Curs-2_tensometrie-electrorezistiva.pdf

7/23/2019 Curs-2_tensometrie-electrorezistiva.pdf

1/43

Curs 2

METODE EXPERIMENTALE N INGINERIASTRUCTURAL


2/43

n general, tensometrul electric este alctuit dintr-un traductor dedeformaiii un sistem amplificator

l0

Principiul de funcionare: traductorii se fixeaz solidar pe piesa destudiat, iar prin urmrirea deformaiilor elementuluii modific una dinproprietile electrice

Proprietate electric

Traductori rezistivi

Traductori inductivi

Traductori capacitivi

Inductana

2

G

ENERALIT

I

Elementul testat

Senzorul de deformaii


3/43

ALCTUIREA UNEIMRCI TENSOMETRICE

Traductorul rezistiv (marca tensometric) este n principiu alctuit din:

l

0

rezistena electric: fir subire realizat din diverse aliajemetalice: constantan (cupru+nichel); nichel+crom,platin+tungsten, nichel+fier Foi suport: realizat din hrtie sau alt material cu rigiditatemic, pentru a nu denatura micarea, i rezistent la aciunea

adezivilor utilizai Fire de legtur

3

T

RADUCTORI

ELECTRO

-

REZISTIVI

(

MRCI

TENSOMETRICE

)

Fir metalic

Suport

Fire (elemente) de

legtur


4/43

4

Operaiuni de curare a suprafeei elementului ce urmeaz a fitestat, n vederea aplicrii adezivului:

MONTAREAMRCILOR TENSOMETRICE

Tipul i profunzimea pregtirilor: depind de starea elementului testat(aspectul exterior, materialul din care este realizat) Scopul: obinerea unei suprafee curate de pori, crpturi istraturi oxidate, cu un aspect uor neted Etape:

curire iniial

lefuirea i netezirea

suprafeei curire

finisarea

suprafeei

curiremarcarea

poziiei

Curire

final i

degresare

nlturarea

resturilor i uscarea

Suprafa de contact

neted (suprafaideal)

adeziv

Elementul testat

Suprafa de contact

extins, uor aspr(suprafa optim)


5/43

5

Pregtirea mrcii tensometrice n vederea lipirii:

Curare (n general, mrcile tensometrice nu necesit operaiunispeciale de curare)Pregtirea/adaptarea pentru forma epruvetei (se face n funcie de

forma epruvetei i ine seama de tipul de conexiune al mrciitensometrice)Tipuri de conexiuni pentrumrcile tensometrice (MT)

MT cuelemente de

lipire cunveli de

nichel

MT cu capetepentru lipire

MT cu fireconductoare

MT

Band auto-adeziv

Coluri imargini ce

trebuielsate libere

Folie decelofan sau

teflonApx. 10-15 mm

Metod de pregtire amrcii tensometrice pentru

lipire


6/43

6

Metod de pregtire a mrciitensometrice pentru lipire

1. 2.

plcu auxiliar

folie separatoare

bandadeziv

bandadeziv

apx. 10-15 mm

suprafa liber

band adezivfir

Element de

lipire

Folie suport a MT

Folie de protecie a MTElement de lipire

3.

4. 5.Banda adeziv sau elementul delipire nu trebuie s ias n afara

foliei suport

!!!! Pentru manevrarea mrcii tensometrice i a elementului de lipire se vorutiliza pensete. n caz de nevoie se va atinge cu mna doar folia de protecie

sau banda adeziv.


7/43

Lipirea mrcii tensometrice:

aezarea ialiniereamrcii tensometrice peepruvet

7

MT

Bandadeziv

Bandadeziv

Marcatensometric

Elementde lipire

Epruvet

lipireamrciitensometrice (ex.: adeziv X60)

Ram de protecie

Folie separatoare

Lipirea firelor pentru conexiune

Protejarea mrcii tensometrice de condiiile externe


8/43

Relaia de transformare a mrimii electrice n deformaie specific

8

l0

Dac se consider c firul metalic se alungete mpreun cu piesastudiat,va rezulta ovariaiearezisteneielectrice ca urmare a mririilungimii firuluiiamicorriiarieiseciuniitransversale.

