Преимущества моделей
Электронные динамометры отличаются такими достоинствами:
- стабильность многократных измерений вследствие минимальности отклонений и амплитуды замеров;
- возможность передачи данных по кабелю на ПК;
- высокий уровень разрешающей способности, обеспечивающий детализацию замеров;
- удобство конструкции и простота калибровки;
- удобный дисплей;
- простота в эксплуатации.
Разновидности измерительных инструментов — виды, классификация по назначению и уровню точности
Инструкция, как пользоваться теодолитом — принцип работы, устройство и пошаговая инструкция по применению
Что такое анемометр — что измеряет и как применяется аналоговый и цифровой прибор
Электронный динамометр обеспечивает высокую точность измерений сил растяжения и сжатия. Использование устройства достаточно простое и не требует специальных навыков.
Технические характеристики
К динамометру подвешен груз – многие так себе представляют функциональность этого аппарата. Однако на практике в большинстве случаев этот прибор работает благодаря силе рук человека. Наиболее часто используются динамометры серии ДК. В числе их основных параметров значатся:
- Диапазон измерений – от 3 до 140 даН.
- Предел допустимой погрешности – от 0,75 до 4 даН.
- Цена деления прибора – от 0,5 до 2 даН.
- Масса – от 170 до 250 грамм.
Что касается электронных кистевых экземпляров, то их характеристики таковы:
- Максимальный предел измерений – до 120 даН.
- Минимальный предел измерений – 2 даН.
- Дискретность измерений – 0,5 даН.
- Время отключения прибора в случае отсутствия эксплуатации – через 1 минуту.
- Автономная установка нуля – есть.
- Температура эксплуатации – от +10 до +35 градусов по Цельсию.
Становые динамометры производятся со следующими показателями:
- Предел измерений – до 500 даН.
- Цены шкалы – от 2 до 5 даН.
Примечательно, что эти приборы позволяют на ранней стадии диагностировать у детей и подростков проблемы с позвоночником и осанкой.
Динамометры электрические
В указанной конструкции имеется два датчика. Один (основной) преобразует возникающую деформацию в электросигнал. Второй, дополнительный, усиливает сигнал, полученный из первого, и записывает его в ОЗУ. В качестве основных датчиков используются индуктивные, тензорезисторные, пьезоэлектрические или вибрационно-частотные.
Весовая нагрузка деформирует датчик, в месте возникновения деформации возрастает сопротивление, что приводит к изменению силы тока. Последняя пропорциональна величине деформации и, соответственно, действующей на датчик силе. Модели электрических динамометров являются самыми высокоточными и обладают минимальными габаритами и весом.
Кроме классификации, приведённой выше, представленные на рынке динамометры подразделяют по их назначению на несколько больших групп, основными из которых являются:
- медицинские динамометры;
- образцовые динамометры.
Предлагаем ознакомиться Срок годности рассыпного и готового риса
Определение становой силы
В медицине динамометрические устройства применяются для определения силы, оценки работоспособности и выносливости человеческого организма. С помощью этих несложных приборов можно сделать достаточно точное заключение о состоянии мышц человека.
Для медицинских целей применяются в основном ручные динамометры и становые модели приборов!
Предлагаем ознакомиться Как устранить царапину на панели автомобиля
Вариант ручного динамометра определяет мышечную силу пальцев рук человека, сжимающего его своей кистью. Отсюда и второе название – кистевой. Данным прибором повсеместно пользуются физиотерапевты, чтобы оценивать в динамике восстановление мышечной силы пациента после перенесенной травмы. Кистевыми динамометрами широко пользуются в экспедиторских и транспортных компаниях при тестировании вновь принятых работников. Их применяют также в правоохранительных органах, МЧС и вооруженных силах, в организациях профессионального спорта и фитнес-клубах.
Сегодня выпускаются ручные приборы механической и электронной модификаций. Точность измерений с их помощью зависит от соблюдения человеком определенных правил при замерах.
