Site Loader

Содержание

Механическое напряжение, единицы — Энциклопедия по машиностроению XXL

Механическое напряжение, единицы 10 Михеевой Н. Н. формула 39 Монель-металл 30S Мощность, единицы 10  [c.357]

За единицу механического напряжения в СИ принят паскаль (Па). 1 Па=1 Н/м1  [c.91]

Расчеты выполнены в СИ. В расчетах на прочность используется более удобная внесистемная единица механического напряжения— Н/мм .  [c.3]

Третий э( ект возможен при отсутствии коррозии (У = 0) в стационарном состоянии. Определяется он разностью электрохимических потенциалов, соответствующей единице механического напряжения  [c.134]


Четвертый эффект возникает, когда в стационарном состоянии отсутствует дислокационный ток (п = 0). Величина его характеризует механическое напряжение на единицу разности потенциалов (перенапряжения), т. е. электроосмотическое давление , дислокаций  [c.135]

Так, например, давление (или нормальное, или касательное механическое напряжение) определяется силой, приходящейся на единицу площади поверхности сила в свою очередь — произведением массы на ускорение площадь — произведением двух линейных величин ускорение — производной скорости по времени и скорость — производной перемещения по времени.

Эту цепочку можно выразить следующим рядом размерностей  [c.92]

Механическое напряжение. В тех же единицах, что и давление, измеряется механическое напряжение, в том числе составляющие тензора напряжения твердого тела.  [c.149]

В качестве единицы давления (механического напряжения)  [c.9]

Механизм ЭИ может быть представлен двумя процессами, действующими во времени друг за другом образование в результате электрического пробоя в поверхностном слое твердого тела канала разряда и последующее разрушение твердого тела под действием механических напряжений, возникающих в результате расширения канала разряда при выделении в нем энергии емкостного накопителя. Первая стадия процесса определяет уровень напряжения, при котором реализуется процесс ( рабочее напряжение ). Выбором оптимальных параметров импульсного напряжения и условий пробоя (вид среды, геометрия электродной конструкции) достигаются минимальные градиенты напряжения пробоя.

На второй стадии процесса за счет оптимизации преобразования энергии накопителя в работу разрушения достигается минимальная энергоемкость разрушения материала. Техникоэкономическая эффективность процесса в значительной степени зависит от возможности интенсификации процесса разрушения — достижения высоких объемных показателей разрушения в единицу времени при приемлемых удельных показателях энергоемкости. Последнее может осуществляться как за счет увеличения числа единичных актов разрушения в единицу времени путем повышения частоты подачи  [c.25]

Единицы давления, механического напряжения  [c.15]

Ввиду того, что принятая в международной системе единиц — единица давления (механического напряжения) — 1 ньютон на 1 квадратный метр (я/1 м ), — рекомендуется в технических расчетах применять внесистемную единицу давления бар (бар), равный н/л .  

[c.335]


Когда провод замыкается и механическое напряжение снимается, этот заряд Q становится изолированным и остается электростатическая энергия Q /2 , или d S /2s e на единицу объема. На практике отношение электростатической энергии к механической работе может достигать значения 0,5 (если выбрать подходящий диэлектрический материал).  
[c.209]

Давление механическое напряжение, модуль упругости, разрушающее напряжение Единица СИ —паскаль (Па).  [c.10]

Результатом сдвига зарядов в решетке является электрическая поляризация Р кристалла. Сумма всех электрических моментов поляризованных ячеек решетки кристалла в единице объема оказывается в широких пределах пропорциональной механическому напряжению а, действующему в кристалле. Направления поляризации и механического напряжения могут совпадать, а могут и не совпадать. Механические напряжения, вызывающие пьезоэффект, могут иметь как характер растяжения (сжатия), так и сдвига. Соотношение между абсолютными величинами Р и а можно записать так  [c.75]

В результате формула размерности приобрела вид, в котором трудно усмотреть наличие связи с основными величинами.

Действительно, вряд ли можно найти разумную трактовку наличия в размерности таких сугубо статических величин, как давление и механическое напряжение, а также стоящей в знаменателе формулы второй степени размерности времени. И уж, конечно, никаких конкретных представлений не вызывают формулы размерности электрических единиц в системе СГС, в которых символы размерности основных единиц стоят а дробных степенях. В процессе образования размерности производной величины, при определении размерностей промежуточных величин, показатели степени складываются, вычитаются, некоторые обращаются в нуль, так что в итоге формула может приобрести довольно причудливый вид. Для примера приведем размерность емкости в Международной системе единиц  
[c.74]

В системных и соответствующих кратных и дольных единицах давления измеряется также всякое механическое напряжение.  [c.121]

Наименование единицы давления и механического напряжения — паскаль (Па) было принято на XIV Генеральной конференции по мерам и весам (1971 г. ).  [c.37]

Нормальное механическое напряжение. Подставив в формулу (7.27) F=l дин, 5 = 1 см , найдем единицу напряжения  

[c.158]

Килограмм-сила на квадратный миллиметр (кгс/мм ) ( ) — единица механического напряжения, равная напряжению, возникающему в однородной проволоке с постоянным поперечным сечением 1 мм под действием силы 1 кгс, равномерно распределенной по сечению. 1 кгс/мм = =9,80665-10 Па (точно).  [c.204]

В недеформированном теле все его части находятся в механическом равновесии друг с другом. Это значит, что если выделить внутри тела какой-нибудь объем, то равнодействующая всех сил, действующих на этот объем со стороны других частей тела, равна нулю. При деформировании же тело выводится из состояния равновесия, в результате чего в нем возникают упругие силы, обусловленные межмолекулярным взаимодействием. Радиус действия молекулярных сил имеет величину порядка расстояния между молекулами, поэтому в теории упругости сплошной среды он должен считаться равным нулю.

Таким образом, возникающие при деформации внутренние силы действуют на выделенный объем тела со стороны окружающих его частей только непосредственно через поверхность этого объема, т. е. являются поверхностными силами, которые мы в дальнейшем и будем рассматривать, отвлекаясь от объемных сил типа силы тяжести. Поверхностные силы пропорциональны площади поверхности, на которой они действуют. Сила, отнесенная к единице площади, называется механическим напряжением.  
[c.15]

При проведении визуального и измерительного контроля осматриваются как наружные, так и внутренние поверхности корпусных деталей, а также те детали, сборочные единицы и места, где вероятнее всего максимальный износ и возможны механические повреждения или усталостные явления, в том числе застойные зоны, места скопления влаги и коррозийных продуктов, места изменения направления потоков, сварные швы и околошовные зоны (наличие подрезов, непроваров, свищей), зоны входных и выходных патрубков, резьбы втулок, штоков и маховиков (износ витков, сколы резьбы), хвостовики штоков и проушины дисков (клиньев) у задвижек, зоны уплотнения штоков (коробки сальников), уплотнительные поверхности узла затвора (седел, дисков, клиньев, золотников, плунжеров и т.

д.) на наличие раковин, трещин, следов эрозии, коррозии, кавитационного износа крепежные и соединительные детали арматуры (шпильки, болты, гайки), прокладки и поверхности уплотнения в местах сочленения сборочных единиц арматуры, внутренние поверхности корпусных деталей, подверженные кавитации, коррозии или эрозии места возможной концентрации механических напряжений. Проверяются размеры изнашиваемых деталей и зазоры между подвижными сопрягаемыми деталями. Измеряются также толщины стенок патрубков, корпусов, размеры резьбы. Замер производится в местах, где возможно утонение вследствие коррозийного, эрозионного или кавитационного разрушений.  
[c.248]


С 1 января 1963 г. введен в действие ГОСТ 9867—61 Международная система единиц , который рекомендует предпочтительное применение Международной системы единиц (СИ). По этой системе основной единицей длины является метр м), массы — килограмм кг), времени — секунда сек), силы электрического тока — ампер (а), термодинамической температуры — градусы по шкале Кельвина (° КК силы света — св. Производная единица силы — ньютон (н) — равна силе, которая гелу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/сек . В качестве единицы давления (механического напряжения) принимается давление в 1 я на 1 н м ).  
[c.4]

Прочность материалов характеризуют пределами прочности при растяжении (сГр), сжатии (а , изгибе (ст ). Для металлов все три предела прочности близки, но для диэлектриков могут сильно отличаться (Ор, а ). Пределы прочности измеряются в единицах механического напряжения — паскалях (Па).  [c.156]

За единицу давления (механического напряжения) в новой системе единиц принимается давление в 1 ньютон на 1 квадратный метр (н/м )  [c.4]

За единицу давления (механического напряжения) принят ньютон на квадратный метр (н1м ).  [c.6]

Экспериментальный анализ прочностных свойств элементов конструкций целиком основан на определении величины и характера распределения механических напряжений в деталях, воспринимающих нагрузки. Непосредственное измерение местных (а не средних) напряжений в реальных сложных конструкциях осуществить невозможно, потому что, по определению, напряжение представляет собой производную величину, вычисляемую через отношение действующей силы к единице площади сечения, перпендикулярного действию силы. Поэтому значения напряжений определяются обычно путем измерения деформаций и последующего вычисления искомых напряжений на основании известного соотношения между этими величинами.  [c.253]

Применяемые здесь единицы измерения силы, давления (механического напряжения), работы и мощности можно перевести в единицы измерения Международной системы единиц (СИ) путем следующих пересчетных значений  [c.22]

С 1 января 1963 г. в качестве единицы силы предпочтительно применять ньютон (н), равный 0,101972 кГ, в качестве единицы давления (механического напряжения) — ньютон на 1 (н м ).  [c.127]

Особенностью ММ на м и к р о у р о в н е является отражение физических процессов, протекающих в непрерывных пространстве и времени. Типичные ММ на микроуровне — дифференциальные уравнения в частных производных (ДУЧП). В них независимыми переменными являются пространственные координаты и время. С помощью этих уравнений рассчитываются поля механических напряжений и деформаций, электрических потенциалов, давлений, температур и т. п. Возможности применения ММ в виде ДУЧП ограничены отдельными деталями, попытки анализировать с их помощью процессы в многокомпонентных средах, сборочных единицах, электронных схемах не могут быть успешными из-за чрезмерного роста затрат машинного времени и памяти.  [c.38]

Предлагаемый здесь впервые показатель а, определяющий стойкость к коррозии под механическим напряжением, является важнейшей характеристикой металла, легко определяемой экспериментально. Единица измерения его — В/мПа, Если этот показатель мал, мало будет и произведение ао, т. е. металл не склонен к растерескиванию.  [c.66]

ТЕКУЧЕСТЬ пластически деформировал ься под действием механических напряжений — величина, обратная вязкости) ТЕЛО [ -макроскопическая система, размеры которой во много раз превышают расстояния между составляющими ее молекулами абсолютно (твердое сохраняет постоянство расстояний между любыми точками этого тела черное полностью поглощает все падающие на него электромагнитные волны) аморфное не имеет правильного, периодического расположения составляющих его микрочастиц анизотропное обладает неодинаковыми свойствами по разным направлениям изотропное обладает одинаковыми свойствами по всем направлениям кpи тaллIr — кoe -твердое тело, строение которого имеет дальний порядок рабочее—термодинамическая система, используемая в тепловой машине для получения работы серое обладает коэффициентом поглощения меньше единицы, не зависящим от длины волны излучения и от абсолютной температуры твердое — агрегатное состояние  [c. 280]

Эта зависимость связана пьезомодулем dih, который является козффициентом пропорциональности между злектрическим зарядом, возникающим назлектродахпье-зозлемента, и механическим напряжением. Численно пьезомодуль равен заряду, возникающему на единице поверхности пьезозлектрика при приложении к нему единицы давления. Пьезомодуль в зависимости от направления злектрической оси и действия силы обозначают буквой с индексами, например du, и т. д. Для пьезоэлектриков с различной структурой практическое значение имеют три модуля 31—связывает заряд, возникающий под действием силы в направлении, перпендикулярном направлению поля поляризации — то же, под действием силы, совпадающей с направлением поляризации dis — связывает заряд, возникающий под действием механических напряжений сдвига.  [c.196]

Единицей силы служил стен, равный 10 ньютонов, единицей механического напряжения — пьеза, равная 1 стену на 1 квадратный метр, единицей работы — килоджоуль, единицей мощности — киловатт. Система МТС предназначалась исключительно для механических измерений. Ее распространение на электрические единицы потребовало бы применения килоампера, вольта, миллиома или ампера, киловольта, килоома.  [c.26]


При приложении электрического напряже1Игя к слою нематического ЖК с отрииатсльгго анизотропией диэлектрической проницаемости, обла- ающего достаточной электропроводностью (10- —10- Ом- -см ), он с некоторого порогового значения напряжения теряет механическое равновесие, т. е. в слое возникает макроскопическое движение молекул, переходящее в турбулентное [19J. Оно обусловлено взаимодействием внешнего электрического поля с объемными зарядами, образующимися в жидкости в результате анизотропии ее проводимости Преломление световых лучей на градиентах показателя преломления в перемешивающемся слое Жидкого Кристалла и приводит к их интенсивному рассеянию, вследствие чего этот эффект получил название динамического рассеяния света. Он характеризуется низкими упразляго-щими напряжениями (единицы вольт) и достаточным оптическим контрастом, а также удобен в условиях хорошей освещенности. Время релаксации ЖК. к исходному прозрачному состоянию после выключения напряжения составляет обычно десятки и сотни  [c.35]

Кристаллы иногда подразделяются на дезориентированные субзерна, как это недавно доказали Коллонг и Сифферлен [11] для закиси железа и окиси меди СигО. Эта субструктура, которую они называют полигональной, образуется, вероятно, в результате того, что в окисных пленках обычно возникают механические напряжения, так как объемное отношение Пиллинга и Бедвортса отличается от единицы (в рассматриваемых примерах оно составляет 1,8—2).  [c.102]

Сторонники системы. МКГСС аргументируют свою точку зрения главным образом тем, что одна из основных единиц системы — единица силы возникла как вес эталона и многие измерения силы производятся прямым сравнением с силой притяжения к Земле. Кроме того, механические напряжения в сооружениях, измеренные в единицах СИ, будут выражаться очень большими числами (напомним, что одна атмосфера составляет около 10 единиц СИ).[c.48]

С >четом (1.25) первая формула (1.24) принимает вид = а/ . Таким образом, людуль Юнга характеризует жесткость стержня по отношению к его продольному растяжению (сжатию) и определяет механическое напряжение, при котором величина деформации должна стать равной единице, т. е. длина стержня изменится в два раза (разумеется, при сохранении справедливости закона Гука). Значения модуля Юнга Е для некоторых изотропных тел приведены в табл. 2.  [c.26]


Что измеряется в паскалях? Использование конвертера «Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга

Инструкция

Пересчитайте исходную величину давления (Па), если она приведена в мегапаскалях (мПа). Как известно, в одном мегапаскале 1 000 000 паскалей. Допустим, вам необходимо перевести в 3 мегапаскаля, это будет составлять: 3 мПа * 1 000 000 = 3 000 000 Па.

Решение: 1 Па = 0001 Па = 0,001 кПа.

Ответ: 0,001 кПа.

При решении физических задач учтите, что давление может быть задано и в других единицах измерения давления. Особенно часто при измерении давления встречается такая единица как Н/м² ( на метр квадратный). Фактически, эта единица эквивалентна паскалю, так как и является его определением.

Формально, единице давления паскалю (Н/м²) эквивалентна также единица плотности энергии (Дж/м³). Однако с физической точки зрения эти единицы описывают различные . Поэтому не записывайте давление как Дж/м³.

Если в условиях задачи фигурирует множество других физических величин, то паскалей в килопаскали производите в конце решения задачи. Дело в том, что – это системная единица и, если остальные параметры указаны в единицах измерения СИ, то и ответ получится в паскалях (конечно, если определялось давление).

Источники:

  • Килопаскаль, Давление
  • как перевести кпа

В Паскалях измеряется давление, которое воздействует силой F на поверхность, площадь которой S. Иначе говоря, 1 Паскаль (1 Па) — это величина воздействия силы в 1 Ньютон (1 Н) на площадь в 1 м². Но есть иные единицы измерения давления, одна из которых — мегапаскаль. Так как же перевести мегапаскали ?

Вам понадобится

Инструкция

Предварительно надо разобраться с теми единицами измерения давления, которые находятся между паскалем и мегапаскалем. В 1 (МПа) содержится 1000 Килопаскалей (КПа), 10000 Гектопаскалей (ГПа), 1000000 Декапаскалей (ДаПа) и 10000000 Паскалей. Это означает, что для того, чтобы перевести , нужно 10 Па возвести в степень «6» или 1 Па умножить на 10 семь раз.

