Экстензометр — это устройство, которое используется для измерения изменений длины объекта. [1] Он полезен для измерений напряжения и деформации и испытаний на растяжение. Его название происходит от «extension-meter». Он был изобретен Чарльзом Хьюстоном, который описал его в статье в журнале Института Франклина в 1879 году. Позже Хьюстон передал права Fairbanks & Ewing, крупному производителю испытательных машин и весов.
Существует два основных типа экстензометров: контактные и бесконтактные .
Контактные экстензометры используются уже много лет и также подразделяются на две дополнительные категории. Первый тип контактных экстензометров называется прикрепляемым экстензометром. Эти устройства используются в приложениях, где требуется высокоточное измерение деформации (большинство испытаний на основе ASTM). Они выпускаются во многих конфигурациях и могут измерять смещения от очень малых до относительно больших (менее мм до более 100 мм). Их преимущество заключается в более низкой стоимости и простоте использования, однако они могут влиять на небольшие / деликатные образцы.
Для автоматизированных испытаний накладные устройства были в значительной степени заменены цифровыми экстензометрами с «датчиком-рычагом». Они могут быть автоматически применены к образцу с помощью моторизованной системы и дают гораздо более повторяемые результаты, чем традиционные накладные устройства. Они уравновешены и поэтому оказывают незначительное влияние на образец. Лучшая линейность, уменьшенный шум сигнала и синхронизация с соответствующими данными о силе являются большими преимуществами из-за отсутствия аналого-цифровых преобразователей и связанных с ними фильтров, которые добавляют временные задержки и сглаживают необработанные данные. Кроме того, эти устройства могут оставаться на образце до отказа и измерять очень большие удлинения (до 1000 мм) без потери точности. Эти устройства обычно имеют разрешение 0,3 мкм или лучше (устройства самого высокого качества могут считывать значения вплоть до 0,02 мкм) и имеют достаточную точность измерений, чтобы соответствовать классам 1 и 0,5 ISO 9513.
Для некоторых специальных применений бесконтактные экстензометры начинают приносить пользу там, где нецелесообразно использовать щуп или контактный экстензометр.
Алазерный экстензометр — это экстензометр, способный выполнять измерения деформации или удлинения определенных материалов, когда они подвергаются нагрузке в испытательной машине на растяжение. Принцип работы заключается в освещении поверхности образца лазером,отражения от поверхности образца затем принимаютсяПЗС-камеройи обрабатываются сложнымиалгоритмами. При использовании лазерного экстензометра нет необходимости наносить отметки на образец, что обеспечивает значительную экономию времени для лабораторий по испытанию материалов.
Могут быть достигнуты разрешения менее одного микрометра (обычно 0,1 мкм ) и удлинения до 900 мм, что делает эти устройства подходящими для самых сложных испытаний.
Лазерные экстензометры используются в основном для материалов, которые могут повредить традиционный «прикрепляемый» экстензометр, или в случаях, когда масса прикрепляемого устройства влияет на свойства материала из-за физического прикрепления к образцу.
Лазерные экстензометры также могут использоваться для испытаний при повышенных или отрицательных температурах.
АВидеоэкстензометр — это устройство, способное выполнять измерения напряжения/деформации определенных материалов, захватывая непрерывные изображения образца во время испытания с помощью устройства захвата кадров или цифровой видеокамеры, подключенной к ПК.[2] Образец испытываемого материала обычно вырезается в определенной форме и маркируется специальными маркерами (обычно специальныминаклейкамиили ручками, которые отличают маркер от цвета и текстуры образца на захваченном изображении). Расстояние между пикселями между этими маркерами на захваченном изображении постоянно отслеживается на захваченном видео, в то время как испытываемый образец растягивается/сжимается. Это расстояние между пикселями можно измерить в реальном времени и сопоставить с калибровочным значением, чтобы получить прямое измерение деформации и управлять испытательной машиной в режиме контроля деформации, если это необходимо.
При правильном значении калибровки и хороших алгоритмах обработки изображений можно достичь разрешения намного меньше одного микрометра (мкм). Правильное значение калибровки также зависит от калибровочного образца, который обычно представляет собой специально протравленный материал с большой точностью. Для калибровки сначала делаются снимки калибровочного образца в тех же условиях тестирования, которые будут использоваться для нового образца.
Видеоэкстензометры используются в основном для материалов, которые могут повредить традиционный контактный или цифровой экстензометр с "щупом". В некоторых приложениях видеоэкстензометр заменяет механические измерительные приборы, но это в основном устройства с зажимами.
При измерении модуля упругости на пластиках с длиной калибра 50 мм по ISO 527 требуется точность 1 мкм. Некоторые видеоэкстензометры не могут достичь этого, в то время как для производственных испытаний лучше использовать автоматизированную моторизованную цифровую экстензометрию, чтобы избежать ручного нанесения меток на образец операторами и траты времени на настройку и регулировку системы. Обратите внимание, что некоторые видеоэкстензометры испытывают трудности в достижении приемлемых результатов при использовании для измерения деформации в температурных камерах.
Для приложений, требующих высокой точности, бесконтактного измерения деформации, видеоэкстензометры являются проверенным решением. В некоторых тестовых приложениях они превосходят другие технологии, такие как лазерный спекл, из-за возможности измерения деформации в большом диапазоне. Это позволяет определять такие измерения, как модуль, а также деформацию при разрушении.
Изменение условий окружающего освещения во время теста может повлиять на результаты теста, если видеоэкстензометр не использует соответствующие фильтры как над осветительной матрицей, так и над объективом. Системы с этой технологией устраняют все эффекты условий окружающего освещения.
В горнодобывающей среде экстензометры используются для измерения смещений на откосах/стенах. Построение графика смещения во времени позволяет инженерам-геотехникам определять, неизбежны ли обрушения стен. Для сложных обрушений используется дополнительное оборудование, такое как радар или лазерное сканирование, что позволяет проводить 3-мерный и, в конечном счете, 4-мерный анализ.
Экстензометры могут использоваться для измерения уплотнения водоносных горизонтов, а также их расширения. [3] Эргометры могут предоставить важные данные о глубине, скорости и степени уплотнения. Эти последовательные данные, собирающие ясную картину проседания в областях, можно отметить.