اندازه گيری نيرو، گشتاور و کرنش

1. اندازه گيری نيرو، گشتاور و کرنش Force, Torque and Strain Measurements

2. روشها • مکانيکی • استفاده از خاصيت فنری اجسام ( در محدوده کشسان) • استفاده از توازن نيروها ( اهرم بندی، چرخدنده) • تبديل نيرو به فشار ( فشار سنج ها) • الکتريکی • استفاده از خاصيت پیزو الکتريک ( نيرو سنج کريستال پيزو الکتريک) • کرنش سنج مقاومت حساس ( استرين گيج) • تبديل نيرو به جابجايي ( مثل LVDT)

3. F L y استفاده از خاصيت کشسانی اجسام • جسم کشسان در اثر اعمال نيرو تغيير طول می دهد ( اجسامی مثل تيرها، ميله ها ....) • مقدار تغيير طول (جابجايی را می توان اندازه گرفت)

4. 2- فنر ساده F=ky مثل ترازو های فنری

5. F L y 3- تير يک سر درگير(Cantilever Beam)

6. 4- حلقه کشسان Elastic proving wheel

7. روشهای اندازه گيری خيز ناشی از اعمال نيرو 1- استفاده از روشهای مکانيکی مثل Dial gauge 2- روشهای الکترومکانيکی • مبدل پيزو الکتريک • LVDT • استرين گيج

8. آرايش استرين گيج (روزت) برای اندازه گيری کرنش (تنش) * وقتی تنها تنش در يک جهت مورد بررسی قرار می گيرد * هزينه کمتر (به صورت تک ارزانتر از Biaxial و Tri axial ) • موقعی استفاده می شود که بخواهيم تنش های اصلی را مورد بررسی قرار دهيم و محورهای • اصلی مشخص باشند آرايش های سه محوری موقعی استفاده می شوند که تنش های اصلی مورد نظر باشد و محور های اصلی مشخص نباشد

9. روزت مستطيلی 3 2 1 زاویه ای که تنش حداکثر است دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری شده

10. روزت دلتا دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری ده

11. تعیین θ در ارایش ها • مستطیلی • θ در ربع اول اگر: • θ در ربع دوم اگر: • دلتا • در ربع اول اگر: • در ربع دوم

12. مثال • نوع آرايش: مستطيلی • جنس : ورق فولادی با psiE=29e6 و 0.3= • کرنش های اندازه گيری شده: • 1=+500  in/in • 2=+ 400 in/in •  3=-100  in/in • جواب: • max= 561  in/in: min= -161  in/in • max=16330 psi: min=230 psi • =16.8 OR 106.8 deg. • در ربع اول يعنی 16.8 انتخاب می شود چون 2> (1+ 3)/2 است

13. LVDT

14. اندازه گيری گشتاور و توان • تعريف: • مقدار تمايل و توانايي نيرو برای چرخاندن جسمی که تحت اثر آن نيرو قرار دارد، حول يک محور • واحد: • حاصل ضرب نيرو در فاصله Nm)) • اثر گشتاور • ايجاد پيچش در (محور) • اندازه گیری گرانتر از دما و فشار

15. اندازه گيری گشتاور از طريق اندازه گيری تغيير شکل زاويه ای (پيچش) اندازه گيری کرنش در زاويه 45 درجه روش غیر جذبی جهت اندازه گیری نیاز به حلقه های لغزان جهت اعمال ولتاژ و گرفته خروجی پل وتسون

16. اندازه گيری گشتاور از طريق ترمز پرونی • بر اساس معادل مکانيکی حرارت روش جذبی اعمال بار با سفت کرده طناب

17. دينامومتر هيدروليکی) نيرو سنج froude ) • بر اساس تبديل کار به گرما • واسطه آب است • در اثر اصطکاک دمای آب بالا می رود • گشتاور بکمک نيرو سنج بدست می آيد • بهتر از پرونی

18. نيرو سنج جريان فوکو (ادی) • متشکل از روتور و استاتور • رتور به صورت قطب های مغناطيسی • کوپلينگ مغناطيسی بين روتور واستاتور • نوع جذبی ، نياز به خنک کردن • استاتور روی ياتاقان که می تواند بچرخد • تنظیم گشتاور نیرو از طریق کنترل تحریک میدان مغناطیسی

19. دينامومتر جريان مستقيم • از نوع گهواره ای • مولد از نوع شنت با تحريک جداگانه • خروجی با اتلاف توان در مقاومت ها • از نوع جذبی

20. ترانسديوسر گشتاور Torque Transducer • غير جذبی • اندازه گيری بر مبنای اندازه گيری کرنش برشی در اثر پيچش • مناسب برای اندازه گيری مصرف کننده • عيب اصلی نياز به حلقه های لغزان Slip Ring ، منبع تغذيه و ابزار دور سنجی • در شافت چرخان کرنش ها تحت زاويه 45 درجه ظاهر می شوند • عدم نصب استرين گيج تحت زاويه 45 درجه اندازه گيری ها تحت تاثير خمش و تنشهای محوری قرار می گيرند

21. منبع نور 2 ناظر1 T حسگر های متفرقه گشتاور • ميله های پيچشی • نوری • خازنی • مغناطيسی غير تماسی • گشتاور باعث تنش می شود • بعضی مواد فرو مغناطيس نفوذپذيری مغنايطسی آنها تحت تنش تغيير می کند (کشش مغناطيسی) مثل فولاد ها

22. متشکل از 5 سیم پیچ (روی هسته ای با چهار بازو) بعنوان یک ترانس ااولیه وسط و ثانویه ها بازو های کنر تحریک توسط جریان AC در اولیه ثانویه ها بصورت پل وتسون و روی خطوط 45 درجه در حالت بدون بار تعادل در ثانویه و قرائت صفر در پل

23. ترانسديوسر گشتاور بر اساس موج اکوستيک سطحی • Surface Acoustic Wave (SAW) • امواج سطحی موسوم به رايلی در طول سطح يک محيط ايزوتروپيک الاستيک (خواص یکسان در هر جهت) منتشر می شوند • با اعمال گشتاور و ايجاد تنش شکل الکترود ها ی SAW تغيير می کند • فرکانس تغيير می کند • برای اندازه گيری نياز به دو SAW تحت زاويه 45 درجه است