Деформацияны өлшеуге арналған электрондық құрал

Кіріспе

Деформацияны өлшеуге арналған электрондық компонент

Деформация өлшегіш (кейде деформация өлшегіш деп те жазылады) – объектідегі деформацияны өлшеуге қолданылатын құрылғы. Эдвард Э. Симмонс және Артур С. Рудж 1938 жылы ойлап тапқан, ең көп таралған деформация өлшегіш түрі металл фольгадан жасалған өрнекті ұстап тұратын икемді, оқшауланған негізден тұрады. Өлшегіш цианоакрилат сияқты қолайлы жабысқыш арқылы объектіге бекітіледі. Объекті деформацияланғанда, фольга да деформацияланады, оның нәтижесінде электрлік кедергісі өзгереді. Бұл кедергінің өзгеруі, әдетте, Уитстон көпірі арқылы өлшенеді және деформация коэффициенті деп аталатын шамамен байланысты.

Тарих

Эдвард Э. Симмонс және профессор Артур С. Рудж тәуелсіз түрде деформация өлшегіш құралын ойлап тапты. Симмонс 1936-1938 жылдары арасында Калтех институтында Дэтвилер мен Кларктың зерттеу жобасына қатысты. Олар металдардың соққылық жүктемелер астындағы деформациялану мінез-құлқын зерттеді. Симмонс үлгіге түсетін күшті өлшеудің жаңа тәсілін ұсынды – динамик құралға жұқа кедергілік сымдарды орнату арқылы. Ал МТИ профессоры Артур К. Рудж сейсмология саласында зерттеу жүргізді. Ол тербеліс стендіне орнатылған су резервуарының моделін талдауға кірісті. Моделінің кішкентай масштабы мен деформацияның төмен деңгейіне байланысты ол сол кездегі стандартты оптикалық деформация өлшеу әдістерін қолдана алмады. Профессор Руге (және оның ассистенті Й. Ханс Майер) су резервуары моделінің жұқа қабырғаларына жабыстырылған металл сымдардағы деформацияның салдарынан туындаған кедергінің өзгеруін өлшеуге келді. Деформация өлшегіштің жасалуы, негізінен, басқа зерттеу жобаларының бірқатар нәтижесі болды. Эдвард Э. Симмонс пен профессор Артур С. Рудж сол кезде баламасы болмағандықтан, кеңінен қолданылатын және пайдалы өлшеу құралын жасады. Артур К. Рудж деформация өлшегіштің коммерциялық әлеуетін түсінді. Оның МТИ-дегі жұмыс берушісі өнертабысқа қатысты барлық құқықтан бас тартты, себебі олар экономикалық және кең ауқымды қолдану мүмкіндігін болжамады. Бұл болжам қате болып шықты. Деформация өлшегіштердің қолданылуы тез кеңейді, өйткені олар деформация тудыратын барлық басқа шамаларды жанама түрде анықтауға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, ғалымдар оларды оңай орната алды, бұл бақыланатын нысанға кедергі келтірмеді немесе оның қасиеттерін өзгертпеді, осылайша өлшеу нәтижелерін бұрмалаудың алдын алды. Соңғы және ең маңызды қасиет – электрлік сигналды оңай беру мүмкіндігі болды.

Физикалық жұмыс

Кернеулік өлшегіш электр өткізгіштігінің физикалық қасиетін және оның өткізгіштің геометриясына тәуелділігін пайдаланады. Электр өткізгіш серпімділігінің шегінде созылғанда, сынбай немесе тұрақты деформацияланбай, тар және ұзын болады, бұл оның электр кедергісін бойлық бағытта арттырады. Керісінше, өткізгіш бүкілмейтіндей қысылғанда, ол кеңейіп, қысқарады, бұл оның электр кедергісін бойлық бағытта төмендетеді. Кернеу өлшегіштің өлшенген электр кедергісінен туындаған кернеудің шамасын анықтауға болады. Типик деформация өлшегіш ұзын, жұқа өткізгіш жолақты параллель сызықтардан құралған зигзаг пішіндес етіп орналастырады. Бұл сезімталдықты арттырмайды, себебі белгілі бір деформация үшін зигзагтың жалпы кедергісінің пайыздық өзгеруі, кез келген жеке сызық үшін бірдей болады. Жеке сызықтық жолақ өте жұқа болуы керек, сондықтан қызып кетуі мүмкін (бұл оның кедергісін өзгертіп, кеңейтуіне себеп болады), немесе оны әлдеқайда төмен вольттажда жұмыс істеуге тура келеді, бұл кедергі өзгерістерін дәл өлшеуді қиындатады.

