چگونه می توان کرنش را در محیط های کم درجه حرارت با فشار سنج اندازه گیری کرد؟

اندازه گیری کرنش در محیط های درجه حرارت پایین یک جنبه مهم در صنایع مختلف از جمله هوافضا ، کرایوژنیک و علم مواد است. من به عنوان یک تأمین کننده سنج کرنش ، چالش ها و الزامات منحصر به فرد مرتبط با اندازه گیری دقیق کرنش را در چنین شرایط شدید درک می کنم. در این وبلاگ ، من در مورد ملاحظات اصلی ، تکنیک ها و بهترین روش های اندازه گیری فشار در محیط های دمای پایین با استفاده از سنجهای کرنش بحث خواهم کرد.

درک چالش های اندازه گیری کرنش دمای پایین

محیط های درجه حرارت پایین چالش های مختلفی را ارائه می دهند که می تواند بر صحت و قابلیت اطمینان اندازه گیری کرنش تأثیر بگذارد. یکی از چالش های اصلی تغییر در خصوصیات مواد در دماهای پایین است. بیشتر مواد با کاهش دما ، تغییراتی در خصوصیات مکانیکی خود مانند مدول کشش و نسبت پواسون نشان می دهند. این تغییرات در صورت عدم حساب صحیح می تواند منجر به خطا در اندازه گیری کرنش شود.

چالش دیگر عدم تطابق انبساط حرارتی بین سنج کرنش و نمونه آزمایش است. هنگامی که دما تغییر می کند ، فشار فشار و نمونه با نرخ های مختلف گسترش یا منقبض می شود و باعث فشارها و سویه های اضافی در سنج می شود. اگر تنش های حرارتی خیلی زیاد باشد ، می تواند منجر به قرائت های نادرست و حتی آسیب به سنج شود.

علاوه بر این ، درجه حرارت پایین همچنین می تواند بر خصوصیات الکتریکی سنج کرنش تأثیر بگذارد. مقاومت مواد سنج ممکن است با دما تغییر کند و مقاومت عایق بین سنج و نمونه ممکن است کاهش یابد و منجر به خطاهای نشت الکتریکی و اندازه گیری شود.

انتخاب سنج فشار مناسب برای برنامه های درجه حرارت پایین

برای اطمینان از اندازه گیری کرنش دقیق و قابل اعتماد در محیط های درجه حرارت پایین ، انتخاب سنج کرنش مناسب برای برنامه ضروری است. هنگام انتخاب فشار سنج ، عوامل زیر را در نظر بگیرید:

• دامنه دما:یک سنج کرنش را انتخاب کنید که به گونه ای طراحی شده است که در محدوده دمای مورد انتظار برنامه کار کند. بیشتر سنجهای کرنش برای یک محدوده دمای خاص رتبه بندی می شوند و استفاده از یک سنج در خارج از این محدوده می تواند منجر به قرائت های نادرست و خرابی زودرس شود.
• مواد سنج:مواد سنج باید از پایداری خوبی برخوردار و ضریب دمای پایین مقاومت (TCR) در دماهای پایین باشد. برخی از مواد سنجش متداول مورد استفاده در برنامه های درجه حرارت پایین شامل Constantan ، Karma و Advance هستند.
• چسب:چسب مورد استفاده برای اتصال سنج کرنش به نمونه نیز باید برای برنامه های درجه حرارت پایین مناسب باشد. برخی از چسب ها ممکن است شکننده شوند یا استحکام پیوند خود را در دماهای پایین از دست دهند و منجر به خرابی سنج شود.
• پیکربندی:پیکربندی سنج کرنش ، مانند یک چهارم پل ، نیمه پل یاسنج فشار کامل پل، همچنین می تواند بر صحت و حساسیت اندازه گیری تأثیر بگذارد. پیکربندی را برای برنامه خاص و نوع کرنش که اندازه گیری می شود ، انتخاب کنید.

تهیه نمونه آزمایش

تهیه مناسب نمونه آزمایش برای اندازه گیری دقیق کرنش در محیط های درجه حرارت پایین بسیار مهم است. برای تهیه نمونه باید مراحل زیر انجام شود:

• آماده سازی سطح:سطح نمونه باید تمیز ، صاف و عاری از هرگونه آلودگی مانند روغن ، گریس یا زنگ زدگی باشد. برای تهیه سطح از یک ماده تمیز کننده مناسب و ساینده استفاده کنید و سپس آن را با یک پارچه تمیز خشک کنید.
• محل نصب:برای نصب سنج فشار ، یک مکان مناسب را روی نمونه انتخاب کنید. مکان باید از هرگونه غلظت استرس مانند سوراخ ها ، شکافها یا لبه های تیز عاری باشد و باید نماینده کرنش در حال اندازه گیری باشد.
• نصب سنج:دستورالعمل های سازنده را برای نصب سنج فشار روی نمونه دنبال کنید. از چسب توصیه شده استفاده کنید و آن را به طور مساوی در قسمت پشت سنج بمالید. سنج را با دقت روی سطح آماده شده قرار دهید و فشار دهید تا از تماس خوب بین سنج و نمونه اطمینان حاصل شود.