Правила эти очень просты и состоят в следующем:
- Вторую, свободную руку надо расслабить и опустить вниз.
- Затем её нужно отвести в сторону и расположить перпендикулярно туловищу.
- Руку с устройством следует вытянуть вперед.
- Сжимать динамометр кистью следует по команде настолько сильно, насколько это возможно.
Из полученных результатов для каждой руки выбирается тот, который лучше!
При нарастании мышечной массы в процессе тренировок показатели, полученные с помощью динамометра, улучшаются.
Точные абсолютные показатели получить довольно трудно, так как на них влияет множество субъективных факторов. Поэтому в расчет берётся, как правило, величина относительной силы кистей рук. Для её вычисления измеренную динамометром силу в килограммах умножают на сто, а затем делят на вес тела человека. У людей, не занимающихся профессионально спортом, относительный показатель равен 45-50 единиц для женщин и 60-70 единиц — для мужчин.
С помощью становых динамометров можно протестировать на статическую силу и выносливость все мышцы, сгибающие и разгибающие корпус человека!
Становой прибор похож внешне на ножной эспандер. Его составные части – это рукоятка, подставка под ноги, трос, оснащенный датчиком измерительный прибор и отсчитывающее устройство.
Для измерения мышечной силы человеку нужно:
- Встать обеими ногами на подножку прибора.
- Наклонить корпус вперед, сгибаясь в пояснице.
- Взяться на рукоять динамометра обеими руками.
- Ноги в коленях при этом не сгибать.
- Затем рукоятку прибора нужно потянуть вверх на себя изо всех сил.
Средней считается сила выпрямляющих тело мышц при значениях индекса от двухсот до двухсот тридцати. Индекс от 230 до 260 единиц свидетельствует о значениях выше среднего. А более двухсот шестидесяти – это показатели высокой разгибающей туловище силы.
Вычислив мощь кистей рук, можно проверить и результаты в таком базовом упражнении, как становая тяга. Именно в этом движении будут видны все силовые качества человека. Это связано с тем, что при таком упражнении у спортсмена задействуются все основные мышцы тела.
Предлагаем ознакомиться Как измерить влажность воздуха в квартире: приборы для определения уровня влаги
Чтобы осуществить такой замер, необходимо использовать специальный прибор, который внешне очень схож с обычным ножным эспандером. Он состоит из рукоятки для рук и подножки для ног. Однако вместо пружин данное приспособление имеет трос со своеобразным измерительным прибором посередине.
Задача испытуемого заключается в том, чтобы потянуть рукоятки на себя с максимально возможной силой. Для того чтобы определить необходимые значения, следует аналогичным образом, как и в случае с ручным медицинским прибором, рассчитать относительную величину становой тяги. Ее результаты можно интерпретировать следующим образом:
- меньше 170% – низкая;
- от 170% до 200% – ниже средней;
- от 200% до 230% – средняя;
- от 230% до 250% – выше средней;
- больше 260% – высокая.
Если в процессе тренировок у спортсмена значительно увеличиваются показатели относительной силы, то это свидетельствует о существенном повышении мышечной силы и, соответственно, о процентном росте содержания самой мышечной массы.
Принцип работы динамометра
Работа динамометра основывается на законе физике, согласно которому деформация, возникающая в пружине или ином упругом теле, прямо пропорциональна приложенному к телу усилию (напряжению). Данный закон носит имя Гука – английского учёного, жившего в 17 веке.
Закон Гука говорит о том, что в ответ на деформацию какого-либо тела появляется сила, стремящаяся вернуть начальную форму и исходный размер данного тела. Она называется силой упругости.
Простейший динамометр представляет собой совокупность двух устройств – силового и отсчетного!
Усилие, которое прикладывается к прибору, является деформацией его силового звена. Посредством электрического сигнала (либо механического) деформация передается на отсчётное звено, которое может быть цифровым либо аналоговым.
Единицей измерения прибора является ньютон (Н) – международная единица измерения силы.