Іс жүзінде

Үлгі желісінің кіріс сымдарына қоздыру кернеуі қолданылады, ал шығыс сымдарынан кернеу көрсеткіштері алынады. Типикалық кіріс кернеуі 5 В немесе 12 В, ал типикалық шығыс көрсеткіштері милливольттармен өлшенеді. Фольгалы деформация өлшегіштер көптеген жағдайларда қолданылады. Әртүрлі қолданыстар өлшегіштерге әртүрлі талаптар қояды. Көп жағдайда деформация өлшегіштің орналасуы маңызды. Жүк клеткасына бекітілген өлшегіштер әдетте жылдар бойы, тіпті ондаған жылдар бойы тұрақты болуы керек; ал динамикалық тәжірибеде жауапты өлшеу үшін қолданылатындары бірнеше күн ғана нысанға бекітіліп, бір сағаттан кем уақыт бойы қуаттандырылып, бір секундтан кем уақыт жұмыс істеуі мүмкін. Деформация өлшегіштер арнайы желіммен негізге бекітіледі. Желім түрі өлшеу жүйесінің қажетті қызмет ету мерзіміне байланысты. Қысқа мерзімді өлшеулер үшін (бірнеше аптаға дейін) цианоакрилат желімі қолданылады, ал ұзақ мерзімді орнату үшін эпоксид желімі қажет. Әдетте, эпоксид желімін жоғары температурада (шамамен 80-100 °C) қатайту қажет. Деформация өлшегішті желімдеуге арналған бетті дайындау ең маңызды мәселе. Бет тегістелуі керек (мысалы, өте ұсақ зығыр қағазымен), майдан тазартылуы керек, еріткіш іздері алынып тасталуы керек және дайындалған аймақтың тотығуына немесе ластануына жол бермеу үшін деформация өлшегіш осыдан кейін дереу желімделуі керек. Егер осы қадамдар орындалмаса, деформация өлшегіштің бетке байланысы сенімсіз болуы мүмкін және болжамсыз өлшеу қателіктері туындауы мүмкін. Деформация өлшегіштерге негіделген технология қысым датчиктерін өндіруде кеңінен қолданылады. Қысым датчиктерінде қолданылатын өлшегіштер әдетте кремнийден, поликремнийден, металл пленкадан, қалың пленкадан және фольгадан жасалады.