A

LR

R rezistena electricL lungimea totala firuluiA aria seciuniitransversale a firului rezistivitatea materialului (msoar capacitateamaterialului de a se opune trecerii curentului electric)

[William Thomson, PrimulBaron Kelvin (Lord Kelvin),

1856]

Se consider c:

(1)

2

rA

L

Ld Deformaia specific a piesei de studiat pe direcia

longitudinal a rezistenei electrice

rraza seciuniitransversale circulare a firului

Se exprimlogaritmic expresia (1):

ALR lnln rLR ln2lnlnlnln

r

d2

L

dd

R

d rLR

Relaia diferenial:


9/43

Deformaia specific transversal a firului metalic:

longtv coeficientul lui Poisson

L

L

r

r

tv

dd

L

d21

d

R

d LR

(2)

S-a observat c efectul variaiei de volum este o variaie proporional a rezistivitii electrice afirului metalic :

V

V

R

dd

R constant de proporionalitate

ALV

A

A

L

L

AL

ALAL

RR

ddddd

L

L

r

r

A

A d2

d2

d

9


10/43

L

L

R

d21

d

L

d21

d21

R

d L

L

LR

R

(3)

(2) (3)

2121d

R

RRk

ksenumeteconstanta mrciitensometricerezistive

ksedeterminexperimentaliesteindicatdeproductorul mrcilor

tensometrice

n cazul unei mrci tensometrice cu fir din constantan (aliaj Cu+Ni):

0.23.0

13.1

k

R

Deformaia specific:k

RRd

10


11/43

11

Sistemul de amplificare

Variaia de rezisten la o marc tensometric este foarte mic i dificil de msurat

direct circuit electric special Punte Wheatstone

Puntea Wheatstone servete la amplificarea mrimii msurate pentru

rezistena electric, n acelai timp putndu-se realiza i corecii ale

msurtorilorca urmare a influeneitemperaturii.

A

VG+

R4 R1

R3 R2

I4

I3

I1

I2

D B

C

I=I1+I4

I=I2+I3

Galvanometru(detector de nul)

Surs de

alimentare

R1, R2, R3, R4 rezistene electrice

Schem tipic pentru punteaWheatstone


12/43

Principiul de determinare al rezisteneiprin metoda puniiWheatstone constn echilibrarea schemei, adic atingerea situaiei cnd curentul n diagonalagalvanometrului este nul: IG=0

12

PentruIG=0 Rezult ctensiunile la bornele rezistentelor R1 si R4 respectivR2 iR3 sunt egale doua cte dou:

3G42G1 III:D)(nodul;III:B)(nodul

Condiia de echilibru a punii Wheatstone

3

421

RRRR Se permite determinarea uneia din rezistente

cnd se cunosc celelalte.

OBS:Pentru a obine echilibrul trebuie ca una sau mai multe dintre rezistentele

R1, R2, R3 sa fie variabile.

Prima lege a lui Kirchhoff(sarcina electric totalce intrntr-un nod de reea trebuie sfie egalcusarcina electricce iese din acel nod)

A II-a lege a lui Kirchhoff (Sumaalgebric a tensiunilor de-a lunguloricruiochi de circuit este nul)

0;IRIRIR:BCD)(circuitul0;IRIRIR:ABD)(circuitul

33GG22

44GG11

A

VG

+

R4 R1

R3 R2

I4

I3

I1

I2

D B

C

I=I1+I4

I=I2+I3

RG, IG

E l d l il i


13/43

Exemple de amplasare pentru mrcile tensometrice:

Amplasare n sfert de punte:- Cea mai simpl amplasare a unei mrci tensometrice- Din cele 4 rezistene ale punii Wheatstone, doar una este activ- n acest caz nu se poate face o compensare automat a influeneitemperaturii; pentru aceasta se realizeaz un montaj special.

