Наибольшее распространение при испытаниях получили датчики омического сопротивления с мостовой измерительной схемой. Принцип работы датчика сопротивления основан на тензометрическом эффекте, который заключается в том, что металлическая проволока может изменять свое омическое сопротивление в зависимости от ее деформации при растягивающих или сжимающих нагрузках. Датчики изготовляют из тонкой константановой или ни-хромовой проволоки толщиной 0,02-0,08 мм, которую укладывают в виде петель одинаковой длины на полоску тонкой бумаги и приклеивают специальным клеем. Сверху на датчик также наклеивают полоску тонкой бумаги для предохранения его от повреждений (черт. № 88). Концы проволоки соединяются с проводами, которые подключаются к измерительной аппаратуре.
Кроме датчиков, изготовляемых на бумажной основе типа ПБ, для электротензометрических измерений используют проволочные датчики на пленочной основе типа ПП и датчики фольговые ФК
Фольговые датчики изготовляются трех видов — прямоугольные, розеточные и мембранные.
Прямоугольные датчики (ФКП) используются для измерений деформаций в заданном направлении вдоль главной оси.
Розеточные датчики (ФКР) используются в том случае, когда величина и направления главных деформаций неизвестны. Элементы розеток этих датчиков располагаются на одной подложке.
черт. № 88. Проволочный тензодатчик сопротивления:
1 — проволочная решетка; 2- бумажная основа; 3 — выводы из медной проволоки; 4 — верхняя предохранительная бумажная полоска; 5 — элемент конструкции
Мембранные датчики (ФКМ) используются для определения касательных и радиальных напряжений в упругих элементах испытуемых конструкций.
Датчики наклеиваются на поверхность исследуемой конструкции специальным водоустойчивым клеем (черт. № 89), затем к выводным концам, выполненным из медной проволоки, припаиваются, проводники, соединяющие датчики с измерительной аппаратурой.
Основной характеристикой датчиков является их чувствительность. Под чувствительностью датчика сопротивления понимают отношение относительного изменения омического сопротивления к относительной деформации проволоки на заданной длине датчика. Чувствительность датчика определяется по формуле.
черт. № 89. Схема расположения тензедатчиков при определении главных относительных деформаций
Датчики, выполненные из константановой проволоки, обладают чувствительностью 5 = 2,1 и используются в основном при испытаниях статической нагрузки, а датчики из нихромовой проволоки более чувствительны (5 = 3,5) и могут использоваться как при статических, так и при динамических испытаниях.
Основные характеристики датчиков сопротивления приведены в табл.19.
Для измерения деформаций при статических испытаниях конструкции пользуются схемой измерительных неуравновешенных и уравновешенных мостов, обладающих высокой чувствительностью и точностью регистрирующей аппаратуры.
Измерительная схема (черт. № 90) представляет собой четырех-плечевый мостик, в котором наклеенный датчик (активный датчик) составляет одно плечо, второе плечо составляет компенсационный датчик, который наклеивается на отдельный элемент, идентичный исследуемой конструкции и находящийся в идентичных температурных условиях; третье и четвертое плечи представляют собой переменные сопротивления., используемые для балансировки моста.
Замер величины изменения сопротивления активного датчика производится методом непосредственного отсчета при неуравновешенной схеме и методом нулевого отсчета при уравновешенной схеме моста.
черт. № 90. Схемы измерительных мостов: а -схема неуравновешенного моста; б — схема уравновешенного моста; активный датчик; компенсационный датчик; переменные сопротивления для балансировки моста; гальванометр; протарированный реохорд
Для измерения деформаций при циклических загружениях используются те же датчики, но измерительную аппаратуру собирают по более сложной схеме.
Измерение трещин. При испытании железобетонных конструкций необходимо внимательно следить за появлением трещин. Осмотр конструкции и замер появляющихся трещин производят с помощью лупы с увеличением в 2,5 раза либо с помощью отсчетного микроскопа МПБ-2, состоящего из цилиндрической трубки с объективом. Внутри трубки, между объективом и окуляром расположена шкала с ценой деления 0,1 мм, а 24-кратное увеличение микроскопа позволяет легко обнаружить края трещин и произвести их замер (черт. № 91).
Замерять трещины можно также с помощью щупа. Щуп представляет собой набор тонких стальных пластинок различной толщины, закрепленных на одной оси. На каждой пластинке стоит номер, который соответствует ее толщине. В набор входит от 8 до 16 пластин толщиной от 0,05 до 1 мм.
черт. № 91. Приборы для измерения трещин:
а — отсчетный микроскоп МПБ-2; б — щуп; в — измерение ширины раскрытия трещины лупой; 1 — трещина; 2 — деления на шкале лупы
Замер трещин производится в первую очередь в зоне постоянного момента при сосредоточенной нагрузке и посередине третьей части конструкции при равномерно распределенной нагрузке. Замер трещин ведется после каждой ступени загружения, но не реже чем через ступень.
В Чехословакии для улавливания момента появления и фиксирования трещин шириной мм и более используют метод, основанный на применении токопроводящего лака, который наносится тонкими полосами на участки поверхности исследуемой бетонной конструкции. В каждой полосе через трансформатор подводится ток. В результате этого полоса нагревается и равномерно отдает тепло бетону и в окружающую среду. В местах появления трещин отдача тепла бетону прекращается, и из-за быстрого повышения температуры токопроводящая полоса перегорает.
Резкое повышение силы тока на амперметре фиксирует момент-перегорания полосы, а следовательно, и появления трещины.
При динамических испытаниях конструкций в электро-цепь токо-проводящих полос включают счетчик, регистрирующий количество циклов нагрузки, приложенной до момента перегорания токопроводящей полосы.
Для измерения трещин в Куйбышевском филиале института -Оргэнергострой разработан полупроводниковый щелемер-ППЩ-1. Прибор предназначается для наблюдения за раскрытием трещин в строительных швах и может быть использован при испытании опытных железобетонных конструкций.
Принцип работы прибора основан на замере индуктивности датчика при перемещении сердечника, находящегося внутри катушки индуктивности. Датчик прибора состоит из двух частей — корпуса с катушками индуктивности и сердечника. При бетонировании конструкции подвижные элементы датчика бетонируются в одной части, а стержень, соединенный с сердечником, — в другой части конструкции. При нагружении конструкции появление и раскрытие трещины вызывает перемещение сердечника в катушке и изменение ее индуктивности. Это изменение фиксируется на шкале измерительного прибора, которая отградуирована в долях миллиметра.
