Zkušebnictví a kontrola jakosti 02

Délková měření

Délková měření Nejrozšířenější měření Určení vzdálenosti dvou bodů Dotykový způsob Bezdotykový způsob

Délková měření Faktory ovlivňující měření Korigování naměřených hodnot Vlivy okolního prostředí Osobní chyby Chyby přístrojů Chyby metody Korigování naměřených hodnot

Délková měření Princip porovnání s normálem délky Koncové měrky Mikrometry Úchylkoměry Posuvná měřítka Mechanická pravítka a pásma

Délková měření Koncové měrky Vysoce legovaná ocel bez vnitřního pnutí Keramika (zirkon) Několik tříd přesnosti (00 – 2) 00 – etalon pro laboratoře 2 – pracovní měrky Měrky lze skládat

Délková měření

Délková měření Mikrometry Měření vnitřních a vnějších rozměrů Princip – pohyb šroubu (vyšroubování + úhel) Přesnost: 0,01 – 0,001 mm Malý rozsah měření

Délková měření

Délková měření Úchylkoměry Měření většího počtu vzorků Skokové či kontinuální měření Princip – mechanický převod ozubenými koly Přesnost: 0,01 – 0,0001 mm

Délková měření

Délková měření Posuvná měřítka Měření vnitřních a vnějších délek Měření hloubky Princip – po pevné části se pohybuje posuvná část Přesnost: 0,1 – 0,01 mm Rozsah měření dle délky měřítka (150, 200, 300 mm)

Délková měření

Délková měření Měřící pásma Měření větších vzdáleností Menší přesnost Princip – ocelový (nylonový) pás s mm stupnicí Přesnost: 1 mm Rozsah měření dle délky měřítka (od 1 m)

Délková měření

Délková měření Ostatní délková měřidla Hloubkoměry

Délková měření Ostatní délková měřidla Kolečkové dálkoměry

Optická měření Délková měření Princip založen na vlastnostech světla Využití dálkoměrného trojúhelníku Dálkoměry bistatické Dálkoměry stadimetrické Dálkoměry monostatické

Délková měření Dálkoměry bistatické Dva úhloměrné přístroje v bodech A a B Měří se úhly a a b a báze b Zjišťuje se délka D C B A D a b

Délková měření Dálkoměry stadimetrické Dálkoměrný trojúhelník je možné považovat za pravoúhlý (b/D≈0,02) Měříme úhel a a bázi b C B A D a b

Délková měření Dálkoměry monostatické Obdobný princip jako u stadimetrického dálkoměru, ale opačně orientovaný Měříme pouze úhel a Baze b je konstantní C a D A B b

Délková měření Impulzní dálkoměry Fázové dálkoměry Princip optické triangulace

Délková měření Impulzní dálkoměry určení času t, který potřebuje světlo či zvuk pro dráhu rovnou dvojnásobku měřené vzdálenosti D = 0,5 v . T Přesnost 1 mm

Délková měření Fázové dálkoměry Princip fázového rozdílu mezi vyslaným a přijatým světelným signálem Využití světelného signálu jehož intenzita je sinusově modulována Vzdálenost je dána vztahem Přesnost 1 mm

Délková měření

Délková měření Optická triangulace Viditelný modulovaný bod je promítán na cílovou plochu Rozptylová frakce světelného bodu je zaostřována na prvek snímání polohy (CCD pole) přijímacím objektivem Přesnost 0,5 mm

Délková měření

Měření úhlů

Měření úhlů Velký praktický význam Kratší vývoj oproti délkovým jednotkám Pouhé rovnoměrné rozdělení kruhu na části Obvod má stále stejný násobek průměru Úhel se uvádí buď v obloukové míře nebo ve stupních Radián x pravý úhel 2π x 360° 1 radián = 180°/π = 572957795°

Měření úhlů V praxi se nejčastěji používají Úhlové měrky Úhelníky Úhloměry

Úhlové měrky Měření úhlů Nejjednodušší koncové úhlové míry Kvalitní nástrojařská ocel nebo keramika Měrky se sestavují do sad Jedna sada (např. 12 ks) 41, 27, 9, 3, 1, 27, 9, 3, 1, 27, 9, 3 + čtyřboká měrka 90° Všechny úhly od 0 do 360° (krok 3)

Měření úhlů Úhelníky Pevné úhlové míry s jedním nebo několika úhly (90, 45, 30, 120) Pouze vizuální porovnání Přesnost je dána přesností z výroby a přesností odhadu světelné mezery

