсолютная погрешность, не более, % 1,5...3

Питание автономное (элемент типа "Корунд"-6LR61), Вольт 6...9

Потребляемый ток, не более, мА 12

Связь с компьютером Интерфейс RS-232

Габаритные размеры, мм:

-электронного блока 175x90x30

-преобразователя Ø70х45

Масса прибора с преобразователем не более, кг 0,45

Комплект поставки

Электронный блок, преобразователь, упаковочный кейс, контрольный образец, ремень, руководство по эксплуатации.

По спецзаказу: кабель связи с ПК, CD с программным обеспечением.

Связь с компьютером

Гарантия 18 месяцев.

Обеспечивается сервисное и метрологическое обслуживание в течение всего срока эксплуатации.

 

Измеритель длины свай (прибор диагностики свай) СПЕКТР-2.0

Назначение и применение:

* Определение длины свай, обнаружение и локализация дефектов

* Получение сейсмоспектрального профиля грунтов

* Диагностика железобетонных, буронабивных и металлических свай, как отдельностоящих, так и в составе ростверка

* Использование в качестве двухканальной сейсмостанции

Преимущества:

* Возможность записи и анализа реакции объекта контроля на ударное воздействие одновременно во временной и спектральной области по 2 каналам и учета профиля грунтов

* Широкий динамический диапазон, полный цифровой тракт

* Малые габариты и вес

Основные функции:

* Запись сигналов виброакустических датчиков с автоматическим и ручным запуском одновременно по 2 каналам

* Синхронное разложение записанных сигналов по 1000 линиям спектра

* Просмотр на дисплее сигналов и спектров раздельно и одновременно по 2 каналам

* Анализ временных и спектральных характеристик сигналов в режимах осциллографа

* Выбор пользователем параметров настройки и режимов работы

* Вычисление длины свай

* Архивация 10 тысяч протоколов измерений, процессов и спектров

* USB-интерфейс, сервисная программа

Возможности компьютерной программы:

* Перенос результатов, документирование, экспорт в текстовый и звуковой форматы

* Дополнительная обработка процессов со спектральным разрешением 8 тыс. линий

* Оценка степени достоверности результатов

* Вычисление длины свай или расстояния до дефекта

Технические характеристики:

Диапазон частот, Гц 10...8000

Частоты дискретизации, кГц 4, 8, 16, 32

Число отсчетов 2048

Количество линий в спектре 1000

Время записи процесса, с 0,06...0,5

Карта памяти до 2 Гбайт

Габаритные размеры, мм - электронного блока 160x120x30

- вибродатчиков Ø30x37

Масса, кг - электронного блока, 0,3

- вибродатчиков 0,08

Состав базового комплекта:

* Прибор, чехол

* Датчик с встроенным усилителем

* CD с программой связи с ПК, USB-кабель

* Аккумуляторы и зарядное устройство

Дополнительная комплектация

* Молоток специальный

* Молоток с встроенным датчиком силы

* Сумка

Модификации:

* СПЕКТР-2.1 - одноканальный прибор

* СПЕКТР-2.2 - двухканальный прибор

Список литературы