Если весы показывают массу тела человека, то по показаниям динамометра можно судить о силе, которую человек прикладывает, деформируя приборную пружину.
Современный прибор для динамометрии — это контрольно-измерительное устройство, которое широко используют в медицине для замера у людей силы растяжения или сжатия, измеряемой в ньютонах, а также момента силы в килограмм-силах.
Конструкция устройства позволяет человеку совершенно самостоятельно измерить свою мышечную силу!
Динамометр. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать
Динамометр представляет собой специальное устройство, предназначенное для измерения показателей силы или получения параметров момента действующей силы. Этот измерительный прибор способен определить усилие либо силу, с которой один объект действует на другой. Такое воздействие можно встретить повсеместно: это двери лифтов, троллейбуса, метро, ворот и тому подобное.
Необходимо отметить, что первым устройством, которое применялось для измерения силы, являлись весы. Впервые такие весы появились в 1726 году. Через столетие Ричард Солтер создал прибор, в котором применялась пружина с целью измерения воздействия силы. Благодаря грузу она растягивалась на некоторое расстояние, которое соответствовало его массе. Спустя некоторое время Ренье создал устройство, на котором имелся циферблат. В нем применялась кольцеобразная замкнутая пружина. Затем стали появляться конструкции других изобретателей в лице Томсона, Броуна и так далее. Современное устройство по своей конструкции недалеко ушли от этих приборов.
Виды
Динамометр может иметь разные конструкции, которые довольно сильно различаются по предназначению, исполнению, функциям, диапазону измерений и тому подобное. Данные устройства можно разделить по измеряемым усилиям, то есть их можно классифицировать по диапазону измерения: от долей ньютонов до 20 тысяч ньютонов. Если говорить о принципе действия, то данные приборы могут быть различного действия в зависимости от их конструктивного исполнения. При этом в некоторых устройствах могут применяться сразу несколько принципов действия.
Механические подразделяются на изделия рычажного и пружинного действия. Особенность пружинного прибора в том, что сила воздействует на пружину, вследствие чего она может растягиваться или сжиматься, что в свою очередь определяется направленностью приложения силового фактора. Пружина обладает упругостью, которая находится в прямой пропорциональности от приложенной силы, которую необходимо измерить. Поэтому ее можно определить и зафиксировать. При использовании рычажного устройства сила направлена на деформирование рычага, что в свою очередь позволяет определить ее параметры.
Электронное оснащается цифровым дисплеем, где высвечивается информация о прикладываемой силе. В этих устройствах основополагающим элементом является датчик. Его функции это преобразование деформации от действия силы в электросигнал. Он также имеет дополнительный датчик, усиливающий основной сигнал, идущий от первого датчика. С целью преобразования деформационного действия применяются разнообразные датчики сопротивления, которые построены на индуктивном, тензорезистивном, пьезоэлектрическом и частотном принципе действия.
В зависимости от сферы применения могут быть и специфические устройства, позволяющие измерять силу воздействия, к примеру, медицинские. Такие устройства позволяют определить силу, степень функционирования мышц, выносливость, в том числе дают возможность следить за состоянием и восстановлением больного после получения травмы.
В отдельную категорию можно выделить кистевое устройство, при помощи него диагностируется сжимающая сила рук вследствие нарушения их функционирования. Тесты с применением данного устройства используются не только в медицинских целях, но также во многих организациях: это правоохранительные органы, Министерство чрезвычайных ситуаций, вооруженные силы, экспедиторские компании, организация боевых единоборств и профессионального спорта. Становое устройство применяется с целью определения сил мышц, которые предназначены для выпрямления туловища человека.