Температураның өзгеруі

Температураның өзгеруі көптеген салдарға әкеледі. Объектінің көлемі термиялық кеңею арқылы өзгереді, бұл өлшегішпен кернеу ретінде анықталады. Өлшегіштің кедергісі және қосылыс сымдарының кедергісі де өзгереді. Көптеген кернеу өлшегіштер константан қорытпасынан жасалады. Әртүрлі константан және карма қорытпалары кернеу өлшегіштің кедергісіне температураның әсерін, сынақ үлгісінің термиялық кеңеюінен туындаған кернеу өлшегіштің кедергісінің өзгеруін басып тастайтындай етіп жасалған. Әртүрлі материалдардың термиялық кеңею деңгейі әртүрлі болғандықтан, өзіндік температуралық компенсация (STC) үшін сынақ үлгісінің материалына сәйкес келетін нақты қорытпаны таңдау қажет. Өзіндік температуралық компенсациясы жоқ кернеу өлшегіштер (мысалы, изоэластикалық қорытпалар) манекендік өлшегіш әдісі арқылы температуралық компенсацияланады. Манекендік өлшегіш (активті кернеу өлшегішпен бірдей) сынақ үлгісімен бірдей материалдан жасалған, кернеусіз үлгіге орнатылады. Манекендік өлшегіштің орнатылған үлгісі, активті өлшегішке жақын, сынақ үлгісімен жылулық байланыста орналастырылады. Манекендік өлшегіш, активті өлшегішпен салыстырылатын Уитстон көпірінің бір тармағына қосылады, осылайша активті және манекендік өлшегіштерге температураның әсері бір-бірін жояды. (Мерфи заңы бастапқыда Уитстон көпіріне дұрыс емес қосылған өлшегіштер жинағына жауап ретінде туындаған.) Кез келген материал қызғанда немесе суығанда әрекет етеді. Бұл кернеу өлшегіштердің материалдағы деформацияны тіркеуіне себеп болады, бұл сигналдың өзгеруіне әкеледі. Бұл жағдайды болдырмау үшін, кернеу өлшегіштер температураның өзгеруінен туындаған өзгерістерді компенсациялайтындай етіп жасалады. Кернеу өлшегіш орнатылған беттің материалына байланысты әртүрлі кеңеюді өлшеуге болады. Сымдарға температураның әсерін жою үшін "3 сымдық көпір" немесе "4 сымдық ом тізбегі" (сонымен қатар "4 сымдық Кельвин қосылымы" деп те аталады) қолданылуы мүмкін. Қай жағдайда болса да, Уитстон көпірінің кернеуін кернеу өлшегіштің өзін-өзі қыздырмауы үшін жеткілікті деңгейде төмен ұстау – жақсы инженерлік тәжірибе. Кернеу өлшегіштің өзін-өзі қыздыруы оның механикалық сипаттамаларына байланысты (үлкен кернеу өлшегіштер өзін-өзі қыздыруға көбірек бейім емес). Көпірдің төмен кернеулі деңгейі жүйенің жалпы сезімталдығын төмендетеді.

Variations in temperature will cause a multitude of effects. The object will change in size by thermal expansion, which will be detected as a strain by the gauge. Resistance of the gauge will change, and resistance of the connecting wires will change. Most strain gauges are made from a constantan alloy. Various constantan alloys and Karma alloys have been designed so that the temperature effects on the resistance of the strain gauge itself largely cancel out the resistance change of the gauge due to the thermal expansion of the object under test. Because different materials have different amounts of thermal expansion, self temperature compensation (STC) requires selecting a particular alloy matched to the material of the object under test. Strain gauges that are not self temperature compensated (such as isoelastic alloy) can be temperature compensated by use of the dummy gauge technique. A dummy gauge (identical to the active strain gauge) is installed on an unstrained sample of the same material as the test specimen. The sample with the dummy gauge is placed in thermal contact with the test specimen, adjacent to the active gauge. The dummy gauge is wired into a Wheatstone bridge on an adjacent arm to the active gauge so that the temperature effects on the active and dummy gauges cancel each other. (Murphy's law was originally coined in response to a set of gauges being incorrectly wired into a Wheatstone bridge.) Every material reacts when it heats up or when it cools down. This will cause strain gauges to register a deformation in the material which will make it change signal. To prevent this from happening strain gauges are made so they will compensate this change due to temperature. Dependent on the material of the surface where the strain gauge is assembled on, a different expansion can be measured. Temperature effects on the lead wires can be cancelled by using a "3 wire bridge" or a "4 wire ohm circuit" (also called a "4 wire Kelvin connection"). In any case it is a good engineering practice to keep the Wheatstone bridge voltage drive low enough to avoid the self heating of the strain gauge. The self heating of the strain gauge depends on its mechanical characteristic (large strain gauges are less prone to self heating). Low voltage drive levels of the bridge reduce the sensitivity of the overall system.

Құрылымдық денсаулықты бақылау

Құрылымдық денсаулықты бақылау (SHM) құрылыс аяқталғаннан кейін оны қадағалау үшін қолданылады. Ақауларды алдын алу мақсатында, кернеу өлшегіштері зақымдануды және иілуді анықтауға және орналасқан жерін табуға пайдаланылады. Нақты мысал ретінде көпір кабельдерін бақылау, мүмкін болатын зақымдарды анықтау арқылы қауіпсіздікті арттыруды айтуға болады. Сонымен қатар, көпірдің ерекше ауыр жүктерге, мысалы, арнайы ірі габаритті жүктерге реакциясын талдауға болады.