اندازه گیری کرنش در محیط های درجه حرارت پایین

پس از نصب فشار کرنش روی نمونه ، مرحله بعدی اندازه گیری کرنش است. از تکنیک های زیر می توان برای اندازه گیری کرنش در محیط های درجه حرارت پایین استفاده کرد:

• مدار پل Wheatstone:مدار پل Wheatstone یک روش متداول برای اندازه گیری کرنش با یک فشار کرنش است. در یک مدار پل Wheatstone ، سنج کرنش در یک بازوی پل وصل می شود و بازوهای دیگر از مقاومتهای ثابت تشکیل شده اند. هنگامی که سنج کرنش در معرض فشار قرار می گیرد ، مقاومت آن تغییر می کند و باعث عدم تعادل در مدار پل می شود. این عدم تعادل را می توان با استفاده از ولت متر یا تقویت کننده اندازه گیری کرد و فشار را می توان بر اساس تغییر مقاومت محاسبه کرد.
• جبران دما:برای جبران اثرات دما در اندازه گیری کرنش ، می توان از یک روش جبران دما استفاده کرد. یک روش متداول استفاده از یک سنج کرنش ساختگی است که با فشار فشار فعال یکسان است اما در معرض فشار قرار نمی گیرد. سنج ساختگی بر روی همان نمونه به عنوان سنج فعال نصب شده و در یک بازوی جداگانه از مدار پل Wheatstone وصل می شود. با مقایسه قرائت سنجهای فعال و ساختگی ، اثرات دما را می توان از اندازه گیری حذف کرد.
• سیستم دستیابی به داده ها:از یک سیستم دستیابی به داده (DAQ) می توان برای ضبط و تجزیه و تحلیل اندازه گیری کرنش استفاده کرد. سیستم DAQ باید قادر به اندازه گیری تغییرات کوچک در ولتاژ با دقت و وضوح بالا باشد. همچنین باید بتواند اثرات دما و سایر عوامل محیطی را در اندازه گیری جبران کند.

بهترین روشها برای اندازه گیری کرنش درجه حرارت پایین

برای اطمینان از اندازه گیری کرنش دقیق و قابل اعتماد در محیط های با دمای پایین ، بهترین روشهای زیر باید دنبال شود:

• کالیبراسیون:قبل از هر بار استفاده ، سنج فشار و سیستم اندازه گیری را برای اطمینان از قرائت دقیق کالیبره کنید. برای کالیبراسیون سیستم از یک منبع کرنش شناخته شده مانند فیکسچر کالیبراسیون یا یک نمونه مرجع استفاده کنید.
• تعادل حرارتی:قبل از انجام هرگونه اندازه گیری ، به نمونه و سنج کرنش اجازه دهید تا به تعادل حرارتی برسد. این بسته به اندازه و جرم نمونه و اختلاف دما بین نمونه و محیط می تواند چندین ساعت یا حتی روز طول بکشد.
• نظارت:به طور مداوم دما و کرنش را در طی فرآیند اندازه گیری کنترل کنید تا اطمینان حاصل شود که شرایط پایدار است. هرگونه تغییر در دما یا کرنش باید هنگام تجزیه و تحلیل داده ها ثبت و در نظر گرفته شود.
• ایمنی:هنگام کار با محیط های درجه حرارت پایین ، اقدامات احتیاطی مناسب را انجام دهید. از لباس محافظ ، دستکش و عینک محافظت کنید و دستورالعمل های ایمنی ارائه شده توسط سازنده تجهیزات را دنبال کنید.

پایان

اندازه گیری کرنش در محیط های درجه حرارت پایین یک کار چالش برانگیز اما مهم در صنایع مختلف است. با درک چالش ها ، انتخاب سنج کرنش مناسب ، تهیه صحیح نمونه آزمایش و با استفاده از تکنیک های اندازه گیری مناسب ، می توان اندازه گیری کرنش دقیق و قابل اعتماد را بدست آورد. من به عنوان یک تأمین کننده سنج کرنش ، من متعهد هستم که محصولات با کیفیت بالا و پشتیبانی فنی را برای کمک به مشتریان خود در پاسخگویی به نیازهای اندازه گیری فشار خود در محیط های با دمای پایین فراهم کنم.

اگر شما علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد اندازه گیری کرنش در محیط های درجه حرارت پایین هستید یا می خواهید در مورد برنامه خاص خود بحث کنید ، لطفاً برای مشاوره با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا بهترین راه حل برای نیازهای اندازه گیری کرنش را پیدا کنیم.

منابع

• "فناوری سنج سنج: اصول و کاربردهای" توسط جان آر. دالی ، والاس اف. رایلی و کنت جی مک کانل
• "اصول اندازه گیری و ابزار دقیق" توسط آلن S. موریس
• "مهندسی کرایوژن" توسط ریچارد دبلیو سوئیفت