Образцовый динамометр представляет собой эталон, применяемый для определения сил в статике, чаще всего сил сжатия и растяжения во время ремонта испытательных устройств и установок. Данные приборы имеют малую зависимость от температуры окружающей среды. Их конструкция более сложна, что вызвано необходимостью получения независимости от внешних факторов. Так у них предусмотрена автоматическая компенсация искажений и имеются средства самодиагностики. Они обладают малыми габаритами, точностью и долговечностью. Для удобства пользования данные приборы имеют цифровую индикацию, удобный интерфейс и возможность подключения к персональному компьютеру.
Виды силомерных инструментов – как они работают?
Механические инструменты такого вида делятся на пружинные и рычажные.
- Ручной пружинный динамометр устроен так, что сила передается пружинам, они, в свою очередь, будут сжиматься и растягиваться, а направление уже будут создавать приложенные силы. После сжатий и растягиваний на приборе будут видны показатели. Вот они и будут основными величинами, именно их он и регистрирует.
- В рычажных моделях деформация образуется с помощью установленного рычага.
Принцип работы гидравлического прибора основан на вымещениях измеряемой силой жидкостей из цилиндров. В конструкции имеется специальное цилиндрическое устройство, заполненное жидкостью. Когда на приспособлении создается усилие, то жидкость подступает к трубке и затем к аппарату, который записывает и регистрирует показатели. Таким нехитрым законом физики получилось создать довольно точный прибор.
А что же что измеряется динамометром электрического типа? Приборы такого вида состоят из датчиков, с их помощью преобразуется деформация от воздействий сил в электрические сигналы. Также имеются и дополнительные датчики, они усиливают и записывают электрические сигналы от первых датчиков. Если необходимо преобразовывать силы или силовые моменты в деформацию, то нужно пользоваться индуктивными, пьезоэлектрическими, тензорезисторными и вибрационно-частотными датчиками сопротивлений.
Когда будет создаваться силовой момент, то датчик тут же будет деформироваться, а токи моста сопротивлений будут меняться. У электрических сигналов силы всегда пропорциональны деформациям элементов, а значит, и силам воздействий. При помощи второго датчика будет усиливаться сигнал, а показатели будут записываться для следующей обработки.
Принцип работы тормозного измерителя силы основан на поглощении мощностей обследуемых агрегатов. Приборы такого типа отличаются конструктивными решениями, то есть могут быть установлены в тормоза разных видов. Это могут быть гидравлические тормоза Прони или электромагнитные, а с помощью двигателей определяется мощность. Во время работы происходит воздействие на вал, и вращательными усилиями или крутящими моментами происходит измерение прибором. Наиболее часто измеряется скорость вращений валов при помощи тахометра.
В приборах трансмиссионного типа установлено устройство – тензодатчик. Он тесно связан с приводным валом, с его же помощью происходит и измерение деформаций кручений. Деформации меняют электрические сопротивления на тензодатчике. Наиболее часто такими приборами пользуются на судовых двигателях.
Описание прибора
Второе название этого агрегата – силомер. Он представляет собой контрольно-измерительный прибор, который предназначен для измерения силы в Ньютонах (Н). Конструкция стандартного оборудования проста и состоит из двух основных элементов: силового звена и отсчетного элемента. Принцип работы такого механизма основывается на том, что усилие, осуществляемое силовым устройством, производит определенную деформацию, которая дальше передается на отсчетный датчик и выводится в качестве результата измерения. Данное приспособление знакомо даже человеку далекому от производственного процесса. Его можно было видеть в школе на уроках физики, в больнице при измерении силы и уровня работоспособности человека. Довольно часто их применяют в быту для определения усилия дверей, которые работают автоматически.
Разновидностей силомеров существует много. В первую очередь они отличаются функциональной принадлежностью, конструкцией, принципом действия и диапазоном измерения силы.
Первыми приборами для измерения силы стали весы, первое изображение которых было напечатано в 1726 году. Около 1830 года Сальтер предложил более удобное устройство: для измерения силы в нём использовалась пружина, которая растягивалась грузом. Ещё раньше Ренье изобрёл динамометр с циферблатом, в которoм использовалась кольцеобразно замкнутая пружина. Более поздними изобретениями являются нажим Прони и динамометры Томсона, Геффнер-Альтенека, Броуна и Межи.