R1A

VG+

R4

R3 R2

D B

C

R1 rezistena activ care msoardeformaiaR2 rezistena variabilR3, R4 rezistene componente alecircuitului

Circuit n sfert de punte

R1 rezistena activ care msoar deformaiaR2 rezisten compensatoare pentrunlturarea efectului temperaturii asupramsurtoriiR

4 rezisten component a circuitului

R3 rezistena variabil

Circuit n sfert de punte cucompensare de temperatur

R1A

VG

+

R4

R3R2

D B

C

13


14/43

Amplasare njumtate de punte:- montaj executat cu dou mrci tensometrice active- a doua marc tensometric se amplaseaz de partea opus primei mrcitensometrice active, n aa fel nct s fie supus unei deformaii inverse fade prima marc (de exemplu: la grinda supus la ncovoiere, o marctensometric se amplaseaz la partea superioar grinzii, fiind ntins, iarcealalt la partea inferioar, fiind comprimat)-valoarea deformaiei specifice se msoar mult mai uor, mrimea electricmsurat fiind dubl, ambele mrci tensometrice i modific rezistena cuaceeai cantitate

- n acest caz, efectul temperaturii se reduce automat astfel realizndu-se oauto-calibrare a punii la influena temperaturii

14

R1A

VG

+

R4

R3R2

D B

C

R1, R2 rezistene activeR4 rezisten component a circuituluiR3 rezistena variabil


15/43

Auto-calibrarea sub influena temperaturii:

tsup

t

inf

ttinreg

infsup

infsup 2inreg

15

MT1

MT2


16/43

Amplasare npunte ntreag:- montaj executat cu toate elementele active (patru mrci tensometriceactive)- rezult o precizie la msurare mult mai mare- la fel ca n cazul jumtii de punte se realizeaz o auto-corecie amsurtorii ca urmare a influenei temperaturii

R1A

VG

+

R4

R3 R2

D B

B

R1, R2, R3, R4 rezistene active

16

MT1+MT4

MT2+MT3

MT1

MT4

MT2

MT3


17/43

17

Observaii cu privire la corecia de temperatur

Auto compensarea ca urmare a efectului temperaturii este corectnumai dacsunt

ndeplinite urmtoarele condiii:

simetria punii Wheatstone;

aceeai coeficieni de dilatare termic la toate materialele utilizate;

rezistene identice pentru toate braele, punii de amplificare, ce se combin

pentru compensarea temperaturii;

aceeai temperatur n toate elementele de compensare ale punii Wheatstone;

suprafee active identice pentru toate mrcile


18/43

Montaje pentru determinarea deformaiilor specifice unghiulare:- mrciletensometrice individuale nu au posibilitatea de a msura deformaiispecifice unghiulare- se realizeazmontaje speciale din trei mrcitensometrice aezatesub diverseunghiuri pentru o determinareindirecta deformaiilorspecifice unghiulare

Rozete dreptunghiulare: dou mrci tensometrice sunt aezate pe dou direciiperpendiculare, iar cea de a treia orientat sub ununghi, de obicei de 45, fa de primele dou

Rozete delta: Cele trei mrci tensometrice sunt orientate astfel ncts rezulte ntre ele unghiuri egale de 120

120120 Rozete suprapuse:Cele trei mrci tensometrice sunt

orientate n mod similar cu unuldin cele dou situaiide mai sus,aezarea lor fcndu-se prinsuprapunere

18


19/43

19

Calcularea strii de tensiuni n jurul unui punct n urma determinrilor printensometrie electro-rezistiv-n spaiu: considernd o direcie oarecare n(l,m,n), raportat la un sistem de axecartezian (x,y,z) deformaia specific liniar orientat pe direcia n

nlmnlmnml zxyzxyzyx n 222

y

q

x

n(l,m) - n planul xOy dac se consider o marc tensometricorientat dup o direcie oarecare ce face cu axa Oxununghi q, rezult:

lmml xyyx n 22

qcosl qsinm

qqqqn sincossincos 22

xyyx

2

2cos1cos

2 q

q

2

2cos1sin

2 q

q

2

2sin

cossin

q

qq

q

q

n 2sin2

2cos22

xyyxyx


20/43

20

Rozeta dreptunghiular:

