Comment mesurer la déformation dans des environnements à basse température avec une jauge de déformation?

La mesure de la souche dans des environnements à basse température est un aspect essentiel dans diverses industries, notamment l'aérospatiale, la cryogénie et la science des matériaux. En tant que fournisseur de jauge de contrainte, je comprends les défis et exigences uniques associés à la mesure avec précision de la souche dans de telles conditions extrêmes. Dans ce blog, je discuterai des considérations clés, des techniques et des meilleures pratiques pour mesurer la contrainte dans des environnements à basse température à l'aide de jauges de contrainte.

Comprendre les défis de la mesure des déformations à basse température

Des environnements à basse température présentent plusieurs défis qui peuvent affecter la précision et la fiabilité des mesures de déformation. L'un des principaux défis est le changement des propriétés des matériaux à basse température. La plupart des matériaux présentent des changements dans leurs propriétés mécaniques, telles que le module d'élasticité et le rapport de Poisson, à mesure que la température diminue. Ces modifications peuvent entraîner des erreurs dans les mesures de déformation si elles ne sont pas correctement expliquées.

Un autre défi est le décalage de l'expansion thermique entre la jauge de déformation et l'échantillon de test. Lorsque la température change, la jauge de contrainte et l'échantillon se développent ou se contracteront à différents taux, provoquant des contraintes et des souches supplémentaires dans la jauge. Cela peut entraîner des lectures inexactes et même des dommages à la jauge si les contraintes thermiques sont trop élevées.

De plus, les basses températures peuvent également affecter les propriétés électriques de la jauge de déformation. La résistance du matériau de jauge peut changer avec la température, et la résistance à l'isolation entre la jauge et l'échantillon peut diminuer, entraînant des fuites électriques et des erreurs de mesure.

Sélection de la jauge de déformation droite pour les applications à basse température

Pour garantir des mesures de déformation précises et fiables dans des environnements à basse température, il est essentiel de sélectionner la bonne jauge de déformation pour l'application. Lorsque vous choisissez une jauge de contrainte, considérez les facteurs suivants:

• Plage de températures:Sélectionnez une jauge de contrainte conçue pour fonctionner dans la plage de température attendue de l'application. La plupart des jauges de contrainte sont évaluées pour une plage de température spécifique, et l'utilisation d'une jauge en dehors de cette plage peut entraîner des lectures inexactes et une défaillance prématurée.
• Matériau de jauge:Le matériau de jauge doit avoir une bonne stabilité et un coefficient de résistance à basse température (TCR) à basse température. Certains matériaux de jauge communs utilisés dans les applications à basse température comprennent Constantan, le karma et l'avance.
• Adhésif:L'adhésif utilisé pour lier la jauge de déformation à l'échantillon doit également convenir aux applications à basse température. Certains adhésifs peuvent devenir cassants ou perdre leur force de liaison à basses températures, conduisant à une défaillance de la jauge.
• Configuration:La configuration de la jauge de contrainte, comme un quart de pont, un demi-pont ouJauge de contrainte de pont complète, peut également affecter la précision et la sensibilité de la mesure. Choisissez une configuration appropriée pour l'application spécifique et le type de déformation mesuré.

Préparer l'échantillon de test

Une bonne préparation de l'échantillon de test est cruciale pour une mesure précise de la déformation dans des environnements à basse température. Les mesures suivantes doivent être prises pour préparer l'échantillon:

• Préparation de la surface:La surface de l'échantillon doit être propre, lisse et sans contaminants, comme l'huile, la graisse ou la rouille. Utilisez un agent de nettoyage approprié et abrasif pour préparer la surface, puis essuyez-le avec un chiffon propre.
• Emplacement de montage:Sélectionnez un emplacement approprié sur l'échantillon pour le montage de la jauge de déformation. L'emplacement doit être exempt de toute concentration de contrainte, tels que des trous, des encoches ou des arêtes vives, et doit être représentatif de la souche mesurée.
• Montage de jauge:Suivez les instructions du fabricant pour le montage de la jauge de contrainte sur l'échantillon. Utilisez l'adhésif recommandé et appliquez-le uniformément à l'arrière de la jauge. Placez soigneusement la jauge sur la surface préparée et appliquez une pression pour assurer un bon contact entre la jauge et l'échantillon.