Ссылки
Динамометр:
Медиафайлы на Викискладе
- Динамометр // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Динамометр в БСЭ
- Динамометр в Сельскохозяйственной Энциклопедии
| Измерительные приборы | |
| |
| Микрометры |
|
Виды динамометров
В основе конструкции любого динамометра лежат силовая и отсчетная составляющие. Прикладывая усилие для деформации силовой части, человек может видеть на отсчетном устройстве результат, измеряемый в международных единицах измерения силы – Ньютонах (Н).
Среди наиболее часто используемых динамометров по силовым составляющим различают:
- механический пружинный (силовая составляющая – пружина);
- механический рычажный (усилие передается с помощью рычага);
- гидравлический (сила измеряется количеством выдавленной из гидроцилиндра жидкости);
- электронный (система датчиков, фиксирующая преобразованную в электрический сигнал силу).
Результаты, полученные с помощью механических версий измерительного прибора, могут быть неточными и колеблются в зависимости от температуры. Это одни из первых версий устройств, которые практически не изменились после многочисленных модернизаций.
Электрический динамометр – наиболее совершенный, компактный и точный современный измерительный прибор.
Вариативность зависит от типа датчика, но принцип работы у всех моделей один и тот же: приложенное усилие деформирует датчик, провоцируя тем самым повышение его сопротивления. Меняется ток – меняются показания, снимаемые считывающей их составляющей.
По назначению различают динамометры:
Ручной или кистевой — предназначен для измерения силы пальцев рук. Встречаются механические и электронные варианты.
Применение динамометров
На практике динамометры применяются не только для того, чтобы с их помощью измерять силу тяжести, но и для того, чтобы определять значения других сил (трения, упругости и т.п.). К примеру, сейчас эти приборы применяют для того, чтобы измерять силу различных мышечных групп человека. Одной из разновидностей такого рода устройств являются, к примеру, силометры. С их помощью измеряется мускульная сила руки при сжатии ее в кулак.
Динамометры находят широкое применение и тогда, когда необходимо измерять такие показатели, как тяговые усилия локомотивов, тягачей, тракторов, речных, морских буксиров и прочей техники подобного назначения. Для этого применяются специализированные тяговые динамометры. Их главной отличительной особенностью является то, что с их помощью можно измерять такие тяговые усилия, которые составляют до нескольких десятков тысяч ньютонов.
Если говорить о применении динамометров в повседневной жизни, то эти приборы используются для того, чтобы измерять силу сжатия створок различных закрывающихся в автоматическом режиме устройств (например, дверей вагонов метро, грузовых и пассажирских лифтов, гаражных ворот и т.п.). Необходимо особо отметить, что применение таких систем с использованием динамометров предполагает точную их юстировку и своевременное, тщательное техническое обслуживание.
Отличия станового от кистевого динамометра
Каждый спортсмен должен знать отличительные черты кистевого динамометра от станового. Самое главное отличие заключается в его целевом использовании. Давайте далее подробнее разберемся об этом.
Изначально поговорим о становом динамометре. Этот материал представляет собой напольное оборудование, расположенное на опорной лапе размер которого будет составлять 300 на 200 мм.
- В нём будет находиться две ручки, которые расположены в верхней части. Они двигаются в стороны.
- Этот товар позволяет фиксировать верхние конечности.
- Теперь поговорим о кистевом динамометре. Данная модель имеет продолговатую ручку.
- Её нужно полностью обхватывать пальцами, причем она должна полностью поместиться в ладони, когда начинаете сжимать её.
- Вверху этого аппарата находится циферблат, на котором можно увидеть результат.
Процедуру нужно выполнять сначала на правой руке, а затем на левой. Это нужно соблюдать согласно инструкции тестирования иначе получиться не верный результат.