Биологиялық өлшеулер

Терінің тартылуын өлшеу адамдар мен басқа жануарларда дене күйі, буындардың қозғалысы, тыныс алу және ісіну сияқты көптеген биомеханикалық өлшемдерді ұсынуы мүмкін. Резистивті фольгадан жасалған тартылу сенсорлары осы қолданулар үшін сирек қолданылады, себебі олардың тартылуға төзімділігі төмен. Оның орнына, сенсорды дененің қажетті бөлігіне оңай орнату үшін жұмсақ және икемді тартылу сенсорлары көбінесе киімге бекітіледі, бірақ кейде олар тікелей теріге де жабыстырылады. Мұндай жағдайларда, мұндай жұмсақ сенсорлар көбінесе созу сенсорлары деп аталады. Медициналық қолдану үшін сенсорлардың дұрыс және тұрақты нәтиже беруі қажет, бұл әдетте сыйымдылық созу сенсорларын қолдануды талап етеді.

Болжамды техникалық қызмет көрсету

Өнеркәсіптік қолданыстағы көптеген заттар мен материалдардың қызмет ету мерзімі шектеулі. Олардың қызмет ету ұзақтығын және меншік құнын жақсарту үшін болжамды техникалық қызмет көрсету қағидалары қолданылады. Деформация өлшегіштері материалдардағы шаршаудың көрсеткіші ретінде деформацияны бақылауға қолданылады, бұл бағдарламалық жүйелерге белгілі бір компоненттерді ауыстыру немесе күтімге келтіру қажеттілігін болжауға мүмкіндік береді. Кедергілік фольгалы өлшегіштер металдар, керамика, композиттер және осы сияқты қатты материалдарды өлшеу үшін пайдаланылады, ал жоғары серпімді деформация өлшегіштері резеңке, пластик, мата және тағы да басқалар сияқты жұмсақ материалдарды бақылауға қолданылады.

Әуе қатынасы

Авиацияда, деформация өлшегіштері құрылымдық жүктемені өлшеу және қанаттың иілуін есептеудің қалыпты тәсілі болып табылады. Деформация өлшегіштері ұшақтың бірнеше жеріне бекітіледі. Алайда, иілуді өлшеу жүйелерінің сенімді деформацияны қашықтан өлшейтіні көрсетілді. Бұл ұшақтағы өлшеу құралдарының салмағын азайтады және деформация өлшегіштерін ығыстырып шығаруда.

Қайта мақсатта пайдалану

Сонымен қатар, кейбір қолданыстарда тікелей нәтижеге жету үшін кернеуді өлшеу қажеттігі бірден көзге көрінбейді. Мысалы, белгілі бір құрылымдарға еңгіскендерді анықтауда, кернеу сенсорларын (деформация өлшегіштерін) олардың болуын анықтау үшін пайдалануға болады. Бұл, аталған құрылымның шағын кернеу өзгерісін өлшеу арқылы жүзеге асырылады.

