Dwie technologie tensometryczne

Dwie technologie tensometryczne HBM

Należy przeprowadzić solidne obliczenia materiałowe, aby dokładnie ocenić wytrzymałość mechaniczną lub trwałość zmęczeniową komponentów stosowanych w maszynach, budynkach i pojazdach. Wymaga to zrozumienia obciążenia materiału w warunkach statycznych i eksploatacyjnych. 
Mechaniczne pomiary odkształceń wymagają różnych technologii tensometrów, aby określić poziom naprężeń, na jakie narażony jest materiał w normalnych i przeciążonych warunkach pracy. Podstawową zasadą pomiaru tensometru jest prawo Hooke'a, które określa proporcjonalny związek między odkształceniem a naprężeniem.
Wszystkie tensometry należy ściśle zainstalować na powierzchni mierzonego elementu lub zintegrować z nim, aby zapewnić dokładne uzyskanie wartości odkształceń mechanicznych niezależnie od metodologii pomiaru. W tym artykule zostaną omówione dwie różne technologie tensometryczne dostępne w HBM:

Technologia tensometrów oporowych
Najbardziej ugruntowana technologia tensometryczna oparta jest na tensometrach elektrycznych, które są używane do uzyskiwania wartości odkształceń poprzez pomiar względnej zmiany ich rezystancji. Można je wykorzystać do eksperymentalnej analizy naprężeń lub do produkcji przetworników. 
W tym drugim przypadku odkształcenie mierzone jest za pomocą tensometru foliowego zintegrowanego z przetwornikiem wagi lub siły, który ulega odkształceniu mechanicznemu. Zarówno dodatnie, jak i ujemne odkształcenie można zarejestrować jako zmianę w oporności elektrycznej tensometru.
Dostępnych jest ponad 2000 różnych odmian tensometrów dla różnych wymagań pomiarowych, w tym technologia liniowego tensometru do pomiaru odkształcenia w jednej płaszczyźnie osiowej oraz technologia tensometru oporowego ( rozety) do analizy stanów naprężeń dwuosiowych w nieznanych kierunkach.

Technologia tensometru optycznego
Technologia tensometru optycznego wykorzystuje światłowód i właściwości światła w nim przemieszczającego się w celu zarejestrowania odkształcenia w sposób nieelektryczny. Czujniki te wykorzystują krzemionkowe światłowody w powłokach polimerowych o wysokiej wytrzymałości z nadrukowanymi wewnątrz siatkami Bragga (FBG) do monitorowania zmian w odbitych widmach światła propagowanych we włóknie światłowodzie.
FBG jest siatką interferencyjną zlokalizowaną w rdzeniu światłowodu, która zmienia zachowanie propagacji światła przemieszczającego się przez element. Ta siatka pozwala na przechodzenie światła przez nacięcia, podczas gdy niektóre pasma są odbijane. 
Zmiany w geometrii siatki FBG spowodowane naprężeniami mechanicznymi powodują zmiany w sygnale odbitego światła. Interrogator podłączony do światłowodu emituje doń światło lasera o różnej długości fali i analizuje światło odbite od czujnika optycznego umieszczonego w tym światłowodzie. Fluktuacje sygnałów optycznych można wykorzystać do określenia obciążenia mechanicznego elementu w spoczynku i podczas dłuższych okresów pracy.