Extensometer - Extensometer
En extensometer är en anordning som används för att mäta ändringar i objektets längd. Det är användbart för mätningar av spänning - töjning och dragprov. Dess namn kommer från "förlängningsmätare". Det uppfanns av Charles Huston som beskrev det i en artikel i Journal of the Franklin Institute 1879. Huston gav senare rättigheterna till Fairbanks & Ewing, en stor tillverkare av testmaskiner och vågar.
Typer
Det finns två huvudtyper av extensometrar: kontakt och icke-kontakt .
Kontakt
Kontakt-extensometrar har använts i många år och är också indelade i ytterligare två kategorier. Den första typen av kontakt extensometer kallas en clip-on extensometer. Dessa enheter används för applikationer där mätning av hög precision krävs (de flesta ASTM-baserade tester). De finns i många konfigurationer och kan mäta förskjutningar från mycket små till relativt stora (mindre än en mm till över 100 mm). De har fördelen av lägre kostnad och användarvänlighet, men de kan påverka små / känsliga prover.
För automatiserade tester har klämmor till stor del ersatts av digitala "sensorarm" -förlängningsmätare. Dessa kan appliceras på provet automatiskt av ett motoriserat system och ger mycket mer repeterbara resultat än de traditionella klämanordningarna. De är motviktiga och har därför försumbar effekt på provet. Bättre linjäritet, minskat signalbrus och synkronisering med motsvarande kraftdata är stora fördelar på grund av bristen på analoga till digitala omvandlare och tillhörande filter som lägger till tidsfördröjningar och jämnar ut rådata. Dessutom kan dessa enheter förbli på provet tills de går sönder och mäta mycket höga förlängningar (upp till 1000 mm) utan att förlora någon noggrannhet. Dessa enheter har vanligtvis upplösningar på 0,3 µm eller bättre (enheter av högsta kvalitet kan läsa värden så låga som 0,02 µm) och har tillräcklig mätnoggrannhet för att uppfylla klass 1 och 0,5 enligt ISO 9513.
Ingen kontakt
För vissa speciella applikationer börjar kontaktfria extensometrar ge fördelar där det är opraktiskt att använda en avkänningsarm eller kontakt extensometer.
Laser
En laser-extensometer är en extensometer som kan utföra mätningar av töjning eller töjning av vissa material när de utsätts för belastning i en dragprovningsmaskin. Principen fungerar genom att belysa provytan med en laser , reflektionerna från provytan tas sedan emot av en CCD-kamera och bearbetas av komplexa algoritmer . När du använder en laser extensometer är det inte nödvändigt att fästa märken på provet, vilket medför betydande tidsbesparingar för materialtestlaboratorier.
Upplösningar mindre än en mikrometer (vanligtvis 0,1 μm ) och töjningar upp till 900 mm kan uppnås, vilket gör dessa enheter lämpliga för den mest komplexa testningen.
Laser-extensometrar används främst för material som kan skada en traditionell "clip-on" extensometer, eller där massan av klämman på enheten påverkar materialegenskaperna på grund av att de är fysiskt fästa vid provet.
Laserförlängningsmätare kan också användas för testning vid förhöjda eller lägre temperaturer.
Video
En video-extensometer är en anordning som kan utföra spännings- / töjningsmätningar av vissa material, genom att ta kontinuerliga bilder av provet under testet, med hjälp av en ramupptagare eller en digital videokamera ansluten till en PC. Exemplet på materialet som testas skärs vanligtvis i en specifik form och är märkt med speciella markörer (vanligtvis speciella klistermärken eller med pennor som skiljer markören från provets färg och struktur i den tagna bilden). Pixelavståndet mellan dessa markörer i den tagna bilden spåras ständigt i den tagna videon, medan provet som testas sträcks / komprimeras. Detta pixelavstånd kan mätas i realtid och mappas mot ett kalibreringsvärde för att ge en direkt töjningsmätning och för att kontrollera testmaskinen i töjningskontroll, om det behövs.
Med ett korrekt kalibreringsvärde och bra bildbehandlingsalgoritmer kan upplösning på mycket mindre än en mikrometer (μm) uppnås. Korrekt kalibreringsvärde beror också på kalibreringsprovet som vanligtvis är ett speciellt etsat material med stor precision. För att kalibrera tas bilder först med kalibreringsprovet under samma testförhållanden som det nya provet.
Video-extensometrar används främst för material som kan skada en traditionell kontakt- eller digital "känselarm" extensometer. I vissa applikationer ersätter videoekstensometern mekaniska mätenheter - men det här är främst klämanordningar.
Vid mätning av elasticitetsmodulen på 50 mm plastlängd enligt ISO 527 krävs en noggrannhet på 1 µm. Vissa video-extensometrar kan inte uppnå detta, medan det för produktionstestning är bättre att använda automatiserad motoriserad digital extensometri för att undvika att operatörer manuellt fäster märken till exemplet och spenderar tid på att ställa in och justera systemet. Observera att vissa video-extensometrar har svårt att uppnå acceptabla resultat när de används för att mäta töjning i temperaturkamrar.
För applikationer som kräver hög noggrannhet, beröringsfri mätning utan kontakt, är video-extensometrar en beprövad lösning. I vissa testapplikationer är de överlägsna andra tekniker, såsom laserspeckle på grund av förmågan att mäta töjning över ett stort område. Detta gör att mätningar som modul kan bestämmas såväl som belastning vid fel.
Ändring av omgivande ljusförhållanden under testet kan påverka testresultaten om videoförlängaren inte använder lämpliga filter både över belysningsuppsättningen och objektivet. System med denna teknik tar bort alla effekter av omgivande ljusförhållanden.
Brytning
I gruvmiljön används extensometrar för att mäta förskjutningar på batterier / högväggar. Genom att planera förskjutning mot tid kan geotekniska ingenjörer avgöra om väggfel är nära förestående. För komplicerade fel används ytterligare utrustning som radar- eller laserskanning som möjliggör tredimensionell och i slutändan 4-dimensionell analys.
Standarder
- ASTM E83 Standardpraxis för verifiering och klassificering av extensometrar
- ASTM D4403 Standardpraxis för extensometrar som används i sten
Se även
Referenser
- Huston, Charles. "Effekten av fortsatt och gradvis ökande belastning på järn", Journal of the Franklin Institute , Vol. 107, nr 1, januari 1879, s. 41–44.
Vidare läsning
- Dragprovning , redigerad av JR Davis. 2: a upplagan Materials Park, Ohio: ASM International, 2004. s 77–82. ISBN 0-87170-806-X . Dragprovning , s. 82, på Google Books