Měření úhlů

Úhloměry Měření úhlů Jednoduchá měřidla – dvě otočná ramena Na jednom rameni je kotouč se stupnicí Na druhém rameni je nonius nebo lupa

Měření úhlů

Měření úhlů Libely Sklonoměry Autokolimátory Teodolity

Libely Měření úhlů Vodováha – určení vodorovného nebo svislého směru Princip bubliny v uzavřené nádobě Libely trubicové – nejrozšířenější, malé úhly vůči vodorovné poloze, trubice se stupnicí Libely krabicové – méně přesné, nádoba s víčkem kulového tvaru se stupnicí

Měření úhlů

Sklonoměry Měření úhlů Slouží ke zjišťování sklonu ploch Základní těleso s otočnou stupnicí a libelou

Autokolimátory Měření úhlů Pro velmi přesná úhlová měření Spojuje funkci dalekohledu a kolimátoru Přesnost 0,1 – 0,01“ Malý měřící rozsah

Měření úhlů

Teodolity Měření úhlů Měření a vytyčování úhlů Měření vertikálních i horizontálních úhlů V geodézii nejpoužívanější přístroje

Měření úhlů

Měření úhlů

Měření deformací a posuvů

Měření deformací a posuvů Deformace Deformace pružné - vratné Deformace nepružné - nevratné Celkové přetvoření – vratné + nevratné Proč? Zjištění Modulu pružnosti Poissonova čísla Napětí (uvnitř, na povrchu) Průhyby a jiné vnější deformace

Měření deformací a posuvů Dvě hlavní skupiny Zjištění skutečného namáhání v postavených konstrukcích Stanovení vlastních hmot, ze kterých je konstrukce Výsledek Použití pro teoretické výpočty Propracování konstrukčních detailů Zhospodárnění celého stavebního díla

Měření deformací a posuvů na konstrukcích jejich částech na vzorcích Umístění a upevnění přístrojů Absolutní posuvy – nehybné místo Relativní deformace – na konstrukci

Měření deformací a posuvů Přenos měřené veličiny Snímač Přenosové zařízení (zesilovač, převodník) Ústředna Princip přenosu mechanický optický Hydraulický Elektrický či elektronický (nejpoužívanější)

Měření deformací a posuvů Měřící linka

Měření deformací a posuvů Elektrické metody Snímače aktivní (aktivní převodník) Elektrodynamické Elektromagnetické Piezoelektrické Snímače pasivní (pasivní převodník) Induktivní snímače Kapacitní snímače Elektrooptické snímače Potenciometrické snímače Strunové tenzometry Odporové tenzometry

Měření deformací a posuvů Induktivní snímače Princip dvou cívek a posuvného jádra Časté použití, různé přesnosti

Měření deformací a posuvů Kapacitní snímače Princip – změna kapacity kondenzátorů Změna tloušťky vzduchové mezery nebo plochy kondenzátorů Elektrooptické snímače Princip – přeměna světla na el. signál

Měření deformací a posuvů Potenciometrické snímače Princip – jezdec potenciometru klouže po vinutém drátovém odporu snímače

Měření deformací a posuvů Tenzometrie Rozsáhlý soubor metod pro měření poměrných deformací e e se udává se v mm/m (nebo mikrostrain) Odporové Induktivní Strunové Mechanické Piezoelektrické Fotoelasticimetrické

Měření deformací a posuvů Strunové tenzometry Princip – změna vlastní frekvence struny rozkmitávací a snímací cívka Jeden bod pevný, druhý pohyblivý

Měření deformací a posuvů Induktivní tenzometry Princip – pohyb jádra mezi cívkami Jeden bod pevný, druhý pohyblivý

Měření deformací a posuvů Odporové tenzometry Nejpoužívanější Princip – změna elektrického odporu Krystaly germia či křemíku Tenký drátek – Konstantan (slitina mědi a niklu) Leptání geometrického tvaru tenzometru do konstantanové fólie o tl. 5-8 mm Závislost na vnějších vlivech – kompenzace Speciálně vyráběné pro různé materiály

Měření deformací a posuvů

Měření deformací a posuvů

Měření teploty

Měření teploty Významná veličina (základní jednotka SI) Fyzikální vlastnosti materiálů jsou závislé na teplotě Základní dělení Dotykové metody měření Bezdotykové metody měření

Měření teploty

Měření teploty Dotykové metody měření teploty Odporové teploměry Termistory Termodiody Termotranzistory Termočlánky