В первом шаге стало ясно, чтобы прямое действие к переходу от мелких единиц измерения давления к более крупным. Теперь, чтобы произвести обратное, потребуется умножить имеющееся значение в мегапаскалях на 10 семь раз. Иначе говоря, 1 МПа = 10000000 Па.

Для простоты и наглядности можно рассмотреть : в промышленном баллоне с пропаном давление составляет 9,4 МПа. Сколько Паскалей составит это же самое давление?
Решение этой задачи требует вышеуказанного способа: 9,4 МПа * 10000000 = 94000000 Па. (94 Паскалей).
Ответ: в промышленном баллоне давление на его стенки составляет 94000000 Па.

Видео по теме

Обратите внимание

Стоит отметить, что гораздо чаще применяется не классическая единица измерения давления, а так называемые «атмосферы» (атм). 1 атм = 0,1 МПа и 1 МПа = 10 атм. Для рассмотренного выше примера справедливым будет и иной ответ: давление пропана стенки баллона составляет 94 атм.

Также возможно применение других единиц, таких, как:
— 1 бар = 100000 Па
— 1 мм.рт.ст (миллиметр ртутного столба) = 133,332 Па
— 1 м. вод. ст. (метр водного столба) = 9806,65 Па

Полезный совет

Давление обозначается буквой P. Исходя из сведений, данных выше, формула для нахождение давления будет выглядеть так:
P = F/S, где F — сила воздействия на площадь S.
Паскаль — единица измерения, применяемая в системе СИ. В системе СГС («Сантиметр-Грамм-Секунда») давление измеряется в г/(см*с²).

Источники:

  • как перевести из мегапаскалей в паскали

А точнее, в килограмм-силах, измеряется сила в системе МКГСС (сокращение от «Метр, КилоГрамм-Сила, Секунда»). Этот набор стандартов единиц измерения сегодня применяется редко, так как вытеснен другой международной системой — СИ. В ней для измерения силы предназначены другие единицы, называемые Ньютонами, поэтому иногда приходится прибегать к конвертации значений из килограмм-сил в Ньютоны и производные от них единицы измерения.

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 паскаль [Па] = 1,01971621297793E-05 килограмм-сила на кв. сантиметр [кгс/см²]

Исходная величина

Преобразованная величина

паскаль эксапаскаль петапаскаль терапаскаль гигапаскаль мегапаскаль килопаскаль гектопаскаль декапаскаль деципаскаль сантипаскаль миллипаскаль микропаскаль нанопаскаль пикопаскаль фемтопаскаль аттопаскаль ньютон на кв. метр ньютон на кв. сантиметр ньютон на кв. миллиметр килоньютон на кв. метр бар миллибар микробар дина на кв. сантиметр килограмм-сила на кв. метр килограмм-сила на кв. сантиметр килограмм-сила на кв. миллиметр грамм-сила на кв. сантиметр тонна-сила (кор.) на кв. фут тонна-сила (кор.) на кв. дюйм тонна-сила (дл.) на кв. фут тонна-сила (дл.) на кв. дюйм килофунт-сила на кв. дюйм килофунт-сила на кв. дюйм фунт-сила на кв. фут фунт-сила на кв. дюйм psi паундаль на кв. фут торр сантиметр ртутного столба (0°C) миллиметр ртутного столба (0°C) дюйм ртутного столба (32°F) дюйм ртутного столба (60°F) сантиметр вод. столба (4°C) мм вод. столба (4°C) дюйм вод. столба (4°C) фут водяного столба (4°C) дюйм водяного столба (60°F) фут водяного столба (60°F) техническая атмосфера физическая атмосфера децибар стен на квадратный метр пьеза бария (барий) Планковское давление метр морской воды фут морской воды (при 15°С) метр вод. столба (4°C)

Массовая концентрация в растворе

Избранная статья

Повышенное давление нередко используют во время приготовления пищи, и в этой статье мы поговорим о том, какое давление используется во время заваривания кофе. Мы рассмотрим технику эспрессо, при которой кофе готовят с помощью горячей воды под давлением. Вначале мы поговорим о приготовлении кофе в общем, о том, какие вещества получают из кофейных зерен в процессе приготовления, и о разных методах приготовления кофе. После этого мы подробно обсудим роль давления в приготовлении эспрессо, а также увидим, как другие переменные влияют на вкус кофе.

Кофе

Люди наслаждаются кофе по крайней мере с пятнадцатого века, а может даже и раньше, хотя у нас нет точных данных о более раннем приготовлении кофе. Историки утверждают, что первыми пить кофе начали жители Эфиопии, и что оттуда этот напиток распространился в Йемен и другие соседние страны, а из этих стран уже попал в Европу. По некоторым данным мусульмане-суфии использовали кофе в религиозных обрядах. На протяжении многих лет в арабском мире кофе был запрещен консервативными представителями исламского духовенства из-за его необычных свойств, но в конце концов этот запрет смягчили. Церковь в Европе тоже некоторое время не одобряла кофе по причине его популярности в мусульманском мире, но вскоре смирилась с растущей популярностью этого напитка в Европе. С тех пор кофе популярен по всему миру. Вероятно кофе — это первое, что придет вам на ум, если вы подумаете о типичном утре. Так что же такое кофе, как его готовить, и за что мы его так любим?

Кофейные зерна — это косточки ягод растения семейства мареновые (Rubiaceae ). В этом семействе много разнообразных видов растений, но наиболее широко используемые для приготовления кофе — это аравийское Coffea Arabica (сорт арабика) и конголезское Coffea canephora кофейное дерево (сорт робуста), причем сорт арабика более популярен. В английском языке кофейные ягоды иногда называют вишенками за их цвет и форму, но они не имеют никакого отношения к дереву вишни. Вначале кофейные зерна подвергают тепловой обработке, то есть жарят, а после этого из них готовят кофе, и во время этих процессов происходит экстракция различных веществ, включая ароматические масла и твердые частицы. Эти вещества создают особый вкус и аромат кофе и дают ему бодрящие свойства.

Насколько нам известно, одним из первых способов приготовления кофе было кипячение кофейных зерен в воде. Пробуя разные способы приготовления, люди заметили, что если кофе слишком долго находится в контакте с горячей водой, то напиток приобретает горечь, а если, наоборот, кофе варили недостаточно долго, то он кислый. Поэтому были разработаны различные способы приготовления, обеспечивающие наилучшую экстракцию. Пробуя разные методы приготовления бармены в кофейнях заметили, что давление улучшает процесс приготовления и вкус готового напитка, и так родилась техника эспрессо.

На протяжении столетий кофе готовили разными способами, и всё, что мы знаем о приготовлении кофе — это плоды сотен лет экспериментов на кухне. Именно благодаря этим экспериментам любители кофе определили оптимальную температуру, время обжарки и приготовления кофе, размер помола, и использование давления в процессе приготовления.

Вещества, которые получают методом экстракции из кофейных зерен в процессе приготовления

Вкус кофе и его особые свойства зависят от химических веществ, которые получают во время экстракции в процессе обжаривания кофейных зерен и приготовления самого кофе. В этом разделе поговорим об основных веществах и о том, как разные методы приготовления влияют на их экстракцию.

Кофеин

Кофеин — одно из основных веществ, получаемых во время экстракции из кофейных зерен. Именно благодаря ему кофе дает тем, кто его пьет, заряд энергии. Кофеин также придает напитку характерную ему горечь. Если кофе готовят, используя технику эспрессо, то по сравнению с другими методами приготовления, из молотого кофе получают больше кофеина. Но это совсем не значит, что если вы выпили одну порцию эспрессо, вы получили бо́льшую дозу кофеина, чем если бы вы выпили чашку кофе, например приготовленную в капельной кофеварке. Ведь порции эспрессо намного меньше по объему, чем порции в больших чашках, в которых подают кофе, приготовленный в капельной кофеварке. Поэтому, несмотря на то что в кофе эспрессо концентрация кофеина гораздо больше, общее количество кофеина в порции эспрессо меньше, чем в кофе, приготовленном другими методами, так как эспрессо пьют очень маленькими порциями.

Тригонеллин

Тригонеллин — одно из веществ, придающих кофе его особый насыщенный аромат карамели. Вкус получают не во время приготовления непосредственно из тригонеллина, а во время обжаривания кофейных зерен. Благодаря тепловой обработке тригонеллин распадается на ароматические вещества, которые называются пиридинами.

Кислоты

Кофе содержит кислоты. Вероятно, вы это уже заметили, если когда-нибудь наливали сливки в кофе эспрессо, и они сворачивались. Три основных кислоты в кофе — лимонная, хинная, и яблочная. В кофе есть и другие кислоты, но в очень маленьких количествах.

Хинная кислота делает кофе кислым, если его в течение продолжительного времени держат при температуре более 80 °С, например если его оставили в кофейнике с подогревом.

Яблочная кислота дает кофе нотки яблока и груши и улучшает его вкус. Она также придает кофе сладости.

Некоторые другие кислоты, которые попадают благодаря экстракции в готовый напиток, это ортофосфорная кислота, которая дает кофе фруктовые нотки, уксусная кислота, дающая нотки лайма, и винная кислота, дающая кофе вкус винограда.

Углеводы

Кофе содержит ряд углеводов, которые делают кофе сладким. Вероятно, до этого вы даже не замечали, что кофе на самом деле немного сладкий, особенно если вы думаете о кофе как о горьком напитке. Но сладость в нем есть, и заметить её можно с практикой, особенно если вы пьете эспрессо хорошего качества, сваренный человеком, который знает как правильно готовить кофе. Коричневый цвет жареного кофе — тоже благодаря углеводам. При тепловой обработке кофейные зерна меняют цвет с зеленого на коричневый, так как в углеводах под воздействием температуры происходит реакция Майяра. Цвет румяного хлеба, жареного мяса, овощей, и других продуктов — тоже результат этой реакции.

Сбалансированная экстракция всех этих и некоторых других компонентов и дает разнообразные и уникальные вариации вкуса и аромата кофе, которые мы так любим. Ниже мы рассмотрим ряд методов по достижению сбалансированного вкуса. Стоит отметить, что концентрация каждого вещества зависит от его содержания в кофейных зернах. Это содержание зависит, в свою очередь, от почвы и других факторов, связанных с условиями выращивания кофейного дерева.

Порядок приготовления эспрессо

Техника приготовления кофе эспрессо включает следующие шаги:

  • Обжаривание кофейных зерен.
  • Помол зерен.
  • Дозировка кофе.
  • Засыпание молотого кофе в корзину портафильтра.
  • Трамбовка кофе в портафильтре. Этот шаг включает также разбивание комков и разравнивание кофе внутри корзины портафильтра.
  • Предварительное смачивание, которое возможно только в некоторых кофеварках эспрессо.
  • Экстракция кофе эспрессо. По-английски этот процесс называется также вытягиванием, так как в ранних ручных кофеварках эспрессо бариста тянул ручку, чтобы получить порцию эспрессо.

В этой статье обратим особое внимание на этапы приготовления эспрессо, связанные с использованием давления, включая трамбовку, предварительное смачивание и само заваривание кофе.

Трамбовка

Во время приготовления порции эспрессо воду под давлением пропускают через портафильтр. При этом из молотого кофе экстрагируются вещества, которые дают напитку его свойства и вкус. Если таблетка кофе в портафильтре не утрамбована однородно, то вода потечет через точки наименьшего сопротивления. Кофе в этих точках будет слишком сильно экстрагирован, в то время как в других местах он будет, наоборот, недостаточно экстрагирован. Это плохо отразится на вкусе кофе. Чтобы избежать этой проблемы, в кофе разрыхляют комки и после этого трамбуют или, как теперь говорят, темпируют (от англ. tamping — трамбовать) его специальным приспособлением, называемым темпером.

Существует несколько способов избавиться от зон наименьшего сопротивления в молотом кофе. Один метод, называемый техникой распределения Вейса , используют, чтобы раздробить комки, образующиеся из-за масел, которые кофе выделяет во время помола. Делают это следующим образом:

  • Добавьте кофе в портафильтр;
  • Воспользуйтесь импровизированной воронкой для корзины портафильтра, чтобы при размешивании кофе не высыпался. Для этого можно присоединить к портафильтру стаканчик от йогурта или пластмассовую бутылку от сока с отрезанным дном;
  • Хорошо перемешайте молотый кофе тонкой палочкой, например китайской палочкой для еды или тонким деревянным шампуром;
  • Постучите по краям пластмассовой насадки, чтобы вернуть весь кофе назад в корзину портафильтра.
  • Следующий шаг — это непосредственно трамбовка.

Трамбовка — это процесс равномерного уплотнения кофейной таблетки. Давление, оказываемое темпером на молотый кофе, должно быть достаточным для формирования плотной таблетки, которая задерживает поток воды под давлением. Каким именно должно быть давление — обычно определяют методом экспериментирования с разными величинами давления. Вначале можно попробовать рекомендованные значения для давления, а потом уже экспериментировать, наблюдая, как изменение давления влияет на вкус готового напитка, и в каких концентрациях экстрагируется каждый компонент при определенном давлении. Обычно в литературе для любителей кофе эспрессо рекомендуют следующее:

  • Начните трамбовать кофе, прилагая давление около 2 кг.
  • Продолжите трамбовку, прилагая давление в 14 кг.

Некоторые специалисты рекомендуют вначале воспользоваться весами или темпером с динамометром (профессиональное, читай: дорогое решение), чтобы точно знать, что трамбовка выполнена при правильном давлении, и чтобы почувствовать с какой силой необходимо производить трамбовку. Чтобы приложить равномерное давление по поверхности таблетки кофе, важно использовать темпер одного диаметра с корзиной портафильтра. Обычно сложно аккуратно утрамбовать кофе, используя стандартный пластмассовый темпер, поставляемый с некоторыми кофеварками эспрессо, так как его трудно удержать перпендикулярно к поверхности кофе, и к тому же нередко его диаметр слишком мал, и давление неравномерно. Лучше всего использовать металлический темпер, диаметр которого лишь чуть-чуть меньше диаметра фильтра.

Давление в кофеварках эспрессо

Как и предполагает их название, кофеварки эспрессо предназначены именно для приготовления кофе эспрессо. Существует множество способов экстрагировать различные ароматические вещества из кофейных зерен для приготовления этого напитка, начиная с приготовления на плите в джезве или кастрюльке и с капельных и фильтровых кофеварок, и заканчивая пропусканием горячей воды под давлением через таблетку кофе, как это делает кофеварка эспрессо. Давление в кофеварках имеет очень большое значение. В более дорогих кофеварках установлены измерители давления (манометры), а в кофеварках без манометров любители нередко устанавливают самодельные манометры.

Чтобы приготовить вкусный эспрессо, необходимо получить методом экстракции достаточное количество твердых компонентов и ароматических масел (иначе кофе будет водянистым и кислым) но очень важно не переусердствовать (или кофе получится слишком горьким). Насколько параметры, такие как температура и давление, влияют на вкус конечного продукта, зависит от качества кофейных зерен и от того, как хорошо они обжарены. Техника эспрессо обычно экстрагирует больше кислот из легких обжарок, поэтому для эспрессо обычно используют темные обжарки. Легкие обжарки чаще используют в капельных кофеварках.

Обычно как в домашних, так и в коммерческих кофеварках, используется давление 9–10 бар. Один бар равен атмосферному давлению на уровне моря. Некоторые специалисты советуют разнообразить давление во время приготовления. Итальянский национальный институт эспрессо советует использовать давление около 9±1 бар или 131±15 фунтов на квадратный дюйм.

Параметры, влияющие на приготовление кофе

Хотя в этой статье мы говорим в основном о давлении, стоит упомянуть и другие параметры, также влияющие на вкус готового кофе. Мы также обсудим как выбор этих параметров зависит от метода приготовления кофе.

Температура

Температура приготовления кофе варьируется в пределах 85–93 °С, в зависимости от способа приготовления. Если эта температура ниже, чем следует, то ароматические компоненты не экстрагируются в достаточном количестве. Если температура выше чем нужно, то экстрагируются горькие компоненты. Температура в кофеварках эспрессо обычно не регулируется и её нельзя изменить, но следует быть осторожным с температурой при использовании других методов приготовления, особенно тех, при которых кофе легко перегреть.

Помол

Предварительное смачивание

В некоторых дорогих кофеварках эспрессо есть возможность предварительного смачивания молотого кофе во время приготовления кофе. Используют этот режим потому, что считается, что увеличение времени, в течение которого кофе находится в контакте с водой, улучшает вкус и аромат во время экстракции. Конечно, мы могли бы просто увеличить время, в течение которого вода проходит через портафильтр. При этом увеличится количество воды, которая протекает через портафильтр, но это приведет к уменьшению концентрации кофе, так как количество молотого кофе остается прежним. С другой стороны, в процессе предварительного смачивания, которое происходит при низком давлении, количество воды почти не увеличивается, зато вода находится в контакте с кофе дольше, что улучшает вкус готового напитка.