4545

q

1

2

MT A

MT B

MT C

-n raport cu deformaiile specifice principale, 1 i 2, iunghiul q:

q

2cos22

2121

A

452cos22

2121

q

B

902cos22

2121

q

C

qqqq 2sin90sin2sin90cos2cos902cos

qqqq 2cos180sin2sin180cos2cos1802cos

q

2cos22

2121

A

q

2sin

22

2121

B

q

2cos22

2121

C

21

CA

qq

2sin2cos2

21

BA

qq

2sin2cos2

21

CB

CA

CBA

q

22tg

CA

CBA

q

2arctg

2

1


21/43

0sin2

0cos22

xyyxyx

A

90sin2

90cos22

xyyxyx

B

180sin2

180cos22

xyyxyx

C

21

45

45

xMT A

MT B

MT C

y

xA

yC

22

xyyx

B

Ax

Cy

CABxy 2

- considernd materialul omogen i izotrop Putem lua n considerare Legea lui Hooke

yxx

E

1

xyyE

1

G

xy

xy

yxx

E

21

xyxy

G

xyy

E

21

CAx

E

2

1

)2(CABxy

G

ACyE

2

1


22/43

22

120120

MT A

x

y

30MT CMT B

Rozeta delta:TEM:

-S se determine relaiile tensiunilor x, yi xy pentru cazul rozetei delta amplasatca n figur

- Conform relaiilor, ce vor fi determinate,s se calculeze starea de tensiune n jurulunui punct pentru care s-au msuraturmtoarele valori:

A=30+10Ng+3N [m/m]

B=40+10Ng+4N [m/m]C=60+10Ng+7N [m/m]

GPa210E

3.0

EXEMPLE DE MRCI TENSOMETRICE


23/43

EXEMPLE DEMRCI TENSOMETRICE

23

Mrci tensometricestandard

Mrci tensometricebidirectionale

Mrci tensometricetridirectionale

(rozete)


24/43


25/43

25

TRADUCTORUL TENSOMETRIC CU SEMICONDUCTOARE

Principiul de funcionare: este acelai ca i al traductoarelor electro-rezistive (variaiarezistenei electrice ca urmare a solicitrii mecanice, fa de cazul precedent variaiarezistenei nu mai este liniar)

2

d

l

l

l

lk

R

R

k constanta nominal a semiconductorului

factorul de neliniaritatedR/R variaia specific a rezisteneil/ l deformaia specific a mrcii i a piesei studiate

Materiale utilizate la realizarea traductoarelor cu semiconductori:

siliciul germaniul aliaje de indiu (In) si antimoniu (Sb) dioxid de taliu (TiO2)


26/43

26

Siliciul cristalizeazntr-un sistem cubic cu feele centrate (asemntordiamantului), n aceast stare fiind un material izotrop.

La solicitri mecanice, proprietate de izotropie dispare,conductivitatea sa crete sau scade dup diverse direcii considerate.

n general seconsider dou

direcii privilegiate

(variaia rezisteneipe aceste direcii estecea mai mare)

Dou tipuri decristale utilizate

Tipul p

Tipul n

Variaia rezistenei specifice ca urmare a

variaiei deformaiei specifice(semiconductor din siliciu tip p)T0 = 25C

k=175=72625

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

- 60 00 - 50 00 - 40 00 - 30 00 - 20 00 - 10 00 0 1 00 0 2 00 0 3 00 0 4 00 0

0

d

R

R

l

ld

610

(constanta k este pozitiv)

(constanta k este negativ)

D t j i i t i t t i t i ifi


27/43

Dezavantaj variaia puternic cu temperatura a rezistenei specificeNu sunt utilizate n cazurile n care variazn limite largi

Tipuri constructive de traductoare cu semiconductori:

2

1

3 4Traductor cumonocristal

2

1(tip p)

3

1(tip n)

4

Traductor dublucu un cristal p iunul n, legat n

semipunte

1

3

4

13

4

Traductor cumonocristal n

form de U

1 cristal2 folii pentru contact3 suport4 conductoare de conexiune

Fabricantul trebuiesindiceurmtoarele mrimi:-rezistena nominalla 20C(R0)- constatanominalla 20C(k)- factorul de neliniaritate la 20C()- curba de variaie: R0=f(t) pentru traductorul nelipit inesolicitat (=0)

- curba devariaie:Rm=f(t)pentru traductorul montat pe piesa

nesolicitat 27

n urma lipirii traductorul sufer ocontracie care modific starea iniialde referin pentru determinareadeformaiilor specifice, modificndu-seastfel valoarea efectiv a constanteitraductorului

T


28/43

28

TRADUCTORUL CAPACITIV

Principiul de funcionare: traductorul capacitiv transform variaiade lungime nvariaiede capacitate electric.

