Визначення, скільки ваги може містити міст, залежить від того, як він реагує на напругу та напруження автомобілів та інших транспортних засобів, які його перетинають. Але для найбільш незначних змін стресу вам знадобиться тензометр, який може надати вам значення напруги набагато менші. Значення мікронапруги допомагає вам у цьому.
Мікронапруга
Стресвимірюється за допомогою "сигми"
\ sigma = \ frac {F} {A}
для силиFна об'єкті та площіAнад яким прикладена сила. Ви можете виміряти напругу таким простим способом, якщо знаєте силу та площу. Це дає деформації ті самі одиниці виміру, що і тиск. Це означає, що ви можете додати тиск на предмет як один із способів вимірювання навантаження на нього.
Ви також можете з'ясувати, наскільки сильно напружено матеріал, використовуючизначення штаму, виміряний "епсилоном"
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
для зміни довжиниΔLматеріалу при напрузі, поділений на фактичну довжинуLматеріалу. Коли матеріал стискається в певному напрямку, наприклад, вага автомобілів на мосту, сам матеріал може розширюватися в напрямках, перпендикулярних вазі. Ця реакція розтягування або стискання, відома як
Ефект Пуассона, дозволяє розрахувати деформацію.Ця "деформація" матеріалу відбувається на мікрорівні для мікронапружених ефектів. У той час як тензодатчики нормального розміру вимірюють зміни довжини матеріалу на порядку міліметра або дюйма, мікродатчики використовуються для довжин мікрометрів (з використанням грецької літери "mu") мкм для зміни довжина. Це означало б, що ви б використовували значенняεпорядку 10-6 за величиною, щоб отримати мікронапруженняμε.Перетворення мікронапруги на деформацію означає помноження значення мікронапруги на 10-6.
Мікродеформатори
З тих пір, як шотландський хімік лорд Келвін виявив, що металевий провідний матеріал під механічним навантаженням свідчить про зміну електричного опору, вчені та інженери дослідили цей взаємозв'язок між напругою та електрикою, щоб скористатися ними ці ефекти. Електричний опір вимірює опір дроту потоку електричного заряду.
Тензодатчики використовують зигзигоподібну форму дроту таким чином, що коли ви вимірюєте електричний опір у дроті, коли по ньому протікає струм, ви можете виміряти, яке напруження надається на дріт. Зигзагоподібна сітчаста форма збільшує площу поверхні дроту паралельно напрямку деформації.
Мікродеформатори роблять те саме, але вимірюють ще більші незначні зміни електричного опору до об’єкта, такі як зміни мікроскопа в довжині об’єкта. Тензодатчики використовують переваги взаємозв'язку таким чином, що коли напруга на об'єкт переноситься на тензорезистор, манометр змінює свій електричний опір пропорційно деформації. Тензодатчики знаходять застосування у вагах, які дають точні виміри ваги об’єкта.
Приклади завдань тензорезистора
Ці ефекти можуть проілюструвати приклади тензорезисторів. Якщо тензометр вимірює мікродеформацію 5μεдля матеріалу довжиною 1 мм на скільки мікрометрів змінюється довжина матеріалу?
Перетворіть мікронапругу на деформацію, помноживши її на 10-6 отримати величину деформації 5 х 10-6, і перетворіть 1 мм у метри, помноживши його на 10-3 отримати 10-3 м. Використовуйте рівняння для деформації, яку потрібно розв’язати дляΔL:
5 \ раз 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ означає \ Delta L = 5 \ раз 10 ^ {- 6} \ раз 10 ^ {- 3} = 5 \ раз 10 ^ {- 9} \ текст {м}
або 5 х 10-3 мкм.