نگارش پایان نامه درباره شناسایی بار وارد شده به یک ورق با در نظر ... |
شکل (۵-۱): اندازه گیری کرنش به روش خطکشی [۴۵]
در روش ترد یک پوشش ترد در محل مورد مطالعه کشیده می شود، این شیوه یک روش کیفی میباشد و پس از ایجاد کرنش، قطعه دچار ترک میگردد (شکل (۵-۲)).
شکل (۵-۲): اندازه گیری کرنش در روش ترد [۴۵]
یکی از بهترین روشهای اندازه گیری کرنش استفاده از کرنشسنج مقاومتی- الکتریکی است. البته کرنشسنجهای زیادی مانند کرنشسنج نوری، مکانیکی و… وجود دارد، ولی رایجترین آنها مقاومتی- الکتریکی است. دلیل اصلی این کاربرد زیاد، دقت زیاد، دامنه گسترده کاربرد و شرایط دمایی میباشد. البته قیمت ارزان و راحتی نصب نیز از مزایای دیگر میباشد [۴۵]، (شکل (۵-۳، ۵-۴)).
شکل (۵-۳): کرنشسنج مقاومتی- الکتریکی [۴۵]
شکل (۵-۴): کرنشسنج نوری و مکانیکی [۴۵]
کرنشسنجهای مقاومتی براساس قانون اهم ساخته شده است چرا که با حجم ثابت رسانا، اگر طول افزایش یابد، مقاومت الکتریکی کم می شود، (شکل (۵-۵)). این تغییر مقاومت با معادله زیر قابل محاسبه است [۴۶].
(۵-۱)
(۵-۲)
شکل (۵-۵): تغییر مقاومت براساس تغییر طول
در روابط بالا مقاومت الکتریکی یک رسانا به ازای طول ، سطح مقطع و چگالی میباشد.
مهمترین پارامتر کرنشسنج حساسیت آن نسبت به کرنش اعمال شده است. این پارامتر را فاکتورگیج[۷۹] مینامند. هرچقدر این پارامتر بیشتر باشد تغییر مقاومت نسبت به کرنش بیشتر میباشد و هرچقدر تغییر مقاومت بیشتر باشد، اندازه گیری آن راحتتر و دقیقتر میباشد. فاکتور گیج که با در رابطه زیر نشان داده شده است، برابر با تقسیم بر کرنش است.
(۵-۳)
کرنشسنجهای مقاومتی از مواد مختلف جهت کاربردهای متفاوت ساخته می شود. جنس، شرایط کاربرد و مشخصات آنها در جدول (۵-۱) آورده شده است. همچنین اجزای یک کرنشسنج الکتریکی در شکل (۵-۶) نشان داده شده است.
شکل (۵-۶): اجزای تشکیل دهنده کرنشسنج مقاومتی [۴۷]
جدول (۵-۱): مشخصات کرنشسنجهای مقاومتی [۴۷]
همانگونه که در جدول (۵-۱) نشان داده شده است کرنشسنجها دارای حساسیت نسبت به دما میباشند، در واقع با افزایش دما مقاومت و طولشان تغییر می کند، راه هایی جهت جبران این خطا وجود دارد که در ادامه بحث خواهد شد.
این حسگرها محدودیتهایی از جمله محدودیت دمایی، خستگی، میزان کرنش و محیط اندازه گیری دارند. مشخصات مهم و نکات کلیدی در مورد کرنشسنجها بصورت ذیل خلاصه می شود.
-
- کرنشسنجها ساده، سبک و دارای حجم اندک هستند به نحوی که در میزان تنش موجود در قطعه تاثیر محسوسی نمیگذارند.
-
- امکان اندازه گیری در فواصل نزدیک به هم توسط این حسگرها وجود دارد.
-
- امکان اندازه گیری همزمان در چند نقطه و قابلیت اندازه گیری از راه دور وجود دارد.
-
خروجی الکتریکی این حسگرها جهت پردازش داده بسیار مناسب است.
-
- محاسبه کرنش
-
در عمل کرنشهای بوجود آمده کمتر از ۰۰۱/۰ است. این کرنش در واقع حداکثر تغییر کرنش خواهد بود که تغییر مقاومت بسیار کوچکی را ایجاد می کند. برای مثال کرنش ۵۰۰ میکرو در یک کرنش سنج ۱۲۰ اهم با گیج فاکتور ۲ تغییر مقاومتی معادل ۱۲/۰ اهم ایجاد می کند. برای اندازه گیری چنین تغییر مقاومتی نیازمند پیکربندی الکتریکی خاصی هستیم. پیکربندی مناسب این کار پل وتستون[۸۰] میباشد.
در سال ۱۸۴۳ فیزیکدان انگلیسی چارلز وتستون مداری را به صورت پل ابداع کرد که به کمک آن میتوانست مقاومت الکتریکی را اندازه گیری کند. این کار را با مقایسه مقاومتهای مجهول با مقاومتهای معلوم انجام میداد. البته امروزه این مدار با توجه به خاصیت ویژه آن کاربردهای دیگری نیز پیدا کرده است [۴۸].
پل وتستون دارای چهار بازو میباشد که تحت ولتاژ ورودی قرار میگیرد. با اندازه گیری ولتاژ خروجی میتوان تغییر مقاومت را اندازه گیری کرد که بصورت زیر قابل محاسبه است [۴۹]، (شکل (۵-۶)).
(۵-۴)
شکل (۵-۷) پل وتستون [۴۹]
زمانی که برابر با صفر باشد خواهد بود. به این حالت بالانس پل میگویند. در این وضعیت تغییر مقاومت باعث بوجود آمدن تغییر در ولتاژ خروجی میگردد که می تواند مثبت یا منفی باشد [۴۸].
با بهره گرفتن از پل وتستون میتوان تغییر مقاومت کرنشسنج را اندازه گیری کرد. این کار را به سه روش میتوان انجام داد. در روش اول مقاومت را با کرنشسنج جایگزین میکنیم به این روش، روش ربع پل شکل (۵-۸) میگویند. در این حالت تغییر مقاومت یک کرنشسنج با معادله زیر محاسبه می شود.
(۵-۵)
شکل (۵-۸): ربع پل [۴۹]
با بهره گرفتن از معادله زیر میتوان تغییر ولتاژ خروجی را محاسبه کرد.
(۵-۶)
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-08-01] [ 09:29:00 ب.ظ ]
|