Время приготовления

При приготовлении эспрессо очень важно правильно выбрать время, чтобы не переварить или не недоварить кофе. Можно ориентироваться по следующим параметрам:

  • Найдите оптимальный цвет, при котором вам больше всего нравится вкус кофе. Для этого можно экспериментировать, останавливая экстракцию на разных стадиях, пока вы не приготовите кофе, который вам понравится.
  • Измерьте, сколько времени нужно, чтобы приготовить кофе этого цвета. Это время должно быть от 25 до 35 секунд, и если оно отличается, то необходимо изменить помол.
  • Если время менее 25 секунд, то помол слишком грубый и его необходимо сделать тоньше.
  • Если время больше 35 секунд, то помол, наоборот, слишком тонкий, и его необходимо сделать более грубым.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Паскаль (единица СИ) — Паскаль (обозначение: Па, Pa) единица измерения давления (механического напряжения) в СИ. Паскаль равен давлению (механическому напряжению), вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности… … Википедия

Паскаль (единица давления) — Паскаль (обозначение: Па, Pa) единица измерения давления (механического напряжения) в СИ. Паскаль равен давлению (механическому напряжению), вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности… … Википедия

Единица измерения Сименс — Сименс (обозначение: См, S) единица измерения электрической проводимости в системе СИ, величина обратная ому. До Второй мировой войны (в СССР до 1960 х годов) сименсом называлась единица электрического сопротивления, соответсвующая сопротивлению … Википедия

Зиверт (единица измерения) — Зиверт (обозначение: Зв, Sv) единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ), используется с 1979 г. 1 зиверт это количество энергии, поглощённое килограммом… … Википедия

Беккерель (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Беккерель. Беккерель (обозначение: Бк, Bq) единица измерения активности радиоактивного источника в Международной системе единиц (СИ). Один беккерель определяется как активность источника, в… … Википедия

Ньютон (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Ньютон. Ньютон (обозначение: Н) единица измерения силы в Международной системе единиц (СИ). Принятое международное название newton (обозначение: N). Ньютон производная единица. Исходя из второго… … Википедия

Сименс (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Сименс. Сименс (русское обозначение: См; международное обозначение: S) единица измерения электрической проводимости в Международной системе единиц (СИ), величина обратная ому. Через другие… … Википедия

Тесла (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Тесла. Тесла (русское обозначение: Тл; международное обозначение: T) единица измерения индукции магнитного поля в Международной системе единиц (СИ), численно равная индукции такого… … Википедия

Грей (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Грей. Грей (обозначение: Гр, Gy) единица измерения поглощённой дозы ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ). Поглощённая доза равна одному грею, если в результате… … Википедия

Давление — это величина, которая равна силе, действующей строго перпендикулярно на единицу площади поверхности. Рассчитывается по формуле: P = F/S . Международная система исчисления предполагает измерение такой величины в паскалях (1 Па равен силе в 1 ньютон на площадь 1 квадратный метр, Н/м2). Но поскольку это достаточно малое давление, то измерения чаще указываются в кПа или МПа . В различных отраслях принято использовать свои системы исчисления, в автомобильной, давления может измеряться : в барах , атмосферах , килограммах силы на см² (техническая атмосфера), мега паскалях или фунтах на квадратный дюйм (psi).

Для быстрого перевода единиц измерения следует ориентироваться на такое взаимоотношение значений друг к другу:

1 МПа = 10 бар;

100 кПа = 1 bar;

1 бар ≈ 1 атм;

3 атм = 44 psi;

1 PSI ≈ 0.07 кгс/см²;

1 кгс/см² = 1 at.

Таблица соотношения единиц измерения давления
Величина МПа бар атм кгс/см2 psi at
1 МПа 1 10 9,8692 10,197 145,04 10.19716
1 бар 0,1 1 0,9869 1,0197 14,504 1.019716
1 атм (физическая атмосфера) 0,10133 1,0133 1 1,0333 14,696 1.033227
1 кгс/см2 0,098066 0,98066 0,96784 1 14,223 1
1 PSI (фунт/дюйм²) 0,006894 0,06894 0,068045 0,070307 1 0.070308
1 at (техническая атмосфера) 0. 098066 0.980665 0.96784 1 14.223 1

Зачем нужен калькулятор перевода единиц давления

Онлайн калькулятор позволит быстро и точно перевести значения из одних единиц измерения давления в другие. Такая конвертация может пригодятся автовладельцам при замере компрессии в двигателе, при проверке давления в топливной магистрали, накачке шин до требуемого значения (очень часто приходится перевести PSI в атмосферы или МПа в бар при проверке давления), заправке кондиционера фреоном. Поскольку, шкала на манометре может быть в одной системе исчисления, а в инструкции совсем в другой, то нередко возникает потребность перевести бары в килограммы, мегапаскали, килограмм силы на квадратный сантиметр, технические или физические атмосферы. Либо, если нужен результат в английской системе исчисления, то и фунт-силы на квадратный дюйм (lbf in²), дабы точно соответствовать требуемым указаниям.

Как пользоваться online калькулятором

Для того чтобы воспользоваться мгновенным переводом одной величины давления в другую и узнать сколько будет бар в мпа, кгс/см², атм или psi нужно:

  1. В левом списке выбрать единицу измерения, с которой нужно выполнить преобразование;
  2. В правом списке установить единицу, в которую будет выполняется конвертирование;
  3. Сразу после ввода числа в любое из двух полей появляется «результат». Так что можно перевести как с одной величины в другую так и на оборот.

Например, в первое поле было введено число 25, то в зависимости от выбранной единицы, вы подсчитаете сколько это будет баров, атмосфер, мегапаскалей, килограмм силы произведенной на один см² или фунт-сила на квадратный дюйм. Когда же это самое значение было поставлено в другое (правое) поле, то калькулятор посчитает обратное соотношение выбранных физических величин давления.

Датчики и сенсоры онлайн журнал

 

 

Движущиеся частицы: атомы и электроны — являются предметами изучения квантовой механики и теории относительности. Классическая механика исрекомендуется взаимодействия макрообъектов, обладающих определенной массой, зарядом, дипольным моментом и т.д. На многие вопросы классической механики в общем виде ответил Исаак Ньютон (1642–1727), который всегда заявлял, что родился в год смерти Галилея (хотя на самом деле он родился 4 января 1643 года). Ньютон развил идеи Галилея и других замечательных физиков. Его первый закон звучит следующим образом: «Если на тело не действуют никакие внешние силы, оно будет либо находиться в состоянии покоя, либо двигаться с постоянной скоростью по прямой линии». Часто этот закон называют законом инерции. Этот закон иногда трактуется по другому: «При отсутствии внешних сил, действующих на тело, его ускорение а равно нулю».

Если сила приложена к свободному телу (не связанному ни с каким другим телом), оно получает ускорение, направление того совпадает с направлением силы, которая также является векторной величиной. Ньютон обнаружил, что ускорение, полученное телом, всегда прямо пропорционально приложенной силе F и обратно пропорционально массе тела т, которая является скалярной величиной и характеристикой тела. Это название было дано великим швейцарским математиком и физиком Леонардом Эйлером в 1752 году, спустя 65 лет после публикации закона Ньютона [1]. Первый закон является частным случаем второго закона: когда результирующая всех сил, действующих на тело, равна нулю, ускорение тела также равно нулю. Второй закон Ньютона позволил ввести механические единицы. В системе СИ масса (кг), длина (м) и время (с) являются основными единицами (см. Качественные датчики часто используются для детектирования движения и положения объектов (см. главу 7). Коврик у двери, реагирующий на давление приложенное к нему, и пьезоэлектрический кабель также являются примерами качественных сенсоров давления. Методы измерения силы можно разделить на следующие подгруппы: 1. Уравновешивание неизвестной силы силой тяжести тела известной массы 2. Измерение ускорения тела известной массы, к которому приложена неизвестная сила 3. Уравновешивание неизвестной силы электромагнитной силой 4. Преобразование силы в давление жидкости и измерение этого давления 5. Измерение деформации упругого элемента системы, вызванной неизвестной силой В современных датчиках наиболее часто применяется 5 метод, а методы 3 и 4 используются сравнительно редко. В большинстве сенсоров не происходит прямого преобразования силы в электрический сигнал. Для этого обычно требуется несколько промежуточных этапов. Поэтому, как правило, датчики силы являются составными устройствами. таблицу 1.7 главы 1), в то время как сила и ускорение — производными единицами. Единицу измерения силы назвали Ньютон. Сила 1 Н, приложенная к телу массой 1 кг, приводит к появлению ускорения 1 м/с2. В Британской и американской системах единиц основными единицами считаются сила (фунт), длина (фут) и время (с). При этом единица массы определяется как масса, для ускорения той на 1 фут/с2 необходимо приложить силу 1 фунт. Британская единица массы называется слаг. В таблице 9.1 приведены механические единицы. Таблица 9.1. Механические единицы
Система единиц Сила Масса Ускорение
СИ Ньютон (Н) Килограмм (кг) м/с2
Британская Фунт-сила Слаг Фут/с2
Третий закон Ньютона устанавливает принцип взаимодействия между двумя телами: Сила действия равна противодействию или взаимное влияние двух тел друг на друга всегда одинаково, но противоположно направлено. Единицей измерения плотности в системе СИ является кг/м3, а в Британской системе — фунт/фут3. В Приложении приведены плотности некоторых материалов. В системе СИ единица измерения силы является одной из фундаментальных физических величин. Измерение сил проводится и при проведении механических исследований, и в гражданском строительстве, и при взвешивании объектов, и при изготовлении протезов и т.д. При определении давления также требуется измерение силы. Считается, что при работе с твердыми объектами измеряется сила, а при работе с жидкостями и газами определяется давление. Это значит, что сила рассматривается тогда, когда действие приложено к конкретной точке, а давление определяется тогда, когда сила распределена по сравнительно большой площади. Датчики силы можно разделить на два класса: количественные и качественные. Количественные датчики измеряют силу и представляют ее значение в электрических единицах. Примерами таких сенсоров являются динамометрические элементы и тензодатчики. Качественные датчики — это пороговые устройства, чья функция заключается не в количественном определении значения силы, а в детектировании превышения заданного уровня приложенной силы. Примером таких устройств является клавиатура компьютера, каждая клавиша той замыкает соответствующий контакт только при нажатии на нее с определенной силой. к примеру, датчик силы часто представляет собой комбинацию преобразователя сила-перемещение и детектора положения (перемещения). Это может быть простая спиральная пружина, уменьшение длины той х, вызванное приложенной силой сжатия F, будет пропорционально ее коэффициенту упругости. На рис. 9.1 А отображен датчик, состоящий из пружины и детектора перемещений, реализованного на основе линейно регулируемого дифференциального трансформатора (ЛРДТ) (раздел 7.4 главы 7). В линейном диапазоне изменения длины пружины напряжение на выходе ЛРДТ пропорционально приложенной силе. На рис. 9.1Б представлен еще один вариант датчика силы, состоящий из гофрированной мембраны, заполненной жидкостью, непосредственно на которую и действует сила, и датчика давления. Гофрированная мембрана, распределяя силу на входе по поверхности чувственного элемента датчика давления, играет роль преобразователя сила-давление. Рис. 9.1. А — датчик силы с нагружаемой пружиной и ЛРДТ, Б — датчик силы на основе преобразователя давления
.

  Список тем   Назад   Вперед

 

 

Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями.

 

По вопросам размещения статей   пишите на email:

[email protected]

 

 

единица измерения давления

единица измерения давления

На основании полученных данных, был сделан вывод, что этот препарат помогает бороться с гипертонией. Его активные компоненты оказывают положительное влияние на сердечно-сосудистую систему, укрепляя ее и защищая от воздействия негативных факторов. Дополнительно, средство снижает риски развития осложнений и способствует переходу болезни в стойкую стадию ремиссии.

какие лекарства принимать при повышенном нижнем давлении, таблетки от давления вызывает рак
измерение артериального давления норма
определение артериального давления
давление воздуха на стол
препараты повышающие артериальное давление

Паскаль (ньютон на квадратный метр). Бар. Миллиметр ртутного столба (торр). Микрон ртутного столба (10−3 торр). Миллиметр водяного (или водного) столба. Атмосфера. Атмосфера физическая. Атмосфера техническая. Килограмм-сила на квадратный сантиметр, килограмм-сила на квадратный метр. Дина на квадратный сантиметр (бария). Фунт-сила на квадратный дюйм (psi). Пьеза (тонно-сила на квадратный метр, стен на квадратный метр). Перевод единиц давления друг в друга. Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм.ст.; м.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы.ст. ниже. Обратите внимание, тут 2 таблицы и список. Вот еще полезная ссылка: Плотность воды в зависимости от температуры (и другие параметры). Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм.ст.; м.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы.ст. Соотношение единиц измерения давления. Перевод единиц измерения давления. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление. Конвертер величин давления. Классификация манометров. физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. Содержание страницы: Перевод единиц измерения давления онлайн. Единицы измерения. Перевод единиц измерения давления (в табличном виде). Ниже представлена таблица с единицами измерения давления, включающая их названия, обозначения на английском (международном) и русском языках. Также отдельно приведено соотношение между перечисленными единицами. Содержание скрыть. Единицы измерения давления. Соотношение единиц измерения давления. Единицы измерения давления. Единица. Обозначение. Выражение через другие единицы. рус. англ. Перевод давления. Таблицы перевода единиц измерения давления. Мы намеренно не предлагаем Вам воспользоваться автоматическим конвертером для достижения мгновенного результата, но мы предлагаем ознакомиться со справочной информацией, которая, возможно, поможет понимать смысл и механизм перевода единиц измерения давления, и позволит научиться самостоятельно пересчитывать исходные данные в требуемые. Мы убеждены, что такие навыки будут полезнее. Единицы измерения давления или механического напряжения – это величины, применяемые в механике. Предлагаем ознакомиться со справочной информацией, которая поможет перевести исходные данные показателей величины давления в нужные единицы измерения. Атмосфера — это внесистемная единица измерения давления приблизительно равная атмосферному давлению Земли на уровне Мирового океана. Существует два понятия атмосферы для измерения давления: Физическая (атм) — равна давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0° C. 1 атм = 101325 Па. Техническая (ат) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс на площадь 1 см². 1 ат = 98066,5 Па = 1 кгс/см². Единицы измерения — В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Использование термина единица измерения противоречит рекомендациям метрологических Википедия. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН — величины, по определению считающиеся равными единице при измерении других величин такого же рода. За единицу измерения давления принято давление, совершаемое силой в 1 Н на поверхность площадью 1 кв.м. В честь ученого Б.Паскаля единицу давления 1Н/кв.м назвали паскалем. 1Па = 1Н/кв.м. Производные от паскаля единицы измерения: 1 кПа = 1000 Па. 1 гПа = 100 Па. 1 МПа = 1000000 Па. 1 мПа = 0,001 Па. В разных областях, связанных с техникой, используют и такие единицы измерения: мм. рт.ст. — миллиметр ртутного столба (торр). мм.вод.ст. — миллиметр водного столба.

измерение артериального давления норма единица измерения давления

какие лекарства принимать при повышенном нижнем давлении таблетки от давления вызывает рак измерение артериального давления норма определение артериального давления давление воздуха на стол препараты повышающие артериальное давление гипертония шум в голове атмосферное давление на уровне моря

таблетки от высокого давления диуретики при гипертонии и сердечной недостаточности

единица измерения давления определение артериального давления

гипертония шум в голове
атмосферное давление на уровне моря
таблетки от высокого давления
диуретики при гипертонии и сердечной недостаточности
травы понижающие артериальное давление
повышенное давление лечение у мужчин 40

Купила эти таблетка в одной из многочисленных онлайн аптек. Засомневалась в том, что пришлют мне нормальное средство после того, как отправила деньги на указанных аптекой счет. Ждала посылку около месяца, потом долго и безуспешно пыталась связаться с продавцом. В итоге заказала на ресурсе производителя. Принимаю капсулы 3 дня. Эффект уже есть. Исчезли признаки гипертонической болезни, да и показатели тонометра в норме. Я довольна. Дигидропиридиновые антагонисты кальция (нифедипин, амлодипин и т.д.) могут вызывать учащение сердечных сокращений, покраснение кожи, отечность лодыжек и голеней. Эта группа препаратов не назначается при тахиаритмиях и выраженной застойной сердечной недостаточности. Возможно назначение у беременных.