Виды приборов
Есть разные виды устройств, осуществляющих измерение силы. Они отличаются:
- по предельному усилию – от долей ньютона (нескольких грамм) до десятков меганьютонов (тысяч тонн);
- по типу измеряемой нагрузки: тяговые, измеряющие силу, и вращательные, предназначенные для измерения вращающего момента;
- по принципу действия: механические, электрические и гидравлические.
В некоторых приборах применяются сразу несколько типов датчиков, дополняющих друг друга.
Механические (рычажные или пружинные) динамометры
Это самые простые и дешёвые устройства. Точность их зависит от температуры окружающей среды.
В устройстве рычажного типа вместо пружины используется рычаг, деформация которого передаётся на табло. Пример такого устройства –автомобильный динамометрический ключ.
В пружинных приборах усилие передаётся на пружину, которая сжимается или растягивается. Это зависит от направления приложенной силы и конструкции устройства. В свою очередь, пружина передаёт сигнал на датчик и (или) табло, цифровое или стрелочное.
Самым известным прибором такого типа является базарный безмен.
Безмен
Гидравлический динамометр
Принцип действия устройства гидравлического типа основан на измерении количества жидкости, вытесненной из цилиндров.
Приборы такого типа точнее, но дороже и менее надёжны.
Электрический динамометр
Состоит из датчика, который при деформации выдаёт сигнал, усилителя этого сигнала и табло. Приёмником сигнала является упругий элемент – пружина, рычаг или мембрана, передающие усилие на датчик. От типа используемого датчика виды электрических динамометров получили своё название:
- Индуктивные. Действующим элементом этих датчиков является катушка, индуктивное сопротивление которой изменяется при попадании в активную зону металлического, магнитного или других материалов, а также изменении положения сердечника катушки. Эти датчики получили большое распространение из-за простоты и надёжности в работе;
- Емкостный датчик. Представляет собой конденсатор из двух пластин с воздушным зазором между ними. Под воздействием давления зазор меняется, что приводит к изменению ёмкости конденсатора;
- Пьезоэлектрические. Пьезоэлектрический эффект (от греческого πιέζω «пьезо – давлю, сжимаю)» – это появление поляризованного сигнала на диэлектрике при давлении на него. Один из вариантов использования этого эффекта – микрофон;
- Вибрационно-частотные. Внутри этих датчиков находится струна, частота колебаний которой изменяется при изменении натяжения. Так меняется звук струны на гитаре при настройке. Кроме струны, внутри устройства находятся возбудитель, вызывающий колебания, а также приёмник, улавливающий частоту. Преимуществом является высокая точность, не зависящая от длины проводов;
- Тензорезисторные. Название этих датчиков произошло от латинских слов tensus – напряжённый и resisto – сопротивляюсь. Действующим элементом этого датчика является полупроводниковый резистор. Сопротивление этого элемента меняется при деформации.
Ниже изображена схема включения тензорезисторного датчика.
Схема тензометрического датчика: 1 – упругое тяговое звено, 2 – рабочий тензорезистор, 3 – измерительный мост, 4 – усилитель, 5 – регистратор
Одноразовые датчики
Кроме динамометров, рассчитанных на длительную работу, есть приборы, предназначенные для однократного применения. Они разрушаются при использовании. Такие измерители применяются во многих сериях научно-популярного сериала «Разрушителей мифов» (MythBusters).
Виды динамометров
В настоящее время представленный прибор имеет множество различных моделей. Наиболее распространенным среди них является динамометр медицинский ручной, который предназначается для измерения мышечной силы кисти руки. Такой прибор не зря называют медицинским, так как он часто применяется в больницах и поликлиниках, для оснащения медкабинета в санаториях, спортивных учреждениях и школах.
Однако ответом на вопрос о том, что измеряет динамометр, может послужить не только мышечная сила кисти руки. Ведь существуют такие разновидности данного прибора, которые часто используют для аналогичного замера силы мускулатуры ног и туловища, характеризующие степень физического развития того или иного человека.
