Tenzometry LUKAS TENZO
Tenzometr (strain gage) slouží k měření protažení materiálu na nějž je připevněn, což bývá realizováno nejčastěji přilepením. Jeho princip je velice jednoduchý, ovšem v praxi se objevuje mnoho dalších nepříznivých faktorů, jejichž zvládnutí dělá z tenzometrů velice precizní záležitost.
Samotný princip spočívá ve známém faktu, že odpor elektrického vodiče je přímo úměrný jeho délce a nepřímo průřezu. Tenzometr je realizován jako vodič na tenkém (obvykle polyamidovém) filmu s nímž je pevně spojen. Vodič je vytvořen leptáním tenké kovové (nejčastěji konstantanové) fólie, a pro dosažení co největší efektivní délky je meandrovitě poskládán. Při protažení materiálu na němž je tenzometr přilepen dochází i k protažení vodiče tenzometru, jenž tím zvětší svoji délku a zmenší průřez čímž ve výsledku zvětší svůj odpor. Opačně se jeho odpor snižuje při kompresi. Při výběru hodnoty odporů tenzometrů je vhodnější volit spíše vyšší hodnotu. Tenzometry se méně zahřívají a v případě bateriově napájeného zařízení je i menší spotřeba. Zaleží ale také na použitém napájecím napětí můstku a požadované šumové imunitě zařízení.
Základní provedení tenzometru dovoluje měřit protažení v jedné ose, podélné s vodičem. Vyskytují se však i jiné provedení, většinou kombinující dva nebo více tenzometrů v různých osách, nebo např. speciální tvary pro měření na membránách.
Důležitým parametrem je také citlivost (gage factor, GF), která je definována jako bezrozměrné číslo vyjadřující poměr mezi relativní změnou odporu tenzometru (dR/R) a velikosti působícího protažení.
Kromě žádaného protažení materiálu způsobeném měřenou silou se projevuje ještě tepelná roztažnost materiálu, způsobující rušivé protažení tenzometru bez vlivu vnější síly. Vhodnou úpravou materiálu vodiče tenzometru se dosahuje toho, že změna odporu protažením způsobená tepelnou roztažností měřeného materiálu je účinně kompenzována. Toto ovšem vyžaduje použití tenzometru pouze pro materiál, pro jaký byl zkonstruován a je na něj teplotně kompenzován. Hodnota teplotní kompenzace se udává v obecné jednotce ppm (parts per milion) a vyjadřuje poměrnou změnu délky materiálu na jeden teplotní stupeň.
Výsledná hodnota měřeného protažení je vždy střední hodnotou v délce aktivní části tenzometru. Toho se využívá zvláště při měření na nehomogenních materiálech, např. beton, kde se používají tenzometry o délce až 150 mm.
Maximální přípustné napájecí napětí tenzometru se udává na celý můstek, takže na tenzometr připadá polovina tohoto napětí. Mezní hodnota napětí se snižuje s rozměrem (aktivní plochou) a udává v podstatě maximální dovolenou výkonovou ztrátu.
Základní parametry tenzometru tedy jsou:
- jmenovitý odpor (standardně bývá 120, 350, 700 nebo 1000 ohmů)
- citlivost (gage factor, GF, bezrozměrné číslo nejčastěji hodnoty 2)
- koeficient teplotní kompenzace (23 ppm pro hliník, 11 ppm ocel atd.)
- délka aktivní části
- maximální napětí můstku