Неделя 11 — Материал для чтения механических напряжений и деформаций — STT 351 —

Механические напряжения и деформации

1.1 Введение

Основной проблемой в машиностроении, особенно в статике, является необходимость измерения деформации в балке из-за

силам, действующим на балку. Деформация — это локализованное изменение размера, которое измеряется с помощью тензодатчика

. Использование тензорезистора приводит к очень небольшому изменению сопротивления, которое невозможно измерить напрямую с помощью измерителя.Для точного измерения этих небольших изменений сопротивления обычно используется мостовая схема Уитстона. Мост Уитстона является внутренним компонентом измерительной системы тензорезистора

.

Другим интересным параметром является инженерное напряжение. Инженерное напряжение практически невозможно измерить напрямую. Однако взаимосвязь между напряжением и деформацией позволяет рассчитать напряжение на основе

измерений деформации.

1.2 Напряжение и деформация

Механические свойства материала влияют на поведение материала при воздействии на него механических

нагрузок. Свойства материала определяются его атомной структурой и производственными процессами

, которые использовались для создания материала.

На рисунке 1 показан образец материала, один конец которого прикреплен к опоре (заштрихованная область), а другой конец свободен

и на него действует растягивающая (вытягивающая) сила F.Образец имеет начальную площадь поперечного сечения A0 (до

прикладываемая сила) и первоначальную длину L0.

Напряжение определяется как сила на единицу площади. На рисунке 1 образец подвергается растягивающему напряжению. Образец

удлиняется, а атомы в материале расходятся. Если бы сила

действовала в противоположном направлении, образец подвергался бы сжимающему напряжению. Сила будет равна

, действующая на сжатие компонента.

Рис. 1. Образец, подвергаемый осевой нагрузке (растягивающей нагрузке).

L

L

A

L

A

L

L

F

L

A

F

F

Концепции и навыки

Механические свойства материала: стресс и штамм

Инженерная напряженная штамма кривая

Закон Hooke и модуль упругости

Введение в испытание на растяжение Instron

Наномеханические испытания на основе усовершенствованных микроэлектромеханических систем: помимо измерения напряжения и деформации

  • Х.Д. Эспиноза, Р.А. Бернал, Т. Филлетер, Смолл 8 , 3233 (2012).

    КАС Статья Google ученый

  • М.А. Хак, Х.Д. Эспиноса, Х. Дж. Ли, , миссис Булл. 35 , 375 (2010).

    Артикул Google ученый

  • М.Дж. Хитч, А.М. Минор, Миссис Бык. 39 , 138 (2014).

    Артикул Google ученый

  • М. Легро, К. Р. Физ . 15 , 224 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • М. Легро, Д. С. Джанола, К.Мотц, Миссис Бык. 35 , 354 (2010).

    КАС Статья Google ученый

  • Р. Рамачандрамурти, Р. Бернал, Х.Д. Эспиноза, ACS Nano 9 , 4675 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • К. Ю., М. Легрос, А.М. Минор, Миссис Бык. 40 , 62 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Ю.Чжу, Т.Х. Chang, J. Micromech. Микроангл. 25 , 21 (2015).

    Google ученый

  • Дж. Качер, Т. Чжу, О.Н. Пьеррон, Д. Спиро, Curr. мнение Твердотельный материал. науч. (2019 г.), https://doi.org/10.1016/j.cossms.2019.03.003.

  • Р.А. Бернал, А. Агай, С. Ли, С. Рю, К. Сон, Дж. К. Хуанг, В. Кай, Х. Эспиноса, Nano Lett. 15 , 139 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Р.Рамачандрамурти, В. Гао, Р. Бернал, Х. Эспиноса, Nano Lett. 16 , 255 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Р. Рамачандрамурти, Ю.М. Ван, А. Агай, Г. Рихтер, В. Кай, Х.Д. Эспиноза, ACS Nano 11 , 4768 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Т. Филетер, Р. Бернал, С. Ли, Х.Д. Эспиноса, Adv. Матер. 23 , 2855 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • Б. Пэн, М. Локасио, П. Запол, С.Ю. Ли, С.Л. Мильке, Г.К. Шац, Х.Д. Эспиноза, , нац. нанотехнологии. 3 , 626 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • М.Ф. Пантано, Р.А. Бернал, Л. Паньотта, Х.Д. Эспиноза, Мекканика 50 , 549 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Р. Бернал, Р. Рамачандрамурти, Х.Д. Espinosa, Ультрамикроскопия 156 , 23 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • T. Sannicolo, M. Lagrange, A. Cabos, C. Celle, JP Simonato, D. Bellet, Small 12 , 6052 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Р.Рамачандрамурти, М. Милан, З.В. Лин, С. Трольер-МакКинстри, А. Корильяно, Х. Эспиноса, Extreme Mech. лат. 20 , 14 (2018).

    Артикул Google ученый

  • T. Zhu, J. Li, A. Samanta, A. Leach, K. Gall, Phys. Преподобный Летт. 100 , 025502 (2008 г.).

    Артикул КАС Google ученый

  • Э. Хоссейнян, М.Легрос, О.Н. Pierron, Nanoscale 8 , 9234 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • S. Gupta, O. Pierron, J. Microelectromech. Сист. 26 , 1082 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • С. Гупта, О.Н. Пьеррон, Экстремальный мех. лат. 8 , 167 (2016).

    Артикул Google ученый

  • р.А. Бернал, Т. Филлетер, Дж.Г. Коннелл, К. Сон, Дж. К. Хуанг, Л. Дж. Лаухон, Х. Д. Эспиноза, Малый 10 , 725 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • А. ван дер Рест, Х. Идрисси, Ф. Генри, А. Фаваш, Д. Шрайверс, Дж. Прост, Дж. П. Раскин, К. Ван Овермир, Т. Пардоен, Acta Mater. 125 , 27 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • В.Passi, U. Bhaskar, T. Pardoen, U. Sodervall, B. Nilsson, G. Petersson, M. Hagberg, J.P. Raskin, J. Microelectromech. Сист. 21 , 822 (2012).

    КАС Статья Google ученый

  • С. Ягнамурти, Б.Л. Boyce, I. Chasiotis, J. Microelectromech. Сист. 24 , 1436 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • стр.Чжан, Л.Л. Ма, Ф.Ф. Фан, З. Цзэн, К. Пэн, П.Е. Лойя, З. Лю, Ю.Дж.Гун, Дж.Н. Чжан, X.X. Чжан, П.М. Аджаян, Т. Чжу, Дж. Лу, , нац. коммун. 5 , 7 (2014).

    Google ученый

  • V. Hatty, H. Kahn, A.H. Heuer, J. Microelectromech. Сист. 17 , 943 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • С. Джадди, М.Coulombier, J.P. Raskin, T. Pardoen, J. Mech. физ. Твердые вещества 123 , 267 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • А. Пино, А.А. Бензерга, Т. Пардоен, Acta Mater . 107 , 424 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • М.П. де Бур, А.Д. Корвин, П.Г. Котула, М.С. Бейкер, Дж. Р. Майкл, Г. Субхаш, М.Дж. Шоу, Acta Mater. 56 , 3313 (2008).

    Артикул КАС Google ученый

  • К. Джонналагадда, Н. Каранджгаокар, И. Хасиотис, Дж. Чи, Д. Перулис, Acta Mater. 58 , 4674 (2010).

    КАС Статья Google ученый

  • Х. Хосокава, А.В. Desai, MA Haque, Thin Solid Films 516 , 6444 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • В. Р. Лэннинг, С. С. Джавейд, К. Л. Muhlstein, Fatigue Fract. англ. Матер. Структура 40 , 1809 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Ф. Момпиу, М. Легро, А. Бо, М. Куломбье, Дж. П. Раскин, Т. Пардоен, Acta Mater . 61 , 205 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Э.Хоссейнян, С. Гупта, О.Н. Пьеррон, М. Легро, Acta Mater. 143 , 77 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • С. Кумар, М.Т. Alam, MA Haque, J. Microelectromech. Сист. 20 , 53 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • А. Барриос, С. Гупта, Г.М. Кастеллуччо, О.Н. Пьеррон, Нано Летт. 18 , 2595 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Ф. Садеги-Тохиди, О.Н. Пьеррон, Acta Mater. 106 , 388 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Ф. Садеги-Тохиди, О.Н. Пьеррон, Экстремальный мех. лат. 9 , 97 (2016).

    Артикул Google ученый

  • Э.Hosseinian, O. Pierron, Nanoscale 5 , 12532 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Д.К. Баффорд, Д. Штауффер, В.М. Мук, С.А.С. Асиф, Б.Л. Бойс, К. Хаттар, Nano Lett. 16 , 4946 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • И.З. Дженеи, Ф. Дассеной, Трибол. лат. 65 , 8 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • Э.Д. Хинцала, Д.Д. Штауффер, Ю. О, С.А.С. Асиф, JOM 69 , 51 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • С. Бховмик, Э. Хинтсала, Д. Штауффер, С.А.С. Асиф, Микроск. Микроанал. 24 , 1934 (2018).

    Артикул Google ученый

  • Т.Сато, Э. Тотиги, Т. Мидзогучи, Ю. Икухара, Х. Фудзита, Microelectron. англ. 164 , 43 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • М. Эльхебери, M.T.A. Саиф, Экстремальный мех. лат. 23 , 1 (2018).

    Артикул Google ученый

  • P. Lapouge, F. Onimus, M. Coulombier, J.P. Raskin, T. Pardoen, Y. Brechet, Acta Mater . 131 , 77 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • P. Lapouge, F. Onimus, R. Vayrette, J.P. Raskin, T. Pardoen, Y. Brechet, J. Nucl. Матер. 476 , 20 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Э.Д. Бойс, П.Л. Gai, CR Phys. 15 , 200 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Д.С. Джанола, А. Седльмайр, Р. Мёниг, К.А. Волкерт, Р.К. Майор, Э. Циранковски, С. Асиф, О.Л. Уоррен, О. Крафт, Rev. Sci. Инструм. 82 , 063901 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • T. Epicier, L. Joly-Pottuz, I. Jenei, D. Stauffer, F. Dassenoy, K. Masenelli-Varlot, Proc. Евро. микроск. конгр. 2016 (Интернет-библиотека Wiley, 2016 г.), стр. 145–146.

  • П. Феррейра, И.Робертсон, Х. Бирнбаум, Acta Mater. 46 , 1749 (1998).

    КАС Статья Google ученый

  • D. Xie, S. Li, M. Li, Z. Wang, P. Gumbsch, J. Sun, E. Ma, J. Li, Z. Shan, Nat. коммун. 7 , 13341 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • K. Jungjohann, CB Carter, in Transmission Electron Microscopy (Springer, 2016), стр.17–80.

  • К.Л. Юнгйоханн, В. Мук, К. Чисхолм, М. Шоу, К.М. Хаттар, П.К. Галамбос, А.Дж. Линхир, С.Дж. Хирн (Google Patents, 2018).

  • Экспериментальное измерение механической деформации тканей

    Реферат

    Деформация, важный биомеханический фактор, возникает в различных масштабах от молекул и клеток до тканей и органов в физиологических условиях. При механическом напряжении, вероятно, изменяются прочность тканей и их микро- и нанокомпонентов, структура, пролиферация, дифференцировка и апоптоз клеток и даже цитокины, экспрессируемые клетками.Таким образом, измерение механической деформации (то есть относительного смещения или деформации) имеет решающее значение для понимания функциональных изменений в тканях и для выяснения основных взаимосвязей между механической нагрузкой и реакцией ткани. В последние десятилетия было разработано и применено большое количество методов измерения деформаций и механических напряжений в тканях, включающих кости, сухожилия, связки, мышцы и головной мозг, а также в кровеносных сосудах. В этой статье мы рассмотрели измерение механической деформации с шести аспектов: методы на основе электроники, света, ультразвука, магнитного резонанса и компьютерной томографии, а также метод обработки изображений на основе корреляции текстур.Обзор может помочь в решении задач экспериментальных и механических измерений деформации тканей в различных измерительных средах.

    Ключевые слова: Механическая деформация, Ткань, Механическая нагрузка, Деформация, Биомеханика

    Введение

    Деформация является важным механическим фактором, влияющим на биологическую функцию, связанную с деформацией. Нагрузка на орган постепенно переносится на более мелкие масштабы многоуровневым образом, сначала на ткани, а затем на перицеллюлярный и клеточный уровни.На тканевом уровне деформации распространяются на микро- и наноструктуры. Структуры оптимизированы, чтобы выдерживать деформации и нагрузки, испытываемые тканями. Коллаген, основной белок в тканях, способствует механическим свойствам, включая пластичность при растяжении, а также поведение при сжатии во многих тканях, в то время как минеральные кристаллы обеспечивают жесткость в минерализованных тканях, например, кости. На клеточном уровне механическое напряжение может привести к передаче биохимических сигналов, модулирующих тканевой метаболизм, и, наконец, повлиять на функцию организма (Jacobs, Temiyasathit & Castillo, 2010).Затем механическое напряжение может модулировать активность и экспрессию генов в клетках, что приводит к изменению структуры и функции тканей.

    Механическая нагрузка существует почти повсеместно в клетках, тканях и их компонентах матрикса в физиологических условиях, которые деформируются в этих условиях. Теория механостата, система отрицательной обратной связи на уровне ткани, имеет два порога механического напряжения, которые определяют прочность ткани, включая и выключая биологические механизмы (Frost, 2004). Напряжение в тканях, вызванное механической нагрузкой, может вызвать поток жидкости, который влияет на клетки внутри тканей, точно так же, как мы рассматривали ранее остеобласты (Huang et al., 2015). Таким образом, оценка механической деформации (то есть смещения или механического напряжения) имеет решающее значение для понимания функциональных изменений в клетках и биологических тканях при физиологической нагрузке, а также для выяснения основных взаимосвязей между механическим напряжением и состоянием ткани.

    В настоящее время методы анализа текстуры позволяют измерять деформацию с помощью различных методов визуализации, включая оптическую визуализацию, магнитно-резонансную томографию (МРТ), рентгеновскую микроскопию и ультразвуковую визуализацию (УЗИ), и они являются привлекательными и альтернативными для традиционно используемых тензодатчиков. методы.Недавние обзоры по характеристике деформации включают, например, измерение деформации кости in vivo (Al Nazer et al., 2012; Yang, Bruggemann & Rittweger, 2011) и связок (Fleming & Beynnon, 2004) у людей и плоскостную деформацию. измерение с цифровой корреляцией изображений (DIC), современные методы определения характеристик деформации костей (Grassi & Isaksson, 2015) и возможность применения недопплеровских методов УЗИ с отслеживанием спеклов для оценки деформации миокарда плода (Germanakis & Gardiner, 2012).Однако эти обзоры ограничены оценкой деформации одного или нескольких методов или тканей. Хотя они могут помочь улучшить наше понимание применения некоторых методов оценки деформации в определенных тканях, они не дают полного обзора современных методов характеристики деформации в тканях в целом. Чтобы обеспечить относительно полное понимание различных измерений деформации тканей и обеспечить удобный способ выбора подходящей экспериментальной методологии, мы рассмотрели методы измерения механической деформации с шести аспектов: на основе электричества, на основе света, на основе ультразвука (на основе США). , методы на основе магнитного резонанса (на основе MR) и на основе компьютерной томографии (на основе CT), а также метод обработки изображений на основе корреляции текстур (на основе TC).Обзор может помочь в интерпретации и устранении проблем и проблем оценки механической деформации в биологических тканях во время экспериментов и клинических применений. Кроме того, этот обзор может помочь в выборе адекватных инструментов оценки механической деформации для исследования на основе перечисленных плюсов и минусов.

    Методология исследования

    Для поиска доступных отчетов об экспериментальных измерениях и измерении механической деформации биологических тканей была применена стандартизированная стратегия поиска исследований, проиндексированных в базах данных PubMed и Web of Science.В качестве условий поиска были выбраны «деформация», «деформация» и «ткань», а также «измерение», «оценка» и «количественное определение». Мы строго искали публикации, посвященные экспериментальным измерениям и измерению механической деформации тканей, которые представляют собой современную методологию и постоянно используются в текущих исследованиях. Исследования, опубликованные до ноября 2018 года, были собраны на основе наших критериев. После исключения измерения деформации искусственных материалов и измерения деформации на уровне клетки, молекулы или атома, а также удаления старомодного или моделирования деформации, в нашей рукописи было отобрано 143 статьи, среди которых было 10 вводных статей, связанных с физиологической механической деформацией. , 37 изделий для измерения механической деформации на основе электроники, 12 изделий для измерения механической деформации на основе света, 21 изделие для измерения механической деформации на основе США, 16 изделий для измерения механической деформации на основе MR, 12 изделий для измерения механической деформации на основе CT, 42 изделия для измерения механической деформации на основе TC статьи по обработке изображений.В семи статьях сравнивались или комбинировались различные методы измерения деформации.