Қателер мен өтемақылар

Егер төрт өлшегіш қолдың кедергісі өлшегішті күш жинағышқа байлағаннан кейін дәл бірдей болмаса, бір немесе бірнеше өлшегіш қолға параллель резистор қосу арқылы өтелетін нөлдік ауытқу болады. Температуралық өлшегіш коэффициентінің (ТӨК) өзгеруі – температура өзгергенде құрылғының деформацияға сезімталдығының өзгеруі. Бұл әдетте кіріс тізбегінде тұрақты кедергі қосу арқылы өтеледі, сонда тиімді берілетін кернеу температураның жоғарылауымен төмендейді, деформацияға сезімталдықтың жоғарылауын өтеу үшін. Бұл түрлендіргіш тізбектерінде модульдік өтеу деп аталады. Температураның көтерілуімен жүктемелік элемент иілгіш болады, сондықтан тұрақты жүктеме кезінде көбірек деформацияланады және шығыстың артуына себеп болады, бірақ жүктеме өзгермейді. Бұл жағдайдағы ең маңыздысы – көпірдің қуат беру тізбегіндегі резистор температураға сезімтал болуы керек, сондай-ақ өлшегіштің жабысқан материалына және өлшегіш элементінің материалына сәйкес келуі керек. Бұл резистордың мәні осы екі мәнге байланысты және есептелуі мүмкін. Қарапайым тілмен айтқанда, егер шығыс артса, резистордың мәні де артады, соның салдарынан түрлендіргішке түсетін жалғыз кернеу төмендейді. Резистордың мәнін дұрыс таңдасаңыз, ешқандай өзгеріс болмайды. Егер әрбір өлшегіштің ТӨК мәні бірдей болмаса, температурамен бірге нөлдік ауытқу пайда болады. Бұл күш жинағыштағы аномалиялардың салдарынан да туындауы мүмкін. Әдетте, мұндай жағдайды өтеу үшін өтемақы желісіне стратегиялық түрде орналастырылған бір немесе бірнеше резисторлар қолданылады. Сызықтық қате – бұл қысым диапазонында сезімталдықтың өзгеруі. Бұл көбінесе күш жинағыштың қалыңдығын таңдаумен байланысты, бұл күтілетін қысымға және жабысу сапасына байланысты. Гистерезис – бұл қысымды өзгертуден кейін нөлдік көрсеткішке оралу қатесі. Қайталану – бұл қате кейде гистерезиспен байланысты, бірақ ол қысым диапазонында болады. Электромагниттік кедергілерден (ЭМК) туындаған қателер. Деформация өлшегіштердің шығыс кернеуі мВ диапазонында, тіпті Wheatstone көпір кернеуі элементтің өзін-өзі қыздыруын болдырмау үшін төмендетілсе де, μV шамасында болады, сондықтан шығыс сигналын күшейту кезінде қосымша шуды күшейтпеу үшін ерекше сақтық қажет. Көбінесе қолданылатын шешім – "тасымалдаушы жиілікті" күшейткіштерді пайдалану, олар кернеудің өзгеруін жиілік өзгеруіне айналдырады (көшірме кернеуді басқаратын осцилляторлардағыдай) және тар жолақты болады, соның салдарынан жолақты ЭМК азайтылады. Артық жүктеме – егер деформация өлшегіші оның жобалық лимитінен (микродеформациямен өлшенетін) асып жүктелсе, оның өнімділігі нашарлайды және оны қалпына келтіру мүмкін емес. Әдетте, жақсы инженерлік тәжірибе деформация өлшегіштерді ±3000 микродеформациядан асырмауды ұсынады. Ылғалдылық – егер деформация өлшегішті сигналды күшейткішке жалғайтын сымдар ылғалдылықтан қорғалмаған болса, мысалы, жалаңаш сым болса, коррозия пайда болуы мүмкін, бұл паразиттік кедергіге әкеледі. Бұл сымдар мен деформация өлшегіші жабысқан негіз арасында немесе екі сымның арасында тікелей тоқ ағынуына мүмкіндік береді, бұл деформация өлшегіші арқылы ағылатын тоқпен бәсекелесетін қателікті тудырады. Осы себепті жоғары токты, төмен кедергілі деформация өлшегіштер (120 Ом) осы қатеге аз бейім. Бұл қатеден аулақ болу үшін деформация өлшегіш сымдарын оқшаулағыш эмальмен (мысалы, эпоксидтік немесе полиуретандық) қорғау жеткілікті. Қорғалмаған сымдары бар деформация өлшегіштерді тек құрғақ зертханалық ортада ғана қолдануға болады, бірақ өнеркәсіптік ортада қолдануға болмайды. Кейбір қолданбаларда деформация өлшегіштер өлшеуге арналған жабдықтың дірілдеу профиліне масса мен демпфинг қосады. Турбомашиналар өндірісінде айналатын жабдықтағы дірілдерді өлшеуде деформация өлшегіш технологиясына балама ретінде қолданылатын бірі – бұрмалаусыз кернеуді өлшеу жүйесі, ол қақпақтардың дірілдерін ешқандай қақпақ немесе дискіге орнатылған жабдықсыз өлшеуге мүмкіндік береді.

