Unter einem Extensometer versteht man ein Messgerät, das in der Materialprüfung die Dehnung von Materialproben - zum Beispiel beim Zugversuch - erfasst. Grundsätzlich unterscheidet man dabei zwischen berührendem und berührungsfreiem Messen. Eine berührende Messung kann mit einem Ansetzaufnehmer durchgeführt werden; dieser hat mindestens zwei Messschneiden, die an der Probe mechanisch angesetzt werden. Bei Dehnung der Probe verändert sich die Länge zwischen den Messschneiden und man erhält dadurch die Längenänderung des Prüflings.
Beim berührungsfreien Messen werden optische Extensometer eingesetzt. Man unterscheidet dabei zwischen analogen und digitalen Extensometern. Um Dehnungen an Materialproben zu messen wird in vielen Fällen die Probe mit Schwarzweiß-Markierungen versehen. Der Sensor im Extensometer erfasst die Bewegungen dieser Markierungen und somit die Veränderung der Länge während eines Zugversuchs (tensile test). Es gibt Extensometer, die sehr schnelle Dehnungen (> 100 Meter pro Sekunde) beim Zugversuch messen können, selbst an sehr heißen Materialien bis 3000 Grad Celsius (high temperature extensometer).
Bei einem Zerreißversuch haben berührungsfreie Messsysteme den Vorteil, dass sie mit etwas Abstand zum Prüfkörper aufgebaut werden können und so normalerweise wegfliegende Prüfkörperteile das Messgerät nicht beschädigen. Optische Extensometer eignen sich also auch für zerstörende Zugversuche.
Die H.-D. Rudolph GmbH bietet verschiedene Typen von Extensometern an:
- Extensometer 200XR für sehr schnelle Versuche bis 500 kHz
- Zeilensensor ZS64A5K mit einer Auflösung von 1:64000 und knapp 5000 Messungen pro Sekunde.
- Zeilensensor ZS16A bzw. die schnellere Ausführung ZS16AHS für Auflösungen bis 1:16000 bei hoher Stabilität
- Extensometer ZS32 bzw. ZS32HS mit einer Auflösung von 1:320000.
Extensometer 200XR
Dehnungsmessung
Das elektro-optische Extensometer 200XR misst berührungsfrei die Bewegung von zwei Schwarzweiß-Kanten auf einer Dehnungsprobe. Das analoge Ausgangssignal ist proportional der Dehnung. Das Extensometer arbeitet im Frequenzbereich 0 - 250 kHz. Der integrierte Sucher und die beiden LCD-Anzeigen erleichtern die notwendigen Einstellungen; darüber hinaus kann man die Schwarzweiß-Kanten auf der Probe während des Messvorgangs durch den Sucher beobachten. Objektiveinheiten mit unterschiedlichen Messbereichen von 1 mm bis 500 mm können mit Hilfe eines Flansches an das Modell 200XR montiert werden. Die Objektiveinheiten sind so kalibriert, dass eine Ausgangsspannung von ±10V für den Dehnungsbereich am Ausgang Δl ansteht.
Optional kann das Extensometer 200XR mit einem Messachsenumschalter geliefert werden, sodass es auch als biaxiales Extensometer 200XR eingesetzt werden kann, zur Dehnungsmessung in vertikaler oder horizontaler Richtung.
Die Messlänge l0 beträgt standardmäßig 75 mm. Durch Messlängenadapter, die auf die Objektiveinheiten montiert werden können, ergibt sich eine kontinuierlich einstellbare Messlänge im Bereich von 1 mm bis 125 mm.
CCD-Zeilensensor ZS64A5K
Der ZS64A5K ist ein CMOS-Zeilensensor, der sich eines digitalen Linienabtastverfahrens bedient, um Kantenpositionen (Hell-Dunkel-Kontrast) berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares Array im Sensor abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 5 mm und 5000 mm.
Besonderheiten des ZS64A5K:
- Sehr hohe Auflösung von 1:64000
- Messbereich: 5 mm – 5000 mm
- Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
- Abtastrate: 4673/s
- Schmale Abtastbreite
- Standardversion: Detektieren von zwei Kantenpositionen, hell/dunkel oder dunkel/hell
- Messwerte: Kante A, Kante B, B-A oder (A+B)/2
- Optional: Detektieren von max. 8 Kantenpositionen
- Analoge, kalibrierte Messwerte sofort nach jedem Abtastvorgang
- Anzeige mit integriertem LCD-Bildschirm
- Der ZS64A5K ist zum Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung ausgelegt.
CCD-Zeilensensoren ZS16A und ZS16AHS
Kantenpositionen berührungsfrei messen
Die Zeilensensoren ZS16A und ZS16AHS bedienen sich eines digitalen Linienabtastverfahrens, um Kantenpositionen berührungsfrei zu messen. Dabei wird das zu messende Objekt durch ein Objektiv auf ein lineares CCD-Array im Zeilensensor abgebildet. Das verwendete Objektiv bestimmt den Messbereich. Standardmäßig liegen die Messbereiche zwischen 1 mm und 2000 mm.
Besonderheiten des ZS16A bzw. ZS16AHS:
- Hohe Auflösung 1:16000 (interpoliert)
- Messbereiche 1 mm - 2000 mm
- Messabstand 20 mm - 200 m
- Hohe Empfindlichkeit für kürzeste Belichtungszeiten
- Abtastrate bis zu 1000/s, optional 4673/s beim ZS16AHS
- Schmale Abtastbreite
- Analoge Messwertausgabe: kalibriert und live für dehnungsgeregelte Materialprüfung
- Die Zeilensensoren sind zum Betrieb mit 18 – 36 V Gleichspannung ausgelegt.
Digitales Extensometer ZS 128
Dehnungsmessung
Mit einer Auflösung von 1:128000 bei 4673 Messungen pro Sekunde misst das digitale Extensometer ZS128 auf elektro-optischem Wege Dehnungen an Materialproben. Die digitalen Sensorelemente garantieren eine hohe Konstanz und wartungsfreien Betrieb. Die Ausgabe kalibrierter Messwerte erfolgt unmittelbar sowohl im Kurzzeitversuch als auch beim Dauertest. Der ZS 128 ist in der Lage an bis zu 3000° C heißen Materialien Dehnungsmessungen durchzuführen.
Besonderheiten des ZS 128:
- Messbereiche: 2 mm - 1000 mm
- Messabstand: 40 mm - 10 m
- Auflösung: 0,0016 %
- Abtastrate: 4673/s