    Резюме по измерению механической деформации

    Были проанализированы шесть типов подходов к оценке деформации тканей, включая методы на основе электроники, света, УЗИ, МРТ и КТ, а также метод обработки изображений на основе ТС. . Механизмы и возможности различных методов измерения деформации в различных тканях были обобщены и дополнительно объяснены в следующих главах.

    Таблица 1 9063

    Таблица 1

    Механизмы измерения штамма для разных методов и их возможных приложений

    0 80690 Стена из желудка
    сосудистая стена
    startilage
    Tendon
    70680 9 ~10 6 με 6 με 0 0
    Тип Подход Подход Механизм оценки механической деформации Диапазон деформации Тест Справочные примеры
    Электрометрический Тензодатчик Деформация тканей вызывает изменения электрического сигнала, которые можно преобразовать в значения деформации тканей. 10∼10 7 µε Дискретный
    In vivo
    Ex vivo
    Кость
    Хрящ
    Ta 7et 0 Ta. (1999), Сживек, Андерсон и ДеЯнг (1997), Пинтар и др. (1995)
    Rolf et al. (1997)
    Markolf et al. (1998)
    Датчики деформации Связки Сухожилия Мышцы
    Световой Камера для микроскопии Относительная деформация оценивается путем сравнения изображений до и после деформации ткани. 10 10 2 ~10 6 με Serial EX VIVO
    Ex Vivo
    Хрящ
    Связь
    Тенцина
    Nervement
    Кровеносное сосуд
    Moo et al. (2018)
    Райт и др. (1996), Бартелл и др. (2015)
    Тео, Даттон и Хан (2010)
    Батлер и др. (1990)
    Squire, Rogers & Edelman (1999)
    США Тканевая доплеровская визуализация Деформация рассчитывается по УЗ-изображениям тканей в соответствии с эффектом Доплера (частотным сдвигом) отраженного УЗ провоцируется деформацией тканей. 10 10 3 ~10 6 με Serial Ex Vivo in vivo Настенная миокарда Настенная натура желудка сосудистая стена Perk, Tunick & Kronzon (2007)
    O’neill et al. (2007)
    Ling, Zheng & Patil (2007)
    Amundsen et al. (2006)
    Gilja et al. (2002)
    Liang, Zhu & Friedman (2008)
    Wilson, Press & Zhang (2009b)
    Bihari et al. (2013)
    УЗ-эластография Деформацию тканей оценивают по соотношению импульсных УЗ-эхосигналов в окнах до и после деформации тканей. Serial
    in vivo in vivo
    80642 Настенная миокарда
    Speckle Отслеживание эхокардиографии Штамм количественно определить изображения при деформации тканей. Серийный
    In vivo
    Ex vivo
    Магнитный Отслеживание тегов МРТ тегов. 10 Serial
    in vivo
    in vivo
    Ex vivo

    Bone
    Chartilage
    Tendon
    Livement Liver
    мозг
    Axel (1997)
    al nazer et al . (2008)
    Саттер и др. (2015)
    Sheehan & Drace (2000)
    Mannelli et al. (2012)
    Hirsch et al. (2013)
    Эластография МРТ Растяжение оценивают по измененному паттерну сигнала на МРТ-изображениях, полученных от тканей до и после их деформации. Серийный
    In vivo
    Ex vivo
    На основе КТ КТ Значения деформации получают по изменениям реконструированной трехмерной структуры тканей до и после деформации. 10-10 4 4 Serial
    in vivo
    in vivo
    Ex vivo
    Conne Conne
    Cartilage
    Сердце
    Калькулярный хрящ
    кровеносных сосудов
    Novitskaya et al. (2014)
    Халонен и др.(2014)
    Пирс и др. (2016)
    Boekhoven et al. (2014)
    Gustafsson et al. (2018)
    TC для обработки изображений DIC Деформация оценивается путем отслеживания подмножеств, включая маркеры или пятна на поверхности тканей. 10 10 2 ~10 4 με Serial Ex Vivo
    Ex Vivo
    Костяная кость
    кровеносных сосудов
    Другие ткани с
    Отмеченная поверхность
    Hussein, Barbone & Morgan (2012)
    Sheehan & Drain (2000)
    Бей и др.(2002a)
    Cyganik et al. (2014)
    DVC Деформация оценивается путем отслеживания подмножеств изображений путем отслеживания естественного рисунка в тканях. Серийный номер
    In vivo
    Ex vivo
    Все ткани со специфическими структурными особенностями Bay (1995)
    McKinley, English & Bay (2003)
    Bay et al. (1999)
    Toh et al. (2006)

    Электромеханическое измерение деформации

    Методы электромеханического измерения деформации широко используются для оценки деформаций тканей.В частности, метод тензометрии обычно применяется в качестве золотого стандарта при измерении механической деформации тканей. В следующих частях все электротехнические методы измерения механических деформаций рассматриваются как «тензометрические датчики».

    Принцип электрического измерения механической деформации

    Этот метод основан на изменении электрического сопротивления датчиков деформации. Когда ткань деформируется, электрическое сопротивление датчиков деформации, вставленных или прикрепленных к ткани, будет изменяться, что приводит к изменению выходного электрического сигнала.Электрический сигнал, который пропорционален деформации ткани, усиливается и регистрируется с помощью устройства сбора сигнала (например, MP160WSW, BIOPAC, США), а затем сигнал собирается с помощью соответствующего программного обеспечения на компьютере в виде цифровых данных. Наконец, собранные данные преобразуются в значение механической деформации. Существуют различные типы тензорезисторов, включая тензодатчики без покрытия (без слоев покрытия), тензорезисторы с покрытием, тензометрические преобразователи, инструментальные тензометрические датчики и преобразователи дифференциального сопротивления.Неизолированные тензодатчики широко применяются для ex vivo или временного in vivo измерения механической деформации твердых тканей, включая кости (). Тензорезисторы с покрытием, состоящие из тензорезисторов с покрытием из гидроксиапатита (с покрытием HA), керамического покрытия из фосфата кальция (с покрытием из CPC) и с полимерным покрытием, проверены и доступны для in vivo измерения механической деформации тканей, особенно костей. Датчики деформации обычно состоят из полимеров и повсеместно используются для измерения механической деформации мягких тканей, таких как связки, нервы и хрящи.Преобразователи дифференциального сопротивления создаются на изменяющемся магнитном потоке с их деформацией, вызванной тканями, и измененный магнитный поток будет преобразовываться в электрические сигналы для оценки механического напряжения окружающих тканей. Инструментальные винты можно использовать для регистрации механической деформации, и они широко применяются для оценки механической деформации твердых тканей, особенно тканей неправильной формы.

    Схематическое изображение измерения осевой деформации большеберцовой кости с помощью одного тензодатчика.

    Когда кость деформируется, присоединенный тензодатчик деформируется, а также деформируется встроенный металлический провод сопротивления деформации, что приводит к изменению сопротивления металлического провода сопротивления деформации и, наконец, приводит к изменению выходных сигналов, и измененные сигналы могут быть переданы в деформацию с помощью детектора деформации (этот рисунок был получен из большеберцовой кости крысы Лингвей Хуан).

    Применение электрического измерения механической деформации

    Тензодатчик

    Ex vivo механические деформации вокруг естественных зубов с протезами, а также на шейках бедренных костей и плюсневых костях человеческих трупов оценивались с помощью тензодатчиков, прикрепленных к кости во время механической нагрузки (Cehreli и другие., 2005; Эннс-Брэй и др., 2016 г.; Фунг, Лаундагин и Эдвардс, 2017 г.). В одном эксперименте ex vivo для измерения механической деформации пястной кости и дистального ряда костей запястья лошади использовались четыре розетки с тройным тензодатчиком (Les et al., 1998). Розеточные тензометрические датчики также использовались для изучения механической защиты от деформации пластин в голенях овец с розеточными тензорезисторами, закрепленными на передней и задней частях большеберцовой кости (Gautier, Perren & Cordey, 2000). В другом исследовании три тензодатчика были помещены вокруг средней части лучевой кости фоксхаундов, чтобы найти взаимосвязь между пиковыми функциональными и механическими напряжениями кости (Takano et al., 1999). Из-за помех электрического сигнала, вызванных внутрикорпоральной средой, обычные применения тензодатчиков без защиты слоев покрытия ограничены. Тензорезисторы с покрытием из диэлектрического материала и инструментальные тензорезисторы разработаны для уменьшения влияния среды in vivo на преобразование электрических сигналов в тензодатчиках и широко используются для измерения механической деформации in vivo .

    Тензорезисторы с покрытием

    Сцепление тензорезисторов с покрытием из ГА и кости было проанализировано с помощью испытания на изгиб кантилевера путем сравнения изменения деформации после 6–7 недель адгезии, и было обнаружено 70–100% сцепление между тензорезисторами с покрытием из ГА и бедренная кость крысы (Wilson et al., 2009а). Другое исследование бедренной кости грейхаунда показало хорошее сцепление и точность чувствительности после 4-месячной имплантации тензодатчиков с покрытием (Szivek et al., 1990). Тензорезисторы с CPC-покрытием также использовались для точного измерения механической деформации кости in vivo во время упражнений (Rabkin et al., 2001). In vivo и ex vivo оценка механической деформации проксимального отдела бедра собак при различных скоростях ходьбы с использованием тензодатчиков с покрытием CPC показала, что модели механической деформации были схожими, а пиковые механические деформации были одинаковыми в следующие 2 недели ( Сивек, Андерсон и ДеЯнг, 1997).Покрытые смолой тензорезисторы также можно использовать для измерения поверхностной механической деформации дорсомедиальной коры третьей пястной кости у шести взрослых лошадей во время упражнений на беговой дорожке (Davies, Mccarthy & Jeffcott, 1993).

    Датчики деформации

    В одном исследовании датчики деформации были имплантированы в медиальные и латеральные связки голеностопного сустава, взятые у человеческих трупов, для измерения изменений механической деформации связок голеностопного сустава (Ozeki et al., 2002). В другом исследовании механическое напряжение в переднемедиальном тяже передней крестообразной связки тринадцати свежезамороженных трупных образцов коленного сустава также измеряли с помощью датчиков с зазубренными зубцами, вставленными в переднемедиальный тяж для регистрации локального удлинения обработанных волокон (Markolf et al., 1998). Кроме того, Pozzi et al. вводили сверхминиатюрные дифференциальные датчики переменного сопротивления на периферию каудального полюса менисков взрослых собак для измерения механической деформации каудальной области до и после нагрузки при менискэктомии (Pozzi, Tonks & Ling, 2010). Также в одном исследовании трупа человека датчики дифференциального сопротивления были помещены в поверхностный малоберцовый нерв в шестнадцати образцах нижних конечностей для измерения механической деформации in situ , чтобы найти изменение деформации в интактной и рассеченной передней таранно-малоберцовой связке во время имитации инверсии. растяжение связок (O’Neill et al., 2007). В другом исследовании на людях механические деформации передней крестообразной связки измерялись с помощью прикрепленного дифференциального преобразователя переменного сопротивления во время упражнений с замкнутой кинетической цепью (Heijne et al., 2004) и имитации движения (Hacker et al., 2018).

    Инструментальные тензодатчики

    В исследованиях на людях хирургические скобы с двумя тензодатчиками вводили через кожный разрез в кортикальный слой большеберцовой кости для измерения локальной деформации кости in vivo в статических условиях (Rolf et al., 1997), так и во время упражнений (Милгром и др., 2000а; Милгром и др., 2000б). В клинической практике к фиксирующему стержню 500 пациентов с переломами костей аппаратом внешней фиксации прикрепляли тензометрические датчики для измерения деформации стержня при подъеме конечности на заданный угол в процессе заживления (Burny et al., 1984), чтобы можно оценить деформацию кости под фиксатором. Была обнаружена линейная зависимость между рассчитанной механической деформацией на поверхности кости и деформацией, измеренной костными скобами с инструментами, что свидетельствует об эффективности скоб с инструментами для измерения локальной деформации кости (Ekenman et al., 1998). Тем не менее, более высокая механическая деформация наблюдалась на границе кость-винт в концевых участках передней твердой стержневой конструкции во время бокового сгибания (Spiegel et al., 2000).

    Электротехнические методы широко используются в качестве основных методов измерения механической деформации. Тем не менее, методы ограничены поверхностным или простым механическим измерением деформации тканей. Кроме того, точность измерения во многом зависит от качества самих датчиков деформации и их крепления, а прикрепленные датчики деформации также могут в некоторой степени влиять на деформацию образца.

    Измерение механической деформации с помощью света

    Измерение механической деформации с помощью света — это бесконтактный метод оценки деформации.

    Принцип измерения механической деформации с помощью света

    Измерение механической деформации с помощью света основано на извлечении деформации ткани из вызванного деформацией изменения оптической информации (например, наборов данных изображений). Во время деформации маркеры и особенности в тканях отслеживаются и записываются с помощью лазерного луча и регистраторов изображений соответственно.Затем оценивается перемещение маркеров или изменение характеристик между теми, что были до и после деформации. Наконец, механические деформации извлекаются из измененных положений маркеров или характеристик признаков в соответствии с алгоритмами обработки изображений.

    Применение измерения механической деформации на основе света

    Высокоскоростная камера и конфокальная лазерная сканирующая микроскопия могут использоваться для измерения локализованной деформации хряща или других тканей путем сравнения изменений собранных изображений.Объемная механическая деформация была недавно рассчитана с использованием изображения, полученного в момент пикового вдавливания, и изображения до деформации (Bartell et al., 2015). Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия в сочетании с анализом изображений может также измерять глобальные, локальные осевые и поперечные механические деформации хрящей in situ (Fick et al., 2016; Fick et al., 2015; Turunen et al., 2013) путем отслеживания маркеры в тканях – клетках (Mansfield, Bell & Winlove, 2015). Аналогичным образом поверхностная деформация локтевой коллатеральной связки человека изучалась путем отслеживания искусственных маркеров, зафиксированных на поверхности ткани во время механических испытаний (Smith et al., 2019). Недавно был использован новый метод для количественного определения трехмерной (3D) деформации ткани интактного хряща в коленях свиней ex vivo с субмикрометровым разрешением (Moo et al., 2018) . В этом микроскопическом методе трехмерная сетка впечатывается в фиброзную ткань, и деформация может быть определена количественно путем визуализации деформации сетки при различных уровнях деформации/напряжения.

    Измерение механической деформации в США

    Ультразвук широко применяется для неразрушающей оценки механической деформации тканей как in vivo , так и ex vivo .Измерение механической деформации на основе УЗИ можно в основном разделить на тканевую допплеровскую визуализацию (тканевую допплеровскую эхокардиографию), ультразвуковую эластографию и эхокардиографию с отслеживанием спеклов. УЗИ или сонография часто используются для оценки механической деформации тканей.

    Принцип измерения механической деформации на основе УЗИ

    При ультразвуковой визуализации ультразвук излучается в ткани, а эхо-УЗ записывается и отображается в виде изображений. Сравнивая записанные изображения до и после деформации тканей, можно извлечь информацию о деформации.Как известно, импульсное УЗИ используется при УЗИ из-за его высокого отношения сигнал/шум. Существуют различные методы ультразвуковой эластографии, которые также позволяют проводить количественную оценку деформации. Одним из преимуществ УЗИ является то, что помимо визуализации деформации, вызванной внешней нагрузкой, для эластографии можно использовать также деформацию, вызванную физиологическими процессами или излучением США. Механическую деформацию тканей оценивают по соотношению импульсных УЗ-эхосигналов в окнах до и после деформации тканей. Для эхокардиографии с отслеживанием спеклов отраженное УЗИ создает конструктивные и деструктивные помехи, а помехи (т.е., спеклы) будут перераспределяться при деформации тканей, что приводит к относительным смещениям интерференционных картин на УЗ-изображениях, а смещения отслеживаются для оценки деформаций тканей. Для тканевой доплеровской визуализации УЗИ с высокой частотой создает изображение тканей в соответствии с эффектом Доплера (сдвиг частоты) отраженного УЗИ, вызванного деформацией тканей.

    Применение ультразвукового измерения механической деформации

    УЗИ можно использовать для измерения механической деформации с помощью доплеровских или недоплеровских методов.Доплеровский метод зависит от угла, измерение которого может быть выполнено только вдоль направления ультразвукового луча. В то время как недоплеровская визуализация деформации не зависит от угла и может использоваться для клинического измерения механической деформации стенки миокарда (Perk, Tunick & Kronzon, 2007).