Zero Offset If the impedance of the four gauge arms are not exactly the same after bonding the gauge to the force collector, there will be a zero offset which can be compensated by introducing a parallel resistor to one or more of the gauge arms. Temperature coefficient of gauge factor (TCGF) is the change of sensitivity of the device to strain with change in temperature. This is generally compensated for by the introduction of a fixed resistance in the input leg, whereby the effective supplied voltage will decrease with a temperature increase, compensating for the increase in sensitivity with the temperature increase. This is known as modulus compensation in transducer circuits. As the temperature rises the load cell element becomes more elastic and therefore under a constant load will deform more and lead to an increase in output; but the load is still the same. The clever bit in all this is that the resistor in the bridge supply must be a temperature sensitive resistor that is matched to both the material to which the gauge is bonded and also to the gauge element material. The value of that resistor is dependent on both of those values and can be calculated. In simple terms if the output increases then the resistor value also increase thereby reducing the net voltage to the transducer. Get the resistor value right and you will see no change. Zero shift with temperature If the TCGF of each gauge is not the same, there will be a zero shift with temperature. This is also caused by anomalies in the force collector. This is usually compensated for with one or more resistors strategically placed in the compensation network. Linearity is an error whereby the sensitivity changes across the pressure range. This is commonly a function of the force collection thickness selection for the intended pressure and the quality of the bonding. Hysteresis is an error of return to zero after pressure excursion. Repeatability This error is sometimes tied in with hysteresis but is across the pressure range. Electromagnetic interference (EMI) induced errors As the output voltage of strain gauges is in the mV range, even μV if the Wheatstone bridge voltage drive is kept low to avoid self heating of the element, special care must be taken in output signal amplification to avoid amplifying also the superimposed noise. A solution which is frequently adopted is to use "carrier frequency" amplifiers, which convert the voltage variation into a frequency variation (as in voltage controlled oscillators) and have a narrow bandwidth, thus reducing out of band EMI. Overloading – If a strain gauge is loaded beyond its design limit (measured in microstrain) its performance degrades and can not be recovered. Normally good engineering practice suggests not to stress strain gauges beyond ±3000 microstrain. Humidity – If the wires connecting the strain gauge to the signal conditioner are not protected against humidity, such as bare wire, corrosion can occur, leading to parasitic resistance. This can allow currents to flow between the wires and the substrate to which the strain gauge is glued, or between the two wires directly, introducing an error which competes with the current flowing through the strain gauge. For this reason, high current, low resistance strain gauges (120 ohm) are less prone to this type of error. To avoid this error it is sufficient to protect the strain gauges wires with insulating enamel (e. g., epoxy or polyurethane type). Strain gauges with unprotected wires may be used only in a dry laboratory environment but not in an industrial one. In some applications, strain gauges add mass and damping to the vibration profiles of the hardware they are intended to measure. In the turbomachinery industry, one used alternative to strain gauge technology in the measurement of vibrations on rotating hardware is the non intrusive stress measurement system, which allows measurement of blade vibrations without any blade or disc mounted hardware

