Тензометр, прибор для измерения изменений расстояний между точками твердых тел, происходящих при деформации тела. Тензометры используются либо для получения информации, на основе которой можно рассчитать напряжения (внутренние силы) в телах, либо в качестве элементов индикации на устройствах для измерения таких величин, как сила, давление и ускорение.
До 1930-х годов в большинстве тензометров использовались либо сложные механические рычажные системы, либо зеркала и оптические рычаги. Увеличение до 1 200 к 1 было обычным явлением, а деформации измерялись до 1 микрона (0,00005 дюйма). Длина манометров этих приборов составляла от 1/2 до 1 дюйма (от 1 1/4 до 2 1/2 см), а их сравнительно большие размеры и вес не позволяли им точно реагировать на колебания деформаций, возникающие при динамической нагрузке.
Тензометр сопротивления — ценный инструмент в области экспериментального анализа напряжений. Он работает по принципу, открытому британским физиком Уильямом Томпсоном (впоследствии лордом Кельвином) в 1856 году, согласно которому электрическое сопротивление медной или железной проволоки изменяется при ее растяжении или сжатии.
Прибор, показанный на рисунке, состоит из тонкой проволоки, скрученной в сетку и вклеенной между двумя листами очень тонкой бумаги. Он прочно приклеивается (приклеивается) к поверхности, на которой необходимо измерить деформацию, и приводится в действие электрическим током. Когда деталь деформируется, датчик следует за растяжением или сжатием поверхности, и его сопротивление изменяется соответствующим образом. После соответствующей калибровки это изменение сопротивления усиливается и преобразуется в деформацию.
Проволочные сетки были первой коммерческой формой измерителя сопротивления; в настоящее время они производятся в виде плоских пленок методом печатных схем, в виде сетки на пластиковой подложке.
Манометры сопротивления выпускаются различных форм, размеров и типов, в основном размером с почтовую марку; длина манометра может составлять всего 0,015 дюйма (0,038 см), а деформации могут быть обнаружены на уровне 0,000001 дюйма на дюйм. Эти датчики можно использовать на поверхности практически любого твердого материала или встраивать в бетон; будучи легкими, они особенно подходят для измерения быстро меняющихся деформаций и деформаций во вращающихся валах.
Измерители сопротивления можно отнести к категории преобразователей, то есть устройств для преобразования механического смещения в электрический сигнал.
Еще два метода измерения деформации объекта — фотоупругость и голография с анализом напряжений. Фотоупругость обеспечивает визуальный метод наблюдения за деформацией объекта путем просмотра воздействия поляризованного света на двупреломляющий (дважды преломляющий) материал, приклеенный к объекту. По мере того как испытуемый объект подвергается нагрузке, на двупреломляющем материале возникают бахромчатые узоры, представляющие собой области деформации внутри объекта. Голография напряжения также позволяет непосредственно наблюдать за деформацией объекта. Голограмма объекта накладывается на объект. До тех пор пока исходный объект и голограмма совпадают, ничего не наблюдается. Однако если объект напряжен, то образуются бахромчатые узоры, по которым можно определить степень деформации объекта.