Traductorul capacitiv este alctuit dintr-un condensator alctuit din dou plciconductoare, situate la o anumit distan ntre ele i ntre care se afl unmaterial cu oconstant dielectric

Capacitatea condensatorului:

d

S

d

SC

r0

S suprafaa plcilor conductoared distana ntre plcile conductoare0 permeabilitatea electric a vidului (se msoar n Farad/metru)r permeabilitatea electric relativ a materialului dintre plci

m

F90 1036

1

Avantaje Dezavantaje

- Sensibilitate extrem de mare- Posibiliti largi de adaptare i utilizare n

cele mai diverse condiii- msurtorilor la temperaturi nalte- msurtori de fenomene cu variaierapid

- Rezisten proprie mare se pot conectanumai la aparate cu rezisten mare de

intrare rezultatele influenate de cmpurileelectrice perturbatoare- Rezultate influenate de prezenaaccidental a lichidelor cu >1 (uleiuri, apa)

Constructiv traductoarele capacitivedifermult ntre ele nfunciede mrimeacevariaz(e,d sau S). Sunt traductoare pasive ce au nevoie de o surs electricde alimentare

Tipuri constructive de traductoare capacitive:


29/43

Tipuri constructive de traductoare capacitive:

29

a) Traductor cudistanantreplci variabil:prin modificarea distaneidintre plcise modificvaloarea capacitiitraductorului

20

d

S

d

Cr

Sensibilitatea traductorului este att mai mare cu ct distanad estemaimic inuvariazliniar cud

Traductordiferenial

Traductor debti radialeale arborilor

Traductor detemperatur,

cu bimetal

b) Traductor cu suprafaa plcilor variabil: variaia suprafeei plcilorcondensatorului se realizeazprin modificarea lungimiil(condensatoare plane saucilindrice, tip piston)sau a unghiului (condensatoare rotative)

maxmaxmaxmax

;

C

C

l

l

C

C Rezultolegtur liniarntre capacitateideplasare.Sensibilitate transversal din cauza imposibilitii menineriiaceleiai distaned petoatlungimeaplcilor


30/43

d

d

l l

lmax

Condensatorcilindric de tip

piston

ll

d

d Da

lmax

Condensatorplan

a

Condensatorrotativ

30


31/43

31

Accelerometre cu traductoare capacitive

1 baza accelerometrului;2 suport central;3 aib i piuli de strngere;4 electrozi;5 masa seismic (m);6 element flexibil (resort k);

d

d

1

32

5 6

4

Accelerometrucapacitiv monoaxial Conditionatoare de

semnal

Cabluri de conexiuneDispozitive pentru

montare

TRADUCTORUL INDUCTIV


32/43

TRADUCTORUL INDUCTIV

32

Principiul defuncionare: traductorul inductiv transform variaiade lungime sau aunei alte mrimimecanice n variaiede inductanTraductorul inductiv constdintr-o bobincu un numrdeN spire nfuratepe un

miez dedimensiuni Di

permeabilitate

DNfL ,, L inductivitate

nfunciedemrimeacarevariaz(N,, D) ca urmare avariaiei mrimiimecanice seobindiferitetipuri de traductoare inductive.Sunt traductoare pasive necesitosurs electricde alimentare.

Avantaje Dezavantaje

- Sensibilitate mare- Robustee i siguran n funcionare

- teoretic, pierderi calorice datoritrezistenei electrice relativ mari,care conduc la erori n msurare icreeaz incertitudini n ceea ce

privete funcionarea corect atraductoarelor

Fa de traductoarele rezistive cu fir, traductoarele inductiveprezint avantajulc nu suntinfluenate de umiditate i de variaiile termice (efect anulat prinsoluiile constructive adoptate).