    Исследование суставного хряща крупного рогатого скота in vitro показало, что скорость УЗИ в образце сильно коррелировала с приложенным механическим напряжением в квадратичной зависимости, а скорость ультразвука изменилась на 7.8%, когда приложенная деформация сжатия достигла 20% (Ling, Zheng & Patil, 2007), что показало тесную связь между величиной деформации и изменением скорости УЗИ. Эхокардиография с отслеживанием спеклов была одобрена как метод для in vivo независимого от угла измерения региональной деформации миокарда человека (Amundsen et al., 2006). Визуализация скорости деформации, метод эхокардиографии, использовался для измерения радиальной деформации левого желудочка человека (Herbots et al., 2004). Точно так же двухмерная (2D) деформация миокарда левых желудочков человека была оценена с использованием независимой от угла эластографии миокарда (метод отслеживания спеклов на основе радиочастот) и МРТ с метками, и оценки деформации двумя методами хорошо согласовывались с друг друга (Ли и др., 2008). Метод фазового согласования многомерного радиочастотного эха также применялся для измерения деформаций в латеральном и осевом направлениях (Суми, 2007). Кроме того, для исследования механического напряжения мышечных слоев в стенке желудка во время желудочных сокращений у людей использовалась трансабдоминальная визуализация скорости деформации, метод допплеровской УЗИ (Gilja et al., 2002).

    Кроме того, для измерения радиальной и продольной механической деформации субэндокардиального, срединно-стеночного и субэпикардиального слоев тканей из здоровых и пораженных инфарктом областей у пяти свиней использовались методы радиочастотной визуализации на основе УЗИ (Van Slochteren et al., 2014). Внутрисосудистая ультразвуковая эластография была усовершенствована за счет разработки метода двухмерной оценки механической деформации для получения тензора деформации, отражающего механические деформации в любом направлении в поперечном сечении стенки артерии (Liang, Zhu & Friedman, 2008). Ультразвуковая визуализация в сочетании с вычислительными методами применялась для измерения механической деформации ахилловых сухожилий человека (Peltonen et al., 2013; Stokes et al., 2010) и сухожилий четырехглавой мышцы (Wilson, Press & Zhang, 2009b) in vivo , и ахилловы сухожилия кролика ex vivo (Kuo et al., 1999). Процедура варьируется в зависимости от различных систем США для измерения механической деформации. Исследование двух эхокардиограмм пациентов из двух разных коммерческих систем УЗИ показало, что постобработка является наиболее важным фактором, определяющим различия между поставщиками (Negishi et al., 2013).

    Универсальное измерение механической деформации на основе УЗИ является многообещающим методом простой оценки деформации тканей, особенно в клинических условиях. Трехмерное напряжение внутри тканей, особенно для гетерогенных или неоднородных тканей, не может быть оценено, хотя трехмерная эхокардиография была посвящена трехмерной оценке деформации сердца с использованием алгоритма поперечно-изотропной линейной упругой модели (Papademetris et al., 2001). Для исследования локальной деформации стенки всей аневризмы брюшной аорты у 90 641 пациентов in vivo 90 642 было проведено УЗИ в режиме реального времени с отслеживанием спеклов (Bihari et al., 2013). УЗ-томографический подход (эхо-компьютерная томография) также может быть применен для оценки локальных деформаций сонной артерии человека с использованием алгоритма 2D-механической деформации, а данные 3D-радиальной механической деформации были реконструированы (Boekhoven et al., 2014).

    Измерение механической деформации на основе МРТ

    Методы измерения механической деформации на основе магнитного резонанса в основном сосредоточены на измерении механической деформации с помощью МРТ, хотя другая система представила свои возможности для мониторинга деформации внутричерепного мозга в реальном времени во время ударного повреждения головного мозга крыс путем обнаружения изменяющегося магнитного поля, создаваемого движением имплантируемого мягкого магнита (Song et al., 2015). МРТ можно разделить на МР-эластографию и отслеживание МР-меток в соответствии с интегрированными методами. Из-за отсутствия сообщений о негативных эффектах МРТ рассматривается как надежный и безопасный способ оценки механической деформации головного мозга, сердца и других важных тканей, где деформации тканей трудно исследовать с помощью других методов измерения механической деформации без побочных эффектов на мозг. организмы in vivo .

    Принцип измерения механической деформации на основе МРТ

    Существуют определенные последовательности (например,g., DENSE) для визуализации механической деформации. В качестве альтернативы, деформацию тканей можно оценить, отслеживая метки намагниченности в тканях или оценивая изменения паттернов сигнала с помощью методов обработки изображений с корреляцией текстуры (TC).

    Применение измерения механической деформации на основе МРТ

    МРТ основана на метках намагничивания (временных особенностях в тканях, создаваемых специальной последовательностью импульсов и движущихся вместе с тканями), отслеживании и фазовых сдвигах в тканях, вызванных механической деформацией (Axel, 1997). ), что может выражаться в деформации тканей.МРТ с маркировкой обычно используется для неинвазивной оценки деформации миокарда с приемлемой точностью (Lima et al., 1993). Оценка деформации сердца с помощью МРТ сердечно-сосудистой системы в сочетании с отслеживанием признаков была подтверждена как возможная у детей (Andre et al., 2016). МРТ сердца была разработана для измерения пиковой систолической окружной деформации (Simonetti & Raman, 2010) и внутримиокардиальной деформации (Axel, 1997). Кроме того, трансмуральный градиент механического напряжения нормального сердца собаки был обнаружен с помощью МРТ вместе с многоспектральными радиочастотными импульсами, создающими сетки для мечения для оценки механического напряжения с высоким разрешением (McVeigh & Zerhouni, 1991).С метками намагничивания МРТ также использовалась для количественной оценки напряжения печени, вызванного сердцем, а угловое ускорение головы вызывало напряжение мозга у людей (Chan et al., 2018; Mannelli et al., 2012). Чувствительная к движению фазово-контрастная МРТ также применялась для измерения объемной деформации головного мозга (Hirsch et al., 2013) и сухожилий надколенника (Sheehan & Drace, 2000) у людей. Используя МРТ и методы регистрации изображений, была проведена количественная оценка in vivo трехмерных деформаций шейного отдела спинного мозга у крыс (Bhatnagar et al., 2016). МРТ также можно использовать для измерения локальных деформаций большеберцово-бедренного хряща в ответ на динамическую прыжковую активность (Sutter et al., 2015) и динамических механических деформаций большеберцовой кости во время передвижения человека (Al Nazer et al., 2008) в сочетании с повторяющимся методика ближней точки (т. е. отслеживание МР-меток) и гибкий подход с использованием нескольких тел (т. е. МР-эластография) соответственно. Кроме того, методика на основе МРТ использовалась для количественной оценки внутрисухожильных механических деформаций в образцах плеча трупа в верхней, средней и нижней частях тех областей, где клинически чаще всего возникают разрывы вращательной манжеты плеча (Bey et al., 2002а).

    Измерение механической деформации на основе КТ

    Компьютерная томография (КТ) является очень распространенным методом трехмерной характеристики структуры тканей. Основными частями КТ являются источники рентгеновского излучения, детекторы и соответствующее программное обеспечение для реконструкции и визуализации, а также, возможно, для анализа структурных и механических деформаций.

    Принцип КТ при измерении механической деформации

    Сначала получают проекционные изображения тканей до и после деформации.Это может занять много времени, особенно при использовании экспериментальной системы с высоким разрешением. Затем исходные изображения реконструируются и моделируются в трехмерные структуры тканей (одна из тканей до деформации и одна из тканей после деформации). Наконец, информация о деформации тканей может быть оценена путем сравнения структуры тканей до и после деформации.

    Применение КТ для измерения механической деформации

    С контрастными веществами для изучения механической деформации суставного хряща в коленях человека во время статической нагрузки применялись новые конические КТ-сканеры в сочетании с анализирующим программным обеспечением (Halonen et al., 2014). Аналогичным образом, сканер микрокомпьютерной томографии (микро-КТ) можно применять для оценки механической деформации в тканях мениска трупа человека путем отслеживания имплантированных небольших тефлоновых маркеров (Kolaczek et al., 2016), а также для оценки больших деформаций овечьих сердец путем отслеживания нанесенных реперных маркеров. (Пирс и др., 2016). Деформацию ползучести образцов трабекулярной кости человека из проксимального отдела большеберцовой кости также оценивали путем анализа архитектуры ткани как до, так и после ползучести с помощью микро-КТ (Новицкая и соавт., 2014).

    Анализ изображений механических деформаций на основе TC

    Текстурная корреляция — это широко используемый метод обработки изображений для характеристики изменений в структуре, т. е. деформации ткани. Этот метод оценки деформации тканей основан на сравнении изображений тканей до и после деформации.

    ДИК

    ДИК представляет собой основанный на ТС метод бесконтактного измерения поверхностной деформации (Kahnjetter & Chu, 1990) и может использоваться практически с любым методом визуализации.Этот метод все чаще используется для установок in vitro (Shelton & Katz, 1991) и особенно подходит для биологических применений ввиду его точного измерения механической деформации в неоднородных, анизотропных, нелинейных материалах, таких как нижняя челюсть ( Танасик и др., 2012).

    Принцип DIC

    DIC является подходящим методом обработки изображений для оценки распределения механической деформации в структурах сложной геометрии (Rodriguez et al., 2004). Основной принцип ДИК заключается в совместной регистрации одних и тех же физических точек между двумя изображениями, записанными до и после деформации (). Квадратное эталонное подмножество с центром в запрошенной точке на эталонном изображении выбирается и используется для отслеживания соответствующего движения местоположения. Поле перемещений может быть определено расчетами по производному алгоритму. Для оценки степени сходства эталонного и целевого подмножеств необходимо заранее определить определенный критерий корреляции (Dai et al., 2015). Как правило, используется критерий взаимной корреляции с нулевым средним значением (Pan et al., 2009). В некоторых других подобных методах на поверхность образца распыляют высококонтрастные маркеры и наблюдают с помощью камер во время загрузки. Все поле зрения разделено на ряд уникальных областей корреляции или «фасетов», которые обычно содержат квадратное подмножество пикселей. Характерные особенности рисунка спеклов на фасетках будут отслеживаться во время нагрузки, а измененные особенности обеспечивают прогрессивное измерение деформации (Tanasic et al., 2012).

    Принцип двумерного измерения деформации интересующей области образцов с использованием ДИК.

    Сравнивая целевую и эталонную области (состоящие из подмножеств с спеклами (черными точками на изображениях образцов) внутри) образца, можно получить различные характерные признаки, а затем преобразовать их в деформацию. Адаптировано из Dai et al. (2015).

    Применение ДИК в измерении механических деформаций

    Обработка двумерных изображений ДИК в сочетании с высококачественным устройством визуализации широко используется для измерения механических деформаций в плоскости как эффективный и незаменимый метод (Pan et al., 2009). В сочетании с ДИК был разработан подход экспериментальной микроэкстензометрии для анализа полей смещения и механической деформации на поверхности кортикальной кости зрелого быка (Hoc et al., 2006). Кроме того, была проанализирована серия изображений поверхности кольцевой аорты свиньи для количественной оценки локальной поверхностной деформации сосудистых тканей, подвергающихся линейной одноосной нагрузке (Bey et al., 2002a). Точно так же смещение и полное механическое напряжение в головках бедренных костей человека и предплечьях мышей оценивались ex vivo с использованием ДИК в сочетании с изображениями с камеры до и после механической нагрузки (Begonia et al., 2015; Циганик и др., 2014). Метод оценки механической деформации ДИК ограничивается 2D, и некоторые спеклы при отслеживании могут отсутствовать, что создает проблемы при оценке деформации тканей с искривленной поверхностью.

    Чтобы преодолеть ограничения простого измерения механической деформации ДИК, был разработан практичный и эффективный подход к обработке 3D-изображений ДИК или цифровая объемная корреляция (ЦКО) для измерения деформации тканей как с плоской, так и с изогнутой поверхностью (Pan et al., 2009). Погрешности DVC были продемонстрированы приемлемыми в сочетании с изображениями, полученными с помощью рентгеновской микро-КТ и оптической сканирующей томографии (Germaneau, Doumalin & Dupré, 2008).

    DVC

    DVC является расширением DIC, и его приложения рассматривались ранее (Bay, 2008). DVC — это метод обработки изображений, который количественно измеряет механические деформации внутри тканей, а не только на поверхности, что способствует оценке механических деформаций в трехмерном изображении. Этот метод основан на отслеживании движения структурных особенностей тканей с помощью подмножеств вокселей, а не подмножеств пикселей.

    Принцип DVC

    Подобно DIC, в DVC воксели естественной текстуры биологических тканей используются для оценки полей механических напряжений между двумя последовательными цифровыми изображениями. Этот метод был разработан и проверен на шести образцах трабекулярной кости из одной головки бедренной кости человека, в которых отслеживалось движение подмножеств на изображениях, а смещение было получено путем сравнения изображений исходного (т. е. эталонного) и текущего (т. е. деформированной) конфигурации (Bay, 1995).

    Применение DVC при измерении механических деформаций

    Механические деформации трабекулярной кости проксимального и дистального отделов большеберцовой кости и центральных позвонков трупов человека при механической нагрузке изучались с помощью DVC рентгенограмм кости в ненагруженном и различных нагруженных состояниях (Bay et al., 1999; McKinley & Bay, 2001; Gillard et al., 2014). DVC вместе с контактными рентгенограммами тканей применяли для измерения механической деформации образцов из проксимально-медиальной части большеберцовой кости трупов людей под нагрузкой, и было обнаружено резкое повышение деформации трабекулярной кости при увеличенных дефектах субхондральной кости (Brown, McKinley & Bay, 2002). ), полная менискэктомия (McKinley, English & Bay, 2003) или имитация субхондральной жесткости (McKinley & Bay, 2003).Аналогично, поля локальных механических деформаций в среднем диафизе кортикальной кости бедренных костей собак (Kim, Brunski & Nicollella, 2005) и локальное распределение минимальной основной деформации и максимальной деформации сдвига интактных (Yerby et al., 1998) и имплантированных транспедикулярных винтов грудные отделы позвоночника человеческих трупов (Toh et al., 2006) при механической нагрузке были исследованы с помощью машинной фотограмметрии и оцифрованных контактных рентгенограмм, соответственно, методом DVC.

    В настоящее время представлено множество комбинированных DVC микро-КТ для количественной оценки механической деформации тканей.DVC был проверен для трехмерного измерения деформации ex vivo свиной решетчатой ​​пластинки, ретроламинарной нервной ткани и позвонков при различных условиях механической нагрузки с использованием изображений, полученных с помощью микро-КТ (Coudrillier et al., 2016; Danesi, Tozzi & Cristofolini, 2016; Феола и др., 2017). Кроме того, деформацию позвоночника человека и крыс при механической нагрузке измеряли с помощью алгоритма регистрации деформируемых изображений в сочетании с микро-КТ (Choudhari et al., 2016; Хусейн, Барбоне и Морган, 2012 г.).

    Обсуждения и выводы

    В настоящее время различные методы, включающие оптическую визуализацию, МРТ, рентгеновское сканирование, ультразвуковую визуализацию и технику тензометрии, вместе с методом обработки изображений на основе ТС, обычно используются для измерения механической деформации. тканей, включая кости, сухожилия, связки, мышцы, ткани головного мозга и кровеносные сосуды. Персонажи и некоторые приложения этих методов были оценены в .

    Таблица 2

    Информация об основных методах измерения механической деформации тканей.

    ;
    Простое клиническое применение
    Техника
    Размер Преимущество Преимущество Недостаток Время работы Анализ изображения
    штамп 2d
    30680

    Мало кто работает в автономном режиме
    Инвазивный;
    Низкая защита от помех
    Работа в режиме реального времени Н/Д
    Датчики деформации
    Микроскопия
    Камера
    2D
    3 Дешевые
    8;
    Простота в эксплуатации
    Прозрачные или
    полупрозрачных образцов
    Диапазон от минут до часов Алгоритм отслеживания маркеров
    Тканевой допплер 1D
    0 3 0 Дешевые
    Простая структура Минуты Алгоритм отслеживания спеклов основной полосы; Алгоритм регистрации
    US Elastography 2D
    Speckle отслеживание
    эхокардиография
    отслеживание меток MRI 3D Safe и без побочных эффектов
    Занимает много времени
    Диапазон от минут до часов Алгоритм регистрации
    Эластография МРТ
    КТ 3D Относительно быстрая;
    Относительно низкая стоимость
    Необходимы высококонтрастные ткани;
    Рентгеновское излучение
    Диапазон от секунд до часов Алгоритм регистрации

    Метод тензометрии, один из методов измерения механической деформации на основе электроники, обычно считается золотым стандартом в измерении деформации костей.Размер типичного тензодатчика составляет несколько миллиметров, оставаясь на макроскопическом уровне. В некоторых условиях поверхность ткани недостаточно велика для крепления тензодатчика. Миниатюрные тензодатчики могут уменьшить необходимую площадь крепления и использовались для измерения механической деформации шейного позвонка трупа человека (Pintar et al., 1995) или шейки мыщелка миниатюрных свиней во время нормальной или моделируемой функции (Marks et al., 1997). ). В клинических исследованиях миниатюрные трехэлементные розеточные тензодатчики устанавливали на медиальную и латеральную поверхности надколенника человека, и после удаления трансплантата было обнаружено значительное перераспределение механической деформации (Steen et al., 1999). Когда нельзя игнорировать толщину эпоксидной пленки тензодатчиков, это может повлиять на достоверность результатов измерения механической деформации. Было измерено механическое поведение тонкой пленки, и было обнаружено, что влиянием тонкой пленки можно пренебречь (Wang et al., 2014).