Басқа түрлері

Кернеу өлшегіш өлшем құрылғылары дрейфтік проблемаларға бейім. Сонымен қатар, оларды өндіру кезінде өндіріс процесінің барлық кезеңінде жоғары дәлдік талаптары қажет. Сондықтан, кернеуді өлшеудің әртүрлі әдістері бар. Электрондық түйіршік үлгісі интерферометриясы немесе цифрлық бейне корреляциясы сияқты басқа оптикалық өлшеу техникаларын да кернеуді өлшеу үшін қолдануға болады. Микроэлектромеханикалық жүйелерде (МЭМЖ) күш, үдеу, қысым немесе дыбыс салдарынан туындайтын деформациялар сияқты деформацияларды өлшеу үшін микромасштабты кернеу өлшегіштер кеңінен қолданылады. Мысалы, автомобильдердегі қауіпсіздік жастықтары көбінесе МЭМЖ үдеу сенсорларымен іске қосылады. Пьезорезистивті кернеу өлшегіштерге балама ретінде, микрооптоэлектромеханикалық жүйелерде (МОЭМЖ) кернеуді өлшеу үшін интегралды оптикалық сақина резонаторларын пайдалануға болады. Сыйымдылық кернеу өлшегіштер механикалық деформацияның деңгейін көрсету үшін өзгермелі конденсаторды қолданады. Дірілдейтін сымды кернеу өлшегіштер геотехникалық және азаматтық құрылыс салаларында қолданылады. Өлшегіш – дірілдеп тұратын, керілген сымнан тұрады. Сымның резонанстық жиілігін өлшеу арқылы кернеу есептеледі (кернеудің жоғарылауы резонанстық жиілікті арттырады). Кварц кристалды кернеу өлшегіштер де геотехникалық қолданыстарда қолданылады. DART-тың маңызды сенсоры – бурдон түтігі күш жинағышы бар резонанстық кварц кристалды кернеу өлшегіші болып табылатын қысым сенсоры. DART ашық мұхиттың түбінен цунами толқындарын анықтайды. Ол бірнеше километр тереңдікте қысымды өлшегенде шамамен 1 мм су бағанының ажыратымдылығына ие. Көп осьті күш сенсорлары қауіпсіздік, икемділік және ынтымақтастық тұрғысынан кернеу өлшегіштерге қарағанда көптеген артықшылықтарға ие болуы мүмкін. Олар алдын ала керілген резонанстық композиттік пластиналарға негізделген, ал өлшемдер пьезоэлектрлік түрлендіргіштермен жүзеге асырылады. Бұл сыртқы күштердің 3 компонентін өлшеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, қажетті аппараттық жабдықтар классикалық кернеу өлшегіштерге қарағанда арзан.

Контактсіз кернеуді өлшеу

Ауысымды цифрлық бейне корреляциясы (DIC) арқылы да өлшеуге болады. Бұл техникада бір немесе екі камера DIC бағдарламалық жасақтамасымен бірге қолданылып, компоненттер бетіндегі ерекшеліктерді қадағалап, ұсақ қозғалысты анықтау үшін пайдаланылады. Сынақ үлгісінің толық ауысу картасын есептеуге болады, бұл шекті элементтер талдауымен ұқсас бейнелеуді қамтамасыз етеді. Бұл техника көптеген өнеркәсіп салаларында дәстүрлі ауысу өлшегіштерін немесе экстенсометрлер, сымдық потенциометрлер, LVDT, акселерометрлер сияқты басқа датчиктерді алмастыру үшін қолданылады. Коммерциялық DIC бағдарламалық жасақтамасының дәлдігі әдетте орын ауыстыруларын өлшеу үшін 1/100-ден 1/30 пикселге дейін құрайды, нәтижесінде ауысу сезімталдығы 20 мен 100 мкм/м аралығында болады. DIC техникасы пішін, орын ауыстыру және ауысуды контактсіз түрде жылдам өлшеуге мүмкіндік береді, соның ішінде соққылар, жоғары ауысу, жоғары температура немесе жоғары циклдік шаршау сынақтары сияқты жағдайларда дәстүрлі контактілі әдістердің кейбір кемшіліктерін болдырмайды.

Өнеркәсіп

Қазіргі уақытта деформацияны өлшеу саласында көптеген өндірушілер жұмыс істейді. Олар әртүрлі монтаждау беттеріне, өлшемдеріне және пішіндеріне арналған деформация өлшегіштерін шығарады. Мамандығы жоқ қызметкерлер үшін дұрыс қолдану және тиісті өлшеу құралын таңдау өте қиын. Қайта қолданылатын деректерді жинау үшін деформация өлшегіштерін орнату процесін толық білу қажет. Ірі деформация өлшегіштерінің жеткізушілері әр қолданыс үшін дұрыс таңдау бойынша кеңес береді. Олар сондай-ақ клиенттеріне дұрыс орнатуды қамтамасыз ету үшін оқу бағдарламаларын ұсынады. Алдыңғы қатардағы компаниялардың бірі – Zemic Europe, ол мыңдаған түрлі деформация өлшегіштерін ұсынады. Тағы бір жаһандық компания – HBM (Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH). Олар деформация өлшегіштерінің және олармен байланысты өнімдердің кең ассортиментін ұсынады.