Mesurer la contrainte dans des environnements à basse température

Une fois la jauge de déformation montée sur l'échantillon, l'étape suivante consiste à mesurer la déformation. Les techniques suivantes peuvent être utilisées pour mesurer la déformation dans des environnements à basse température:

• Circuit de pont de Wheatstone:Le circuit de pont de blé est une méthode couramment utilisée pour mesurer la déformation avec une jauge de déformation. Dans un circuit de pont de Wheatstone, la jauge de déformation est connectée dans un bras du pont et les autres bras sont constitués de résistances fixes. Lorsque la jauge de déformation est soumise à une déformation, sa résistance change, provoquant un déséquilibre dans le circuit de pont. Ce déséquilibre peut être mesuré à l'aide d'un voltmètre ou d'un amplificateur, et la déformation peut être calculée en fonction du changement de résistance.
• Compensation de température:Pour compenser les effets de la température sur la mesure de la déformation, une technique de compensation de température peut être utilisée. Une méthode courante consiste à utiliser une jauge de déformation factice identique à la jauge de déformation active mais qui n'est pas soumise à la déformation. La jauge factice est montée sur le même échantillon que la jauge active et est connectée dans un bras séparé du circuit de pont de Wheatstone. En comparant les lectures des jauges actives et factices, les effets de la température peuvent être éliminés de la mesure.
• Système d'acquisition de données:Un système d'acquisition de données (DAQ) peut être utilisé pour enregistrer et analyser les mesures de déformation. Le système DAQ devrait être capable de mesurer de petits changements de tension avec une grande précision et une résolution. Il devrait également être en mesure de compenser les effets de la température et d'autres facteurs environnementaux sur la mesure.

Meilleures pratiques pour la mesure de la souche à basse température

Pour assurer une mesure de déformation précise et fiable dans des environnements à basse température, les meilleures pratiques suivantes doivent être suivies:

• Étalonnage:Calibrez la jauge de déformation et le système de mesure avant chaque utilisation pour assurer des lectures précises. Utilisez une source de déformation connue, telle qu'un luminaire d'étalonnage ou un échantillon de référence, pour calibrer le système.
• Équilibre thermique:Laissez l'échantillon et la jauge de déformation atteindre l'équilibre thermique avant de prendre des mesures. Cela peut prendre plusieurs heures, voire des jours, selon la taille et la masse de l'échantillon et la différence de température entre l'échantillon et l'environnement.
• Surveillance:Surveillez en continu la température et la déformation pendant le processus de mesure pour garantir que les conditions restent stables. Tout changement de température ou de déformation doit être enregistré et pris en compte lors de l'analyse des données.
• Sécurité:Prenez les précautions de sécurité appropriées lorsque vous travaillez avec des environnements à basse température. Portez des vêtements de protection, des gants et des lunettes et suivez les directives de sécurité fournies par le fabricant de l'équipement.

Conclusion

Mesurer la tension dans des environnements à basse température est une tâche difficile mais importante dans diverses industries. En comprenant les défis, en sélectionnant la bonne jauge de déformation, en préparant correctement l'échantillon de test et en utilisant les techniques de mesure appropriées, des mesures de déformation précises et fiables peuvent être obtenues. En tant que fournisseur de jauge de contrainte, je m'engage à fournir des produits de haute qualité et un support technique pour aider nos clients à répondre à leurs besoins de mesure de déformation dans des environnements à basse température.

Si vous êtes intéressé à en savoir plus sur la mesure des contrats dans des environnements à basse température ou si vous souhaitez discuter de votre application spécifique, veuillez nous contacter pour une consultation. Nous sommes impatients de travailler avec vous pour trouver la meilleure solution pour vos besoins de mesure de déformation.

Références

• "Technologie de jauge de tension: fondamentaux et applications" par John R. Dally, Wallace F. Riley et Kenneth G. McConnell
• "Principes de mesure et d'instrumentation" par Alan S. Morris
• "Génie cryogénique" par Richard W. Swift