    Чтобы свести к минимуму влияние датчиков деформации на исследование механической деформации тканей, пленочные датчики могут быть еще одним хорошим выбором, хотя большинство этих методов применяется в области материаловедения.Как и в случае с чистыми преобразователями (Bravo, Tersalvi & Tosi, 1992), нанесение тензорезистора непосредственно на механическую опору с использованием тонкопленочной техники вместо приклеивания на нее тензорезистора, ламинированного на полимерной фольге, может обеспечить большую эффективность. улучшение работы сенсора. Высокочувствительный и ультратонкий кремниевый датчик напряжения, чувствительность которого примерно в 70 раз выше, чем у металлического тензорезистора, продемонстрировал гибкость и достаточную чувствительность для измерения механической деформации на искривленных поверхностях человеческого тела (Zhao et al., 2014). Кроме того, новое гибкое имплантируемое устройство с более высокой чувствительностью, чем у коммерческих датчиков, было применено для измерения механической деформации голеней цыплят в режиме реального времени при трехточечном изгибе. Полупроводниковые датчики деформации, которые изготавливаются на гибких полиимидных подложках, имеют значительно меньшие размеры датчика и потребляемую мощность по сравнению с датчиками деформации из металлической фольги, а также еще больше уменьшают их влияние на деформацию тканей (Lisong et al., 2006).

    Для немедленного получения информации о механической деформации тканей in vivo были созданы имплантируемые тензодатчики с покрытием и сверхминиатюрным радиопередатчиком.Измерение телеметрии уже было подтверждено с помощью количественного определения механической деформации in vivo позвоночника трупа человека во время переднезаднего изгиба и кручения, хотя произошел небольшой сдвиг во времени (Szivek et al., 2002). Принимая во внимание, что все электронные методы измерения механической деформации требуют введения или прикрепления датчиков к тканям-мишеням, а мягкие ткани затрудняют манипуляции. Применение носимых устройств для обнаружения механического напряжения в режиме реального времени становится потенциальным методом здравоохранения.

    Электромеханическое измерение деформации, как инвазивный метод, определяет деформацию тканей дискретно, и полученная деформация представляет собой среднее значение измеряемых областей. Исследование эффекта усреднения показало ограничения в адекватной компенсации и предотвращении величин ошибок (Younis & Kang, 2011). Кроме того, большая деформация может привести к повреждению элементов схемы на жестких островах, соединенных растяжимыми проводами, а наличие жестких участков внутри подложки ограничивает ее деформацию.Хотя недавно был разработан беспроводной тензодатчик для дистанционного измерения механической деформации, чтобы исключить влияние проводов, диапазон измеряемых значений уменьшался по мере увеличения расстояния между датчиком и считывающим устройством (DiGiampaolo, DiCarlofelice & Gregori, 2017). Сверхтонкая подложка может стать хорошим решением (Sekitani et al., 2010). Для измерения кривой механической деформации были представлены датчики на волоконной брэгговской решетке для измерения кривизны изгиба полиимидной тонкопленочной кожи с 48 датчиками, наклеенными на поверхность кожи (Sun et al., 2018). Хотя механические деформации в других областях могут быть рассчитаны в сочетании с площадью поперечного сечения образцов, расчетные значения, вероятно, отличаются от фактических распределений деформации из-за сложной и неоднородной структуры образцов. Точность электрических методов измерения механической деформации в значительной степени зависит от качества датчиков деформации и их прикрепления или введения в ткани.

    Методы на основе УЗИ широко применяются в клинической практике в качестве неинвазивных методов измерения механической деформации in vivo .Была обнаружена сильная корреляция между ДИК и радиочастотной эластографией США оценкой механической деформации (Chernak Slane & Thelen, 2014). Тканевая допплеровская визуализация сильно зависит от угла и предназначена для тестирования механической деформации тканей в направлении, параллельном лучу УЗИ, в то время как эхокардиография с отслеживанием спеклов может отслеживать деформацию ткани, не ограниченную направлением, параллельным лучу УЗИ. В 2D эхокардиографии с отслеживанием спеклов отслеживаемые спеклы могут отсутствовать в плоскости отслеживания, что может быть решено с помощью 3D эхокардиографии с отслеживанием спеклов.Сравнение двухмерной эхокардиографии с отслеживанием спеклов и трехмерной эхокардиографии с отслеживанием спеклов уже рассматривалось (Muraru et al., 2018), а продольная и апикальная эхокардиография с отслеживанием спекл-трекинга сердца плода у беременных женщин проводилась для оценки деформации тканей. движение, кольцевое смещение и сегментарная продольная деформация (Derpa et al., 2018). Поскольку методы измерения механической деформации на основе УЗИ основаны на отражении ультразвука, механическая деформация тканей со сложной и неоднородной структурой не может быть точно оценена с использованием методов измерения механической деформации на основе УЗИ.

    Методы на основе магнитно-резонансной томографии можно использовать для проверки динамической деформации с разрешением около 0,1 мм. Для МРТ метод фазовых сдвигов, вызванных движением, дает большую точность, чем измерение смещения метки (Axel, 1997). Побочных эффектов при измерении механической деформации с помощью МРТ не обнаружено, что свидетельствует о скрытой способности к клиническому применению. Однако из-за разрешения МРТ этот метод имеет ограничения в мелкомасштабном анализе локальной деформации. Измерение механической деформации на основе МРТ также является дорогостоящим и трудоемким, что снижает его ценность как клинического применения.

    Измерение механической деформации на основе света может использоваться только для измерения поверхностной механической деформации или измерения механической деформации прозрачных или полупрозрачных тканей из-за неспособности оптики проникать в ткани. Их простота в эксплуатации, экономия времени и низкая стоимость способствуют их применению в клинической практике и лабораториях. Недавно был разработан и оптимизирован многокамерный спекл-интерферометр для измерения смещения склеры человеческого глаза в полном поле во время тестирования надувания (Bruno, Bianco & Fazio, 2018), что предполагает применение световой интерференции.

    В ДИК конфигурации визуализации играют жизненно важную роль в точности измерения механической деформации (Zhu et al., 2018), а количественная оценка механической деформации ограничена поверхностными областями тканей. Отслеживание физических маркеров или спеклов, закрепленных на поверхности образца, широко используется для оценки распределения механической деформации на поверхности ткани. Из-за небольшого размера маркеров или спеклов при измерении механической деформации будет меньше эффекта.Однако физические маркеры или пятна могут двигаться отдельно от тканей, что приводит к недооценке механической деформации тканей (O’Connell et al., 2007). В настоящее время появляется все больше новых техник. Метод регистрации изображений с сопоставлением интенсивности вместе с последовательными конфигурациями микро-КТ под нагрузкой и без нагрузки был разработан и утвержден для измерения полей механической деформации целых позвонков крысы (Hardisty & Whyne, 2009). С развитием техники измерения механической деформации в биологии DVC был распространен практически на любую технологию визуализации.ДИК применяли для анализа механической деформации ахилловых сухожилий крыс ex vivo с использованием изображений США (Okotie et al., 2012). Новые методы с высоким разрешением и скоростью должны быть разработаны с использованием комбинированных методов, включая DVC и быструю последовательную микро-КТ для измерения механической деформации в биологических тканях. Цветные изображения также предлагаются в DVC для повышения точности измерения малых механических деформаций, так же как и оценка малых деформаций в DIC (Hassan et al., 2016).

    В последнее время методы измерения механических деформаций на нескольких масштабах стали использоваться для обеспечения всестороннего обзора эволюции и распределения механических деформаций в диапазоне от механических деформаций в масштабе молекул до масштабов ткани.Например, синхротронные рентгеновские установки использовались для изучения структуры ткани в различных масштабах длины. В сочетании с загрузкой in situ эти методы можно использовать для оценки механических деформаций вплоть до наномасштаба. Визуализация этих структур при растяжении (Bianchi et al., 2016; Gustafsson et al., 2018; Zimmermann et al., 2014), сжатии (Bergstrom et al., 2017; Dong, Almer & Wang, 2011) и изгибе (Karunaratne et al., 2012) можно определить для оценки деформации. Густафссон и др.комбинированное измерение общей механической деформации с измерением деформации ткани на микроуровне и измерением деформации коллагена и минералов в наномасштабе в кортикальной кости крупного рогатого скота (Gustafsson et al., 2018). Точно так же был разработан улучшенный DIC для точного измерения большой деформации клеточного субстрата (He et al., 2018), а деформация клеток и их коллагеновых конструкций оценивалась с помощью сканирующей электронной микроскопии в другом исследовании (Leung et al., 2018). Кроме того, штаммы в деформированном мениске свиньи от макромасштабной ткани до микромасштабной клетки оценивали с использованием DVC-анализа изображений конфокальной микроскопии (Upton et al., 2008). Кроме того, на основе различных взаимодействий между белками в тканях и введенными пептидами при деформации тканей были также проведены биохимические подходы с пептидами для оценки механического напряжения тканей (Arnoldini, 2017; Kubow et al., 2015).

    Разработка системы тестирования механической деформации в режиме реального времени, которая предлагает переходные и высококачественные изображения полей механической деформации, имеет важное значение для клинического использования. Сочетание различных методов измерения механических деформаций открывает потенциальные перспективы.DVC, метод обработки изображений, был применен к МР-изображениям для количественной оценки полей внутритканной деформации (Bey et al., 2002b). Конфокальная микроскопия использовалась для отслеживания и захвата изображений флуоресцентно меченных клеток в пластинах для роста крыс in vitro с применением механических деформаций, а локальные модели механических деформаций были количественно оценены с использованием подхода обработки изображений DVC (Villemure et al., 2007). Кроме того, была разработана и утверждена новая система с обработкой изображений DVC для прямого измерения внутренней механической деформации соединительной ткани при контролируемых нагрузках (Doehring, Kahelin & Vesely, 2009).

    Чтобы уменьшить дозу облучения и рентгеновское повреждение, необходимо приложить дополнительные усилия для разработки экспериментов по измерению механической деформации на основе КТ как in vivo , так и ex vivo . По сравнению с МРТ, рентгенологическое КТ-исследование механической деформации обычно выполняется быстрее и менее подвержено шуму. С развитием методов испытаний механической деформации представлен алгоритм, метод оценки механической деформации для повышения точности оценки механической деформации путем прямой оценки полей механической деформации без предварительной предварительной оценки перемещений (Boyle et al., 2014). Другое исследование показало, что обработка 2D-изображений DIC обеспечивает такую ​​же точность механических деформаций, как и тензодатчики золотого стандарта в идеальных условиях (Lee, Take & Hoult, 2012), а алгоритм точечной корреляции DIC показал лучшую точность механических деформаций, чем традиционный алгоритм корреляции на основе подмножеств. DIC (Джин, 2005 г.). Алгоритм первого порядка может значительно снизить погрешность измерения деформации с помощью МРТ-изображений менисков коленного сустава собак и межпозвонковых дисков свиней (Gilchrist et al., 2004). Кроме того, был введен итеративный нелинейный алгоритм подгонки кривой для тестирования механической деформации миокарда крыс с помощью 3D высокочастотного отслеживания спеклов в США (Yap et al., 2015).

    В заключение, помимо методов измерения механической деформации на основе электроники, почти все другие методы оценки механической деформации в тканях основаны на визуализации тканей и алгоритмах анализа для расчета механической деформации по изображениям. Таким образом, сочетание и разработка DVC с методами визуализации, включая высокоскоростные и универсальные методы рентгеновской микро-КТ, является многообещающим способом трехмерной оценки механической деформации тканей.

    (PDF) Методы оценки механического напряженного состояния материалов

    2 Метод исследования механического напряженного состояния

    2.1 «Метод сверления»

    Метод сверления отверстий является одним из широко используемых полуразрушающих методов определения

    остаточные напряжения в поверхностном слое материала. Повреждение материала

    представляет собой неглубокое цилиндрическое отверстие малого диаметра, допустимое или ремонтируемое

    [7, 8].

    Способ осуществляют путем сверления отверстия глубиной до 2 мм цилиндрическим сверлом

    (диаметром до 1,8 мм) в исследуемом участке материала. С помощью правильно закрепленных

    тензорезисторов вокруг отверстия, индуцированные деформации определяются на каждом шаге сверления отверстия

    . По полученным деформациям оцениваются остаточные напряжения с использованием соответствующих алгоритмов

    . Константы калибровки рассчитываются для каждой используемой тензометрической розетки.Хорошее

    знание модуля упругости и механических характеристик материала

    участвует.

    Метод в основном применяется к изотропным материалам. Рекомендуемая глубина цилиндрического отверстия

    – до 0,5 D, где D – диаметр используемого сверла [7].

    2.2 Ультразвуковой метод

    Акустические тензометрические измерения представляют собой методы определения напряженно-

    деформированного состояния материала путем исследования характеристик упругих волн

    , распространяющихся в материале (амплитуда, скорость, поляризация и т.д.). Эти зависимости

    подлежат изучению в нелинейной акустике и связаны с существованием следующих

    явлений:

    — Нелинейное взаимодействие упругих волн, связанное с передачей энергии

    взаимодействующими волнами на гетеродинной частоте волна.

    — Преломление звуковой волны при наличии механических напряжений, когда вектор

    , описывающий поток энергии, не совпадает с вектором распространения волны.

    — Модуляция звуковой волны при распространении волн в средах с периодически изменяющимися

    параметрами, приводящая к колебаниям фазы, амплитуды и частоты волны.

    — Акустическая упругость, связанная с зависимостью скорости распространения упругих волн в твердых телах

    от механических напряжений (деформаций), типа поляризации волн и взаимной ориентации

    волнового вектора относительно направления механических воздействий.

    Обязательным условием применения методов акустоупругого воздействия является изменение

    упругих свойств материала и скоростей распространения ультразвуковых волн

    в материале при отсутствии или наличии механических напряжений [1-6 ].

    3 Техническая реализация методов

    3.1 «Сверлильный метод»

    Согласно инструкции по эксплуатации установки МТС 3000 РЕСТАН [8] производства SINT

    Технология-Италия рекомендуется работать с тензометрическими розетками типа A, B или C.

    Во время экспериментов, проведенных в этой работе, используется розетка типа A, соответствующая требованиям

    к глубине сверления и рекомендуемым приращениям глубины.

    На рис. 1а представлена ​​принципиальная схема крепления тензорезисторов в трехэлементной розетке

    типа А, используемой для сверления отверстия для оценки остаточных механических напряжений.Здесь

    max,

    min – это

    максимальное и минимальное остаточные напряжения вокруг просверленного отверстия.

    На рис.1b показана блок-схема типичного устройства для бурения скважин. В нем представлено оптическое устройство

    для центрирования резцедержателя и сверлильного инструмента. К устройству

    предъявляется ряд требований, в том числе:

    — Отверстие должно быть просверлено концентрично окружности тензодатчиков диаметром D с точностью

    0.004.Д.

    — Сверла или цилиндрические твердосплавные фрезы с приводом от электродвигателя применяют с частотой вращения

    до 500 000 об/мин.

    — Углы радиального зазора режущих кромок инструмента, обеспечивающие однородность по глубине до 1 % от

    диаметра инструмента.

    — Бурение скважины осуществляется в условиях постоянного температурного режима.

    — Измерительный прибор для регистрации деформаций должен иметь разрешение

    1.10-6 при той же повторяемости измерений.

    После испытаний рассчитывают остаточные напряжения в материале в соответствии с требованиями

    ASTM E 837-08 [7].

    а)

    б)

    Рис. 1. а) Трехсетчатая розетка, тип А и б) блок-схема устройства бурения скважин.

    3.2 Ультразвуковой метод

    Определение КМЧ проводят путем определения относительного изменения скорости или времени

    распространения ультразвуковой волны в материале трубопровода.Относительное отклонение составляет

    по отношению к материалу в трубе MSC, принятому за основу. Определена связь между относительным изменением скорости

    и изменением механического напряжения.

