Bez nazwyW

108

a obecnie z folii z tworzywa sztucznego. Od góry jest zabezpieczony nakładką ochronną 4. Do końców elementu rezystancyjnego najczęściej są przylutowane druciki 5 służące do łączenia tensometru z przewodami układu pomiarowego.

W zależności od sposobu wykonania i zastosowanego materiału rozróżnia się tensometry wężykowe, kratowe, foliowe i półprzewodnikowe. Trzy pierwsze typy wykonuje się z materiałów przewodzących, takich jak: konstantan, nichrom, kan-thal. W dwu pierwszych typach elementem rezystancyjnym jest drucik o średnicy od 10 do 50 urn, w tensometrach foliowych element rezystancyjny jest wykonany z folii metalowej o grubości od kilku do kilkunastu mikrometrów.

W tensometrze wężykowym przeważająca część drucika w kształcie wężyka jest ułożona w kierunku osi wzdłużnej tensometru na długości /₀ wyznaczającej bazę tensometru. Część drucika leży jednak poprzecznie do kierunku bazy (na łu-kach), co powoduje, że tensometry wężykowe są w pewnym stopniu czułe na odkształcenia poprzeczne, a nie tylko na odkształcenia wzdłuż osi tensometru. Wady tej nie mają tensometry kratowe ani foliowe.

Tensometr kratowy (rys. 10.4b) jest wykonany z drucików ułożonych równolegle i połączonych poprzecznymi odcinkami taśmy miedzianej w ten sposób, że poszczególne odcinki drucików rezystancyjnych są połączone szeregowo w jeden obwód. Łączenie drucików taśmą miedzianą o małej rezystywności i stosunkowo dużym przekroju poprzecznym, a więc o małej rezystancji ma na celu wyeliminowanie wpływu odkształceń poprzecznych na zmianę rezystancji tensometru. W tym samym celu w tensometrach foliowych odcinki folii ułożone poprzecznie do kierunku bazy tensometru mają większą szerokość.

Chronologicznie jako pierwsze skonstruowano tensometry wężykowe. Obecnie znajdują one jeszcze czasami zastosowanie w długotrwałych pomiarach odkształceń zmiennych ze względu na ich wyższą w porównaniu z innymi tensometrami wytrzymałość zmęczeniową. Najnowocześniejsze są tensometry foliowe. Ich sposób wykonania umożliwia dowolne, optymalne dla danego zastosowania, kształtowanie układu elementu rezystancyjnego. Mają one również wiele innych zalet. Ze względu na to, źc element rezystancyjny tensometru foliowego mu prostokątny przekrój poprzeczny, lepiej (w porównaniu z tensometrami drucikowymi) przejmuje odkształcenia podłoża. Lepiej również odprowadza do podłoża ciepło wydzielane w nim w czasie przepływu prądu, co pozwala stosować wyższe napięcie prądu zasilania układu pomiarowego.

Tensometry rezystancyjne są przeważnie tensometrami o średnich bazach (5 do 20 mm). Do pomiaru odkształceń materiałów o dużej niejednorodności (beton) stosuje się tensometry o dużych bazach (do 100 mm). Tensometry o małych i bardzo małych bazach (0,4 mm) stosuje się do pomiaru odkształceń małych przedmiotów oraz w miejscach koncentracji naprężeń. Tensometry o małych bazach są wykonywane tylko z folii.

10.3.3. Zasada działania

Tensometry przykleja się do powierzchni konstrukcji. Ze względu na bardzo mały przekrój poprzeczny, a więc i znikomą sztywność, druciki tensometru podlegają tym samym odkształceniom co podłoże, na które tensometr został naklejony.

Zasada działania tensometru rezystancyjnego opiera się na zależności rezystancji R od długości /, pola przekroju drutu S oraz rezystywności p.

(10.8)

Po zlogarytmowaniu powyższego równania, zróżniczkowaniu i dalej przejściu na przyrosty skończone otrzymujemy zależność:

AR _ Ap Al AS

~R~~p⁺l F

(10.9)

W drucikach tensometru panuje jednoosiowy stan naprężeń, więc

(10.10)

a zmiana pola przekroju poprzecznego w wyniku zmiany wymiarów poprzecznych zgodnie ze współczynnikiem Poissona jest postaci

ó’

(10.11)

Względna zmiana rezystywności dla materiałów o liniowej charakterystyce

— = {\-2v)C £,

(10.12)

(10.13)

gdzie

K = \+2v+{\-2v)C,

(10.14)

co oznacza, że względna zmiana rezystancji tensometru jest proporcjonalna do odkształcenia względnego £ Współczynnikiem proporcjonalności jest stała K, zwana stałą tensometru lub czułością tensometru.