Tipuri constructive de traductoare inductive:


33/43

33

Tipuri constructive de traductoare inductive:

lb/2

la/2

Armtur variabil

Armtur fix

Bobin

ntrefiervariabil

a) Traductor cu armtur mobil: la acest traductor se modific ntrefierul (spaiulliber ntre feele interne ale armturilor) prin deplasarea unei armturi de fier mobile

f

fl

SNL 2

0max

la, lflungimea liniilor de cmp magnetic n ntrefier, respectiv, nmiezul de fier

0, a, f- permeabilitatea electric n vid, n aer, respectiv, n fierN numrul de spireS aria seciunii miezului

Rezultovariaie hiperbolicainductaneinfunciedemrimeantrefierului.Traductorul are o sensibilitate constantnumai pentru deplasrifoarte mici ale armturii.

Inductana maximobinut cndntrefierul la=0

max

1

1L

l

lL

a

f

f

a

Inductana pentru ovaloare oarecare a

ntrefierului

b) Traductor cu miez deplasabil: permite msurarea unor deplasri mult mai mari


34/43

b) Traductor cu miez deplasabil: permite msurarea unor deplasri mult mai maridect tipul precedent

lff, Sf

a, Sam, Sm

Dl

la

lbMiez magnetic mobil

Bobin cilindric

max

1

1 L

l

lL

a

Fe

Fe

a

Inductana pentru ovaloare oarecare adeplasrii miezului defier n interiorul bobineiobinut pentru Sm=Sa=Sfim=f=Fe

Lmax

- inductana maxim obinut cnd la=0 i

lFe=2lb=2lf-lungimea liniei de cmp n miezul de fier

c) Alte tipuri de traductoare inductive: se obin realiznd variaia inductanei prinvariaia numrului de spire active, variaia inductivitii mutuale prin modificareapermeabilitii etc.

Miez magneticmobil

Bobin

principal

Bobine

secundare

Tij suport

Resort

Vrful senzorului

Traductor

diferenialvariabil linear

34

Const n trei bobinemontate pe suport

comun, avnd un miezmagnetic mobil n

interiorul bobinelor.


35/43

35

Accelerometre cu traductoare inductive

1 carcasa accelerometrului;2 miezul mobil al traductorului inductiv;3 bobinele traductorului inductiv (cuinductanele L1 i L2);4conexiunile electrice spre amplificator;

5 - masa seismic(m)6 resort (k);7 amortizor (c);[8 corpul care vibreaz]

k

m

c

1

2

3

3

4

4

4

5

6

7

8

TRADUCTORUL PIEZOELECTRIC


36/43

TRADUCTORUL PIEZOELECTRIC

Principiul defuncionare: s-a constatat cla anumite materiale n urma solicitriipe odirecie, n domeniul elastic, a uni cristal apar pe direcii perpendiculare sarcinielectrice.

n interiorul cristalului se produce o polarizare electric datorit deplasriiionilor din

nodurile reeleicristaline, ca urmare a deformriiacesteia.

Mrimea sarcinii electrice este proporionat cu mrimea forei exercitate asupra

cristalului, iar sensul polarizriicristalului depinde de felul deformaiei.

Sunt traductoareactive, nefiindnecesar surs electricde alimentare i sunt reversibile

(prin aplicarea unor sarcini electrice variabile pe o axX se produce deformaiape

direcie perpendicularY)

36

Fenomen piezoelectric direct St la baza funcionrii traductoarelorpiezoelectrice (permit msurarea att aforelor itensiunilor, ct ia deplasrilorrezultate din deformarea cristalului)

Materialele cristaline cu proprieti piezoelectrice folosite n construcia


37/43

p p p traductoarelor: cuarul: sensibilitate i fidelitate mare (sarcin electricrelativ mare la o solicitaremecanic i proporional cu aceast solicitare ); utilizabil ntr-un domeniu larg detemperatur-193C +500C; rezistivitatea scade puternic la cretereatemperaturii .

turmalina: utilizat pentru traductoare de presiune ns numai la msurtori descurt durat sau la temperatur constant (la o variaie de 1C poate produce ovariaie aparentde presiune de 1.3 MPa) sareaSeignette: sensibilitate mai mare dect a cuarului,dar cu rezisten miclaoboseal, fenomene de histerezis, influen mare a variaiei de temperatur i aumiditii

titanatuldebariu: elementul traductor se poate realiza sub orice form geometric,cu posibilitatea orientrii dup dorin a axelor, rezultatele msurtorilor nu suntinfluenate practic de temperatur; limitarea utilizrii la temperaturi peste 80C;rezistivitate mic(nu poate fi folosit la msurtoricvasistatice)

37

Pentru a mri sensibilitatea captoarelor piezoelectrice, acestea sunt prevzute cu mai multe

plcue, separate ntre ele prin plcue de metal (la traductoarele compuse). La aezarea n

pachet, elementele metalice pasive trebuie sposede aceeaipolaritate pe ambele fee. Grosimea

plcuelorpiezoelectrice este cuprins,n mod uzual, ntre 0,5 i2 mm.

