Extenzometr - Extensometer

Nesmí být zaměňována s Tensiometr, Tenzometr nebo Měřič napětí.
Drátový extenzometr monitorující posun svahu a vzdálený přenos dat pomocí rádia nebo Wi-Fi

An extenzometr je zařízení, které se používá k měření změn v délce objektu.[1] Je to užitečné pro stres -kmen měření a tahové zkoušky. Jeho název pochází z „extension-meter“. Vynalezl ho Charles Huston, který jej popsal v článku v časopise Journal of the Franklin Institute v roce 1879. Huston později dal práva Fairbanks & Ewing, významnému výrobci testovacích strojů a vah.

Typy

Existují dva hlavní typy extenzometrů: Kontakt a bezkontaktní.

Kontakt

Kontaktujte extenzometry byly používány po mnoho let a jsou také rozděleny do dvou dalších kategorií. První typ kontaktního extenzometru se nazývá a připnout extenzometr. Tato zařízení se používají pro aplikace, kde je vyžadováno vysoce přesné měření přetvoření (většina testů založených na ASTM). Přicházejí v mnoha konfiguracích a mohou měřit posuny od velmi malých po relativně velké (méně než mm až více než 100 mm). Výhodou je nižší cena a snadné použití, mohou však ovlivnit malé / choulostivé vzorky.

Pro automatizované testování připínací zařízení byla z velké části nahrazena digitálními extenzometry s „ramenem senzoru“. Ty mohou být na motor aplikovány automaticky motorizovaným systémem a poskytují mnohem více opakovatelných výsledků než tradiční připínací zařízení. Jsou vyváženy a mají tedy na vzorek zanedbatelný vliv. Lepší linearita, snížená šum signálu a synchronizace s odpovídajícími silovými daty jsou velké výhody kvůli nedostatku analogově-digitálních převodníků a přidružených filtrů, které přidávají časové prodlevy a vyhlazují nezpracovaná data. Kromě toho mohou tato zařízení zůstat na vzorku až do selhání a měřit velmi vysoké prodloužení (až 1000 mm) bez ztráty přesnosti. Tato zařízení mají obvykle rozlišení 0,3 µm nebo lepší (zařízení nejvyšší kvality mohou číst hodnoty až 0,02 µm) a mají dostatečnou přesnost měření, aby splňovala třídu 1 a 0,5 normy ISO 9513.

Bezkontaktní

Bezkontaktní extenzometr pro zkoušku tahem

Pro určité speciální aplikace začínají bezkontaktní extenzometry přinášet výhody tam, kde je nepraktické používat spárové rameno nebo kontaktní extenzometr.

Laser

A laserový extenzometr je extenzometr schopný provádět měření přetvoření nebo prodloužení na určitých materiálech, když jsou vystaveny zatížení strojem pro zkoušku tahem. Princip funguje osvětlením povrchu vzorku pomocí a laser, odrazy od povrchu vzorku jsou poté přijímány a CCD kamera a zpracovány komplexně algoritmy. Při použití laserového extenzometru není nutné na vzorek připevňovat značky, což značným časovým úsporám přináší laboratoře pro testování materiálů.

Rozlišení menší než jeden mikrometr (obvykle 0,1 μm ) a lze dosáhnout prodloužení až 900 mm, což činí tato zařízení vhodnými pro nejsložitější testování.

Laserové extenzometry se používají především pro materiály, které mohou poškodit tradiční „připínací“ extenzometr nebo kde hmotnost spony na zařízení ovlivňuje vlastnosti materiálu v důsledku fyzického připevnění ke vzorku.

Laserové extenzometry lze také použít pro testování při zvýšených nebo pod nulových teplotách.