Měření teploty Odporové teploměry Odpor vodiče se vzrůstající teplotou roste (např. platinový drát navinutý na keramickém či slídovém nosníku) Pasivní snímač Nutno užívat co nejmenší napájecí proud – ohřívání (max. 10mA) Eliminace buď výpočtem nebo kalibrací, nebo předehřátí před měřením

Měření teploty Tři základní druhy Pt10, Pt25,5, Pt100 (odpor čidla při 0°C) Rozsah: -200 °C až +850 °C Přesnost 0,1 až 0,01 K dle konstrukce Při napájení střídavým proudem až 10-5 K

Měření teploty

Měření teploty Termistory Výrazněji než kovy mění s teplotou odpor polovodiče (Si, Ge, Se, Cu2O, PbS) Jejich odpor s teplotou klesá Čidlo bodové (kulička od 0,1 – několika mm) Přesnost 0,01 K Vyráběny pro různá teplotní rozmezí – linearita měření

Měření teploty

Termodiody a termotranzistory Měření teploty Termodiody a termotranzistory Nízké pořizovací náklady – koruny Rozsah: -180°C až +85 °C V tomto rozsahu je změna odporu téměř lineární Přesnost měření 0,01 K

Měření teploty Termočlánky Spojení dvou různých kovů – vzniká kontaktní rozdíl potenciálů Spoj pracuje jako zdroj elektromotorického napětí – závislost na teplotě Měří teplotní rozdíl mezi dvěma místy

Měření teploty

Bezdotykové metody měření teploty Založeno na tepelném záření v rozsahu -40 °C až + 10000 °C Tepelné snímače Kvantové snímače Neselektivní snímače – stejná citlivost pro všechny vlnové délky Termistory Termočlánkové baterie Bolometry Pyroelektrické snímače

Měření teploty Kvantové snímače Využití fotoelektrického jevu v polovodičích Snímače jsou selektivní, citlivé a mají malou časovou konstantu Pyrometry Radiační pyrometry Spektrální pyrometry Barvové pyrometry Pásmové pyrometry

Měření teploty

Měření teploty Inframěření teploty

Měření teploty

Měření vlhkosti

Měření vlhkosti Několik kvantitativních veličin Parciální objemová hustota vody ru = mv/V Objemová vlhkost uv = Vv/V Hmotnostní vlhkost u = mv/ms Stupeň nasycení y = u/umax Normová (relativní) vlhkost uv = u(rs/rv)

Měření vlhkosti Metody měření vlhkosti Požadavky – měření vlhkosti s přesností 0,1%, okamžité vyhodnocení, zjištění vlhkosti v kterémkoli místě konstrukce, nedestruktivní měření Realita – nelze podmínky splnit Přímé a nepřímé metody měření Často se používají kombinace

Měření vlhkosti Skupiny principů měření vlhkosti Oddělování vody od pevné fáze Vodu lze oddělit odpařením, vytlačením, destilací Stanovení obsahu vody na základě jejích specifických vlastností Vyvolání některých chemických reakcí Pohltivost elektromagnetického záření vysokých frekvencí Zpomalovací účinek vodíkových jader na rychlé neutrony Vysoká rozpouštěcí schopnost a vytváření elektrolytů Dipólový charakter molekul vody a související vysoká hodnota relativní permitivity Měření jiných veličin v souvislosti s obsahem vody Některé materiály mění s vlhkostí svůj objem, všechny měrnou tepelnou kapacitu a součinitel tepelné vodivosti

Měření vlhkosti Gravimetrická metoda Celosvětový standard Odebrán vzorek, zvážen, vysušen a opět zvážen u = (m-ms)/ms x 100% Nevýhody Destruktivní metoda Nemožnost opakování Časové zpoždění informace Velikost vzorku – alespoň 100x větší než největší nehomogenita (např. zrno kameniva) Vysušení vzorku – zbavení volné vody, případně fyzikálně vázané – energeticky a časově náročné – urychlující metody

Měření vlhkosti Elektrické metody měření vlhkosti Metoda pohlcování gama a rentgenového záření Měření útlumu mikrovlnné energie Neutronová metoda Elektrické metody měření vlhkosti Kapacitní metoda měření vlhkosti Odporová metoda měření vlhkosti

Vlhkost vzduchu Měření vlhkosti Absolutní vlhkost f = mv/V Relativní vlhkost j = f/fn = mv/mn Metody měření vlhkosti vzduchu Metoda psychrometrická Metoda kondenzační Metoda hygrometrická