Загальні відомості

ВИМІРЮВАННЯ МЕХАНІЧНИХ ЗУСИЛЬ

Із механічних величин, які вимірюються найчастіше, основними є механічні зусилля, які поділяються на зосереджені, зокрема спрямовані лінійно (механічні сили) та обертові (крутні моменти), а також розподілені зовнішні зусилля (тиск) та внутрішні розподілені зусилля, що виникають в тілі досліджуваного об'єкта (механічні напруження).

Діапазон вимірюваних механічних зусиль дуже великий. Так, під час наукових досліджень доводиться вимірювати сили, починаючи від Н (і навіть менші), а під час промислових вимірювань - до Н. Внутрішні напруження в деталях різних конструкцій лежать в межах до 2000 МПа. Оскільки вимірювання внутрішніх напружень необхідне насамперед для дослідження міцнісних властивостей, то вимірювання механічних напружень, менших від 10 МПа, трапляються рідко. Діапазон вимірювань тиску знаходиться в межах від 0 до майже Па, а поріг чутливості сучасних манометрів сягає Па. Верхня границя вимірювань крутних моментів сягає 10⁹ Н м.

Методи вимірювань різних видів механічних зусиль мають багато спільного. Їх можна поділити на чотири групи, що базуються на вимірюванні:

- деформацій досліджуваного об'єкта або деформацій пружного елемента, які виникають під дією вимірюваного зусилля;

- параметрів або властивостей перетворювачів (електричний чи магнітний опір, частота власних коливань, виникнення електричного заряду тощо), що змінюються під дією досліджуваних зусиль;

- безпосередньо властивостей досліджуваного об'єкта чи середови­ща (наприклад, швидкості розповсюдження звуку, теплопровідності, електричної провідності, магнітної проникності тощо), які залежать від зусиль, що діють на них;

- зусиль методом зрівноваженого перетворення, при якому вимірюване зусилля зрівноважується компенсуючим зусиллям.

Перша група методів найширше застосовується для визначення механічних напружень вимірюванням деформації поверхні досліджуваного об'єкта, а також у приладах для вимірювання сил, крутних моментів та тиску, що попередньо перетворюються в деформацію первинного пружного перетворювального елемента.

Друга група методів використовується у засобах вимірювань, основаних на застосуванні п'єзоелектричних та магнітопружних перетворювачів, безпосередньою вхідною величиною яких є досліджуване зусилля.

На залежності властивостей чи параметрів досліджуваного об'єкта від зусиль, що діють на них, основані, наприклад, ультразвуковий, магнітопружний, термопружний та інші методи вимірювань механічних напружень.

Метод зрівноваженого перетворення використовується для побудови точних засобів вимірювань сил, крутних моментів, тиску.