Video

Kamerový snímek z video extensiometru měřící dva řádkové značky

A video extenzometr je zařízení, které je schopné provádět měření napětí / deformace určitých materiálů, zachycením průběžných obrazů vzorku během zkoušky, pomocí zachycovače snímků nebo digitální videokamery připojené k PC.[2] Vzorek zkoušeného materiálu je obvykle nařezán do určitého tvaru a je označen speciálními značkami (obvykle speciálními) samolepky nebo s pery, která odlišují značku od barvy a textury vzorku v zachyceném obrázku). Vzdálenost pixelu mezi těmito značkami v zachyceném obrázku je neustále sledována v zachyceném videu, zatímco testovaný vzorek je roztažen / komprimován. Tuto vzdálenost obrazových bodů lze měřit v reálném čase a mapovat proti kalibrační hodnotě pro přímé měření deformace a pro ovládání testovacího stroje v regulaci deformace, je-li to požadováno.

Při správné kalibrační hodnotě a dobrých algoritmech zpracování obrazu je rozlišení mnohem menší než jedna mikrometr (μm) lze dosáhnout. Správná kalibrační hodnota závisí také na kalibračním vzorku, což je obvykle speciálně leptaný materiál s velkou přesností. Ke kalibraci jsou nejprve snímky pořízeny kalibračním vzorkem za stejných testovacích podmínek, jaké se použijí pro nový vzorek.

Video extenzometry se používají především pro materiály, které mohou poškodit tradiční kontaktní nebo digitální extenzometr s „spárovacím ramenem“. V některých aplikacích nahrazuje video extenzometr mechanické měrné jednotky - ale jedná se hlavně o připínací zařízení.

Při měření modulu pružnosti na plastech o rozchodu 50 mm do ISO 527 je požadována přesnost 1 µm. Některé video extenzometry toho nemohou dosáhnout, zatímco pro produkční testování je lepší použít automatizovanou motorizovanou digitální extenzometrii, aby se zabránilo tomu, aby operátoři ručně připojovali značky ke vzorku a trávili čas nastavením a úpravou systému. Všimněte si, že některé video extenzometry mají potíže s dosažením přijatelných výsledků, když se používají k měření deformace v teplotních komorách.

Pro aplikace vyžadující vysokou přesnost, bezdotykové měření napětí, jsou video extenzometry osvědčeným řešením. V určitých testovacích aplikacích jsou lepší než jiné technologie, jako je laserová tečka kvůli schopnosti měřit napětí ve velkém rozsahu. To umožňuje určit měření, jako je modul, a také deformaci při selhání.

Změna podmínek okolního světla během zkoušky může ovlivnit výsledky zkoušky, pokud video extenzometr nevyužívá vhodné filtry jak na poli osvětlení, tak na čočce. Systémy s touto technologií odstraňují všechny účinky okolních světelných podmínek.

Hornictví

V těžebním prostředí se extensometry používají k měření posunů na těstech / vysokých stěnách. Vykreslení posunutí vs. čas umožňuje geotechnickým inženýrům určit, zda hrozí selhání stěn. U složitých poruch se používá další zařízení, jako je radar nebo laserové skenování, které umožňuje 3-dimenzionální a nakonec 4-dimenzionální analýzu.

Standardy

  • ASTM Standardní postup E83 pro ověřování a klasifikaci extenzometrů
  • ASTM D4403 Standardní postup pro extenzometry používané v hornině

Reference

  1. ^ „Automatické extenzometry. (TECH SPOTLIGHT)“. Pokročilé materiály a procesy. ASM International přes HighBeam Research. Archivovány od originál dne 24. září 2015. Citováno 6. května 2012. (vyžadováno předplatné)
  2. ^ Lahvička, Gilberte. „Video extenzometry. (Tech Spotlight)“. Pokročilé materiály a procesy. Pokročilé materiály a procesy prostřednictvím HighBeam Research. Archivovány od originál dne 9. dubna 2016. Citováno 6. května 2012. (vyžadováno předplatné)
  • Huston, Charles. "Účinek pokračujícího a postupného zvyšování zátěže na železo", Journal of the Franklin Institute, Sv. 107, č. 1, leden 1879, s. 41–44.

Další čtení

  • Zkouška tahem, editoval J.R. Davis. 2. vyd. Materials Park, Ohio: ASM International, 2004. s. 77–82. ISBN  0-87170-806-X. Zkouška tahem, str. 82, v Knihy Google