    В настоящей работе используются три подхода к определению MSC — в поверхностном,

    подповерхностном и во всем объеме материала стенки трубы. Изучены относительные изменения следующих

    времен прохождения:

    — поперечных волн, поляризации вдоль и поперек образующей трубы и

    продольных волн, распространяющихся по радиусу трубы.

    — Поверхностная волна Рэлея.

    — Подповерхностная боковая волна.

    При первом подходе МПК определяется по всему объему стенки трубы

    для исследуемого участка, в котором распространяются волны. Времена в пути

    определены эхо-методом. С поверхностными волнами Рэлея и подповерхностными волнами MSC

    исследуют соответственно в поверхностном и подповерхностном слоях стенки трубы, время

    определяют методом сквозного пропускания.

    ГОСТ Р 52890-2007 [5] регламентирует основные требования к определению

    механического напряженного состояния объемными ультразвуковыми волнами, распространяющимися по радиусу

    контролируемых труб. Стандарт применим к стальным трубам (сварным и бесшовным), где

    3

    MATEC Web of Conferences 145, 05008 (2018) https://doi.org/10.1051/matecconf/201814505008

    NCTAM 2017

    Function of Strain Датчики | Баумер США

    • Продукты
      • Обнаружение объекта Обнаружение объекта

        Датчики, бесконтактные выключатели и световые барьеры для обнаружения объектов и положения.

      • Измерение расстояния Измерение расстояния

        Датчики для определения расстояния и информации о расстоянии от мкм до 60 м.

      • Умные датчики зрения Умные датчики зрения

        Простая обработка и выполнение эффективных задач проверки и контроля, а также робототехника с визуальным контролем.

      • Промышленные камеры/обработка изображений
      • Удостоверение личности
      • Энкодеры/датчики угла поворота
      • Датчики наклона/ускорения
      • Датчики процесса Датчики процесса

        Автоматизация технологических процессов с преобразователями, датчиками и измерительной аппаратурой параметров давления, температуры, уровня заполнения, расхода и электропроводности газообразных, жидких, пастообразных и сыпучих сред.

      • Датчики силы и датчики деформации
      • Настройка формата Настройка формата

        Отображение и регулировка положения упоров и форматов в машинах и системах.

      • Счетчики / дисплеи Счетчики / дисплеи

        Сбор, отображение и управление данными процесса и измеренными значениями, такими как номера блоков, время, скорость вращения и положения.

      • Аксессуары Аксессуары

        Всегда правильный аксессуар для вашего датчика и вашего приложения.

      • Кабель/соединение
    • Решения
    • Компания
    • Карьера
    • Служба поддержки


    Что такое деформация?

    Деформация — это относительное изменение длины компонента или конструкции под нагрузкой. Это может быть растяжение (удлинение) или сжатие (сжатие). Деформация может быть вызвана действием сил или моментов (механическая деформация), приложенных к конструкции, а также тепловым расширением в случае изменения температуры.Косвенное измерение силы с помощью тензодатчиков определяет механическую деформацию.


    Как рассчитывается деформация?

    Относительное изменение длины описывается как деформация ε в [м/м] и определяется как отношение абсолютного изменения длины Δl к общей длине l0. Штамм не имеет размеров.
    Единица измерения деформации — ɛ. Поскольку при контроле компонента возникают небольшие деформации, деформация выражается в [мкм/м] (1 мкм = 10-6 м). В европейских странах штаммы в основном указываются в [мкм/м], тогда как в англо-американских странах более распространены микроштаммы или микроэпсилон [мкЭ].
    Если компонент расширяется, это называется положительной деформацией. Если компонент сжат, деформация отрицательна.


    Почему измеряется деформация?

    В большинстве случаев деформация измеряется для определения степени износа и, следовательно, напряжения материала в результате механического воздействия. В то же время измерение деформации может также предоставить информацию о силе, вызывающей деформацию. Это делает измерение деформации разумной альтернативой для определения больших сил.В лабораторных условиях тензорезисторы часто приклеивают к компоненту. Однако в серийном производстве проще использовать навинчивающиеся тензометрические датчики для создания постоянных качественных условий для косвенного измерения силы.


    Как работает измерение силы с помощью датчиков деформации?

    Для больших диапазонов усилий и жестких конструкций датчики деформации являются подходящей альтернативой датчикам силы. В отличие от датчиков силы, датчики деформации не устанавливаются непосредственно в потоке силы, а привинчиваются к поверхности соответствующего компонента.Нагрузка на конструкцию машины приводит к деформации. Измеряя поверхностную деформацию, датчики деформации можно использовать для легкого вычета эффективной силы. Косвенное измерение силы с помощью тензодатчиков может экономически эффективно определять большие силы с помощью небольшого тензодатчика.

    В дополнение к внешним навинчивающимся тензометрическим датчикам существуют версии, определяющие тензометрию через просверленное отверстие. Это может быть полезно в зависимости от конструкции системы.


    Измерение силы – когда использовать датчик деформации и когда датчик силы?


    Как напряжение приводит к силе?

    Каждый компонент, на который действует сила (F), испытывает определенную деформацию (ε).В области линейной упругости эта деформация всегда зависит от Е-модуля материала (Е), площади поперечного сечения (А) материала и силы. Используя эти три параметра, деформацию можно рассчитать следующим образом:

    С помощью этого уравнения также легко вывести соответствующее напряжение компонента. Эти расчеты основаны на законе Гука. В своей простейшей форме закон Гука определяет прямую пропорциональность деформации ε [м/м] и напряжения σ [Н/мм 2 ] конкретного материала на основе его модуля упругости E [Н/мм 2 ].
    ​​​​​​Механическая конструкция и выбор материала для компонента основаны на возникающем механическом напряжении. Для стальных материалов с низкой прочностью допустимы более низкие напряжения и, следовательно, деформации. Для высокопрочных стальных материалов допускается более высокое напряжение и деформация.
    Датчики деформации имеют разные диапазоны измерения, охватывающие ожидаемые деформации.


    Электронный модуль

    В дополнение к геометрии и силе испытываемая деформация компонента также всегда зависит от материала компонента.Решающим параметром здесь является E-модуль (модуль упругости). Она описывает пропорциональную связь между напряжением и деформацией при деформировании твердого тела в линейно-упругой области. Чем жестче материал, тем выше его Е-модуль. E-модуль для закаленной стали, обычно используемой для датчиков деформации, составляет E = 210 000 Н/мм 2 .
    Е-модуль из алюминия около 70 000 Н/мм 2 ; Е-модуль из эбонита 5 Н/мм 2


    Пример расчета: от деформации к силе

    Измеренная деформация на датчике деформации: 240 мкм/м
    Ширина стального стержня 20 мм x 20 мм -> поперечное сечение A = 20 мм x 20 мм = 400 мм 2
    F= 400 мм 2 x 210 000 Н/мм 2 х 240 х 10-6 м/м = 20 160 Н


    Как работает датчик деформации?

    В тензометрических датчиках механический параметр силы преобразуется в электрический сигнал в четыре этапа.Исходной точкой является компонент, который деформируется под действием силы. Эта деформация передается через фрикционное соединение на датчик деформации. В свою очередь тензодатчик имеет пружинный сильфон из закаленной стали, на который воздействует внешнее напряжение на поверхность материала. Деформация измеряется с помощью тензодатчиков, прикрепленных к поверхности пружинного сильфона. Тензорезисторы преобразуют механическую деформацию в изменение электрического сопротивления и действуют как механические электрические преобразователи.В результате этого изменения сопротивления они генерируют изменение напряжения, пропорциональное деформации. Благодаря интеллектуальному подключению отдельных тензорезисторов к мосту Уитстона можно измерять даже самые незначительные деформации.


    Как работает тензометрический механоэлектрический преобразователь?

    Тензорезисторы лежат в основе датчиков силы и деформации Baumer и используются для обнаружения деформации на поверхностях материалов. Обычно они состоят из несущей пленки (полиимидной), измерительной сетки меандровой формы из константана и покровного слоя.Тензорезисторы преобразуют механическую деформацию в изменение электрического сопротивления и действуют как механические электрические преобразователи. Изменение сопротивления тензорезисторов происходит пропорционально и описывается как k-фактор.

    Конструкции
    ​​​​​

    Металлические тензорезисторы для изготовления датчиков доступны в различных исполнениях. В дополнение к типичным линейным тензодатчикам, другие типичные конструкции включают Т-образные тензорезисторы, розеточные тензорезисторы и тензорезисторы сдвига:


    Что такое схема моста Уитстона?

    Схема моста Уитстона представляет собой специальную схему электрических резисторов, которая может помочь в точном измерении изменений электрического сопротивления.В мостовой схеме, используемой в конструкции датчика, четыре тензодатчика всегда соединены в определенном порядке. Мостовая схема состоит из двух параллельно включенных делителей напряжения, снабженных мостовым блоком питания U B в качестве общего источника питания.

    С помощью схемы моста Уитстона можно точно обнаружить малейшие изменения сопротивления. Изменения отдельных сопротивлений приводят к разбалансировке моста U A , которую легко измерить.Измерительный сигнал моста ведет себя логометрически и пропорционален напряжению питания. Типичный измерительный сигнал тензометрических тензорезисторов находится в диапазоне 0,4…3,0 мВ/В.


    Устойчивы ли датчики деформации к усталости?

    Механически тензодатчики Baumer выдерживают усталость не менее 10 миллионов циклов при +/- для всего диапазона деформации (например, +/- 500 мкм/м). Таким образом, можно контролировать процессы с большим количеством циклов и нагрузок в положительном и отрицательном направлении.


    Каковы основные типы датчиков деформации?

    Ассортимент датчиков деформации Baumer предлагает почти неограниченный потенциал применения. Существуют тензометрические датчики для закрытых помещений, стандартных промышленных применений, а также для грубых наружных применений.

    Миниатюрный датчик деформации

    • Возможно применение при ограниченном пространстве для установки
    • Для тяжелых промышленных условий
    • Пассивный датчик с разъемным соединением
    Открыть в селекторе продуктов

    Характеристики датчика деформации

    • Оптимизирован для малых и больших диапазонов измерения от ≤250 до ±2000 мкм/м
    • Самая низкая жесткость, доступная на рынке, влияние кутуса на архитектуру машины сведено к минимуму
    • Встроенная электроника усилителя для параметризации в зависимости от применения
    • Промышленное применение внутри помещений
    Открыть в селекторе продуктов

    Стандартный датчик деформации

    • Диапазон измерения ±500 мкм/м
    • Встроенная электроника усилителя для параметризации в зависимости от применения
    • Промышленное применение внутри помещений
    Открыть в селекторе продуктов

    Надежный датчик деформации для суровых условий окружающей среды

    • Класс защиты IP 69K
    • Проверенное долговременное уплотнение в соответствии с proTect+
    • Категория защиты от коррозии C5-M
    • Полностью интегрированная электроника усилителя
    Открыть в селекторе продуктов Наверх

    Что такое измерение в машиностроении? (с единицами)

    Механические единицы измерения

    Что такое измерение в машиностроении?

    Измерение в машиностроении — это действие по измерению размера, угла или количества чего-либо с помощью инструмента, устройства или части оборудования, отмеченных в определенных стандартных единицах.Ниже вы увидите различные единицы измерения, используемые в машиностроении.

    При проектировании или техническом обслуживании измерения чрезвычайно важны и используются на регулярной основе.

    Измерения в области технического обслуживания будут включать в себя такие вещи, как выполнение еженедельных измерений PPM (плановые профилактические проверки технического обслуживания). Например, это может быть давление воздуха или температура нагретой ленты.

    Измерения при проектировании оборудования могут быть такими простыми, как запись размеров машины или компонентов.Кроме того, установление диапазонов, в которых компонент или часть оборудования является важным набором измерений, которые необходимо записать для представления конечному пользователю.

    Какие 7 основных типов единиц существуют в машиностроении?

    Система СИ, которая называется Systeme International d’Unite, состоит из 7 основных единиц. Это система единиц, которая стала международным стандартом в 1960-х годах. Это метрические единицы измерения.

    9175
    Unit SI Имя Длина м (мм) м (мм) килограмм кг
    Время Второй S
    Electric Tocke Ampere Разница температуры Kelvin K
    K
    Светальная интенсивность Candela CD
    количество солнечного вещества моль моль

    Из этого были созданы другие следующие единицы измерения.

    9175 90 660
    Блок SI Название символ SI
    частота герц Гц
    угол плоскости радиан рад
    силой Newton N
    Работа, Энергия, тепло Joule J J
    Pascal PA PA
    Watt W
    Электрический потенциал Разница, EMF Volt V
    Ом OHM Ω Электрическая проводимость Siemens S
    Электрический заряд Coulob C
    Емкость фарад Ф
    Магнитный поток WOBER WB WB
    TESLA TE
    Генри H
    Cell Melsius градусов Cell ° C

    Что такое термины измерения массы?

    0 9.4536 кг
    кг = 1000 г
    тонн = 1000 кг
    фунтов
    фунтов =12 унций
    Слизень =14,6 кг

    Что такое термины измерения времени?

    ч = 60 минут
    мин = 60 секунд

    Когда нужно проводить измерения?

    Существует ряд различных причин, по которым вам может понадобиться провести измерение. Мы составили список нескольких распространенных причин:

    • При замене компонента или детали — вам может потребоваться провести измерение, чтобы идентифицировать деталь или компонент, когда они вышли из строя или нуждаются в замене.Измерение может помочь OEM-производителю идентифицировать деталь, а также помочь вам найти альтернативные варианты замены.
    • При проверке допусков или выявлении неисправности – при проведении измерений, когда обнаружение неисправности или выполнение технического обслуживания необходимо. Например, если вы еженедельно измеряете температуру нагретого ремня, вы можете увидеть, поддерживает ли он заданное значение или начинает выходить из строя. Это может выявить потенциальные сбои в системе или когда что-то начинает выходить из строя.
    • При нанесении размеров на чертеж – при создании чертежа необходимо снять размеры детали. Добавление размеров к чертежу позволяет чрезвычайно легко переделать деталь, а также измерить износ или поломку.

    Переосмысление способов измерения напряжения в мягких материалах

    Зубная паста и желе могут быть не первыми, что приходит на ум, когда речь заходит о технике, но они — и подобные им материалы — являются бенефициаром текущих исследований, направленных на улучшение измеряют разницу нормальных напряжений в мягких материалах.

    Др. Чендлер Бенджамин и Алан Фрид с факультета машиностроения им. Дж. Майка Уокера 1966 года Техасского университета A&M недавно опубликовали в журнале Physics of Fluid, свое исследование, в котором подробно описывается новый подход к измерению мягких материалов, которые ранее невозможно было охарактеризовать. .

    «Этот подход открывает двери для измерения разницы нормальных напряжений в мягких твердых материалах — что-то вроде резины — что было бы невозможно раньше», — сказал Бенджамин, доцент кафедры машиностроения.«Эта статья показывает, что существует способ измерения разности нормальных напряжений на мягких твердых материалах в рамках одного эксперимента. Это было бы невозможно с текущими теоретическими основами существующих экспериментальных методов».

    Нормальная разница напряжений в мягких материалах является естественным явлением, которое, по словам Бенджамина, часто воспринимается как должное. Хотя это и не очень распространено, несколько хорошо известных примеров — это набухание матрицы, которое происходит при переработке полимера, когда материал пропускают через матрицу, и эффект Вайссенберга — явление, при котором раствор упругой жидкости поднимается вверх, когда вращающийся стержень в него вставляется.

    Чтобы измерить эти мягкие материалы, исследователям в настоящее время необходимо провести два отдельных эксперимента — каждый с двумя интерпретациями — для измерения разницы нормальных напряжений материала.

    «Этот новый подход требует одного эксперимента и одной интерпретации», — сказал Фрид, профессор кафедры машиностроения. «Это открывает возможность измерения разницы нормальных напряжений для широкого спектра материалов, что раньше было невозможно сделать.»

    Исследователи заявили, что измерение этих нормальных разностей напряжений является ключом к характеристике всех вязкоупругих жидкостей и твердых тел. Используя новую интерпретацию, изложенную в их статье, исследователи смогут более эффективно охарактеризовать мягкие вязкоупругие твердые материалы, что позволит улучшить дизайн обычных материалов, таких как зубная паста, используемых в повседневной жизни.

    По мере продвижения исследований следующими шагами будет применение этого нового подхода к различным мягким материалам для измерения разницы их нормальных напряжений.Хотя это исследование в настоящее время не имеет прямого практического применения для обычного человека, Бенджамин сказал, что надеется, что это научное достижение откроет двери для дальнейших исследований и использования в будущем.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.