De obicei captoarele piezoelectrice sunt folosite ca accelerometre


38/43

38

1 - dou plcue piezoelectriceseparate de undisc metalic (2)3 - masa seismic4 - elementul elastic de pretensionare5 - baza captorului6 - carcasa7 - conexiunile electrice[8 element de prindere][9 -

corpul care vibreaz]

Accelerometre seismice cu traductoare piezoelectrice

5

7

3

46

12

8

9

Accelerometrupiezoelectric triaxial

Conditionatoare desemnal


39/43

Accelerometrul este aezatcu baza pe corpul care vibreaz.

Sub aciunea vibraiilor, masa (3) exercit asupra plcuelor piezoelectrice o for

variabilF, proporionalcu acceleraiacorpului studiat icu masa seismicm.

Datoritefectului piezoelectric al celor dou plcue,la bornele captorului se dezvolt

o tensiune electric variabil, proporionalcu foraF, deci cu acceleraiamasei m,

care poate fi msurat

39

xmF


40/43

40

TENSOMETRUL CU COARD VIBRANT


41/43

TENSOMETRUL CUCOARD VIBRANT

Principiul defuncionare: traductorul folosit este o coarddin oelcare i modificfrecvena oscilaiilorproprii n funciede tensiunea mecanicla care este supus

Elementul testat

Suport Suport

Tij CoardCoarda, cu seciunea neglijabiln comparaie cu lungimea sa,este ntins ntre doi suporifixai pe elementul cercetat.

2

0

20

0

4

ffE

l

l

l

f0 frecvena oscilaiilor corespunztoare tensiunii iniiale a corziil modificarea lungimii corzii densitatea oelului corzii, n daNs2/cm4

E modulul de elasticitate al oelului corzii, n daN/cm2f frecvena proprie a corzii, dup deformarea acesteia cu Dl, n Hz

41

Sensibilitatea crete odat cuscderea lungimii corzii:

KE

lff

E

ll

220

2

244

O coard de n

ori mai scurt K

En

ll

2

24

'

Avantajele utilizrii tensometrelor cu coard vibrant:


42/43

Avantajeleutilizriitensometrelor cucoard vibrant:

-Sensibilitate ridicat

-Transmiterea unui semnal electric, de o anumit frecven, nu modific valoarea

acestei mrimi, indiferent de pierderile rezistive sau de alt natur, din lanul denregistrare

- n aceleai condiiide solicitare i temperatur, traductorul cu coard vibrant i

pstreaz,vreme ndelungat, aceeai frecvenproprie din care cauzutilizarea lui

este indicat, cu precdere, acolo unde msurtorile tensometrice sunt de lungdurat.

TENSOMETRUL ACUSTIC

Principiul de funcionare: la fel ca n cazul tensometrelor cu coard vibrant,principiul de funcionare se bazeaz pe proprietatea coardelor vibrante de a aveafrecvenaproprie n funciede forade ntindere la care este supuscoarda

n acest caz compararea vibraiilor ntre coarda emitoare i cea comparatoare seface prin intermediul unui sistem auditiv.

Comparaia frecvenelor coardei vibrante emitoare i a coardei comparatoare(inclusn receptorin care sunt excitatevibraii ntreinutecufrecven reglabil)se face pe cale electro-optic

42

STUDIU DE CAZ (Similitudine cu traductorii cu coarda vibranta)


43/43

= 42

2

19.19

39.21

58.89

80.57

102.73

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

mplitudinespectruFourier

[m/s]

Date post:	17-Feb-2018
Category:	Documents
Upload:	nache-george
View:	215 times
Download:	0 times

Curs-2_tensometrie-electrorezistiva.pdf

Documents