Czym jest tensometr?
Tensometr to urządzenie pomiarowe służące do rejestrowania naprężeń i odkształceń mechanicznych w materiałach poddanych obciążeniom. W praktyce przemysłowej i naukowej tensometry wykorzystywane są do analizy wytrzymałości konstrukcji, diagnostyki elementów maszyn oraz badań zmęczeniowych materiałów. Dzięki nim możliwe jest precyzyjne określenie, jak zachowuje się dany materiał lub komponent w warunkach rzeczywistego obciążenia.
Zasada działania
Tensometr działa w oparciu o zjawisko zmiany rezystancji elektrycznej przewodnika pod wpływem jego odkształcenia. Gdy element konstrukcyjny ulega rozciąganiu lub ściskaniu, tensometr przyklejony do jego powierzchni również ulega odkształceniu, co powoduje zmianę jego oporu elektrycznego. Ta zmiana, odpowiednio przetworzona, daje informację o poziomie naprężeń działających w danym miejscu.
Rodzaje tensometrów
W zależności od budowy i przeznaczenia wyróżniamy kilka typów tensometrów:
Tensometry oporowe
Najpowszechniej stosowane, oparte na siatce oporowej umieszczonej na elastycznym podkładzie. Charakteryzują się dużą czułością i precyzją.
Tensometry półprzewodnikowe
Posiadają wyższą czułość niż tensometry oporowe, ale są bardziej podatne na zmiany temperatury. Stosowane głównie w precyzyjnych aplikacjach laboratoryjnych.
Tensometry optyczne (światłowodowe)
Wykorzystują interferencję światła lub zmiany długości fali światła w światłowodzie pod wpływem odkształcenia. Znajdują zastosowanie tam, gdzie występują silne pola elektromagnetyczne lub ekstremalne temperatury.
Tensometry pojemnościowe i indukcyjne
Wykorzystywane głównie w specjalistycznych czujnikach przemysłowych. Mierzą zmiany pojemności lub indukcyjności związane z deformacją.
Zastosowanie tensometrów
Tensometry wykorzystywane są w wielu gałęziach przemysłu oraz w badaniach naukowych:
- budownictwo – kontrola stanu konstrukcji nośnych, mostów, wiaduktów;
- motoryzacja – testy wytrzymałościowe części pojazdów;
- lotnictwo i kosmonautyka – pomiary w strukturach poddanych ekstremalnym obciążeniom;
- energetyka – monitorowanie naprężeń w turbinach, rurociągach, konstrukcjach wsporczych;
- medycyna – testowanie biomateriałów i protez;
- produkcja maszyn i urządzeń – kontrola jakości, testy zmęczeniowe, pomiary sił w procesach produkcyjnych.
Montaż tensometru
Poprawne zamocowanie tensometru to klucz do uzyskania wiarygodnych wyników. Proces ten obejmuje:
- Przygotowanie powierzchni – oczyszczenie, szlifowanie, odtłuszczenie.
- Aplikację tensometru – dokładne przyklejenie za pomocą specjalnego kleju.
- Połączenie z układem pomiarowym – przewody łączy się z mostkiem Wheatstone’a lub dedykowanym wzmacniaczem.
- Kalibrację – zapewnienie właściwego przeliczenia sygnału elektrycznego na wartość siły lub odkształcenia.
Układ pomiarowy
Typowy układ pomiarowy składa się z:
- tensometru (lub zestawu tensometrów),
- mostka pomiarowego,
- wzmacniacza sygnału,
- przetwornika analogowo-cyfrowego,
- rejestratora lub komputera z oprogramowaniem do analizy danych.
Najważniejsze parametry tensometru
Przy doborze tensometru do konkretnego zastosowania należy uwzględnić:
- współczynnik tensometryczny (gauge factor) – określa czułość tensometru,
- zakres temperatur pracy – ważny w aplikacjach przemysłowych,
- długość siatki pomiarowej – wpływa na uśrednianie wartości odkształcenia,
- odporność na wilgoć, oleje, wibracje – szczególnie istotna w warunkach przemysłowych.
Kalibracja i dokładność pomiarów
Precyzyjne pomiary wymagają regularnej kalibracji układu. W przypadku błędów w instalacji, niewłaściwego przygotowania powierzchni lub zmian temperatury mogą wystąpić odchylenia, które wpłyną na interpretację wyników. Dlatego istotne jest stosowanie materiałów wysokiej jakości oraz kontrola warunków środowiskowych.
Przykłady zastosowań praktycznych
- Monitorowanie naprężeń w mostach stalowych.
- Pomiar deformacji kadłubów samolotów.
- Badania zmęczeniowe wałów napędowych.
- Pomiary sił w procesach prasowania i cięcia.
- Testowanie elementów z tworzyw sztucznych i kompozytów.
Podsumowanie
Tensometr jest kluczowym narzędziem dla inżynierów, konstruktorów i technologów, którzy muszą dokładnie znać zachowanie materiałów i elementów konstrukcyjnych pod wpływem obciążeń. Jego zastosowanie przekłada się bezpośrednio na bezpieczeństwo, jakość i niezawodność produktów oraz procesów technologicznych.
Wybór odpowiedniego typu tensometru i jego właściwe zastosowanie to podstawa efektywnej diagnostyki technicznej i optymalizacji projektów inżynierskich.
Jeśli poszukujesz specjalistycznych rozwiązań z zakresu obróbki metali i mechaniki, w tym urządzeń wspomagających pomiary i kontrolę jakości, zapoznaj się z ofertą firmy Pax, która dostarcza profesjonalne maszyny przemysłowe i zapewnia fachowe doradztwo techniczne.
