Испытания мостовых сооружений требуют измерения большого числа параметров напряженно-деформационного состояния (НДС) конструкции под испытательной нагрузкой. Такими параметрами при статических испытаниях являются общие перемещения и деформации сооружения и его частей (например, прогибы), относительные деформации, характеризующие напряжения, местные деформации (раскрытие трещин, смещения элементов в стыках и т.д.) [1].
Измеряемые относительные деформации элементов конструкции очень малы, важнейшим требованием к средствам тензоизмерений становится их высокая чувствительность и низкий уровень погрешности измерений. При испытании реальных конструкций и крупномасштабных моделей для измерения деформаций, как правило, используются измерители деформации — тензометры рычажного, электрического (электротензодатчики — ЭТД) и струнного типов, показания которых пропорциональны относительному перемещению 2-х точек, закрепленных на поверхности исследуемого элемента конструкции.
Принцип действия рычажного тензометра (рис. 1) состоит в измерении базы прибора — расстояния между двумя опорными призмами, прижатыми к исследуемой поверхности с помощью струбцины. При деформации поверхности рычаг поворачивается относительно шарнира и перемещает стрелку по шкале. Вследствие рычажного принципа действия прибора изменения температуры окружающей среды никак не влияют на его показания.
ЭТД на основе тензорезисторов являются в настоящее время наиболее распространенным и универсальным средством преобразования деформации твердого тела в электрический сигнал. Принцип действия основан на свойстве материалов изменять сопротивление при деформациях (тензоэффект). Чувствительный элемент тензорезистора изготавливают из проволоки диаметром 10–25 мкм или тонкой фольги толщиной 2–5 мкм [2].
При выборе тензорезистора учитывают температурный коэффициент сопротивления (ТКС — величина, характеризующая эффект изменения сопротивления проводника при изменении температуры от его материала) и коэффициент тензочувствительности (КТЧ — коэффициент, характеризующий измерение сопротивления тензорезистора в зависимости от величины относительной деформации). Проводниковые тензорезисторы изготавливают из сплавов, КТЧ которых имеет значения от 0,5 до 2,3 (константан, манганин, нихром). Более высокой чувствительностью обладают полупроводниковые тензорезисторы, КТЧ которых примерно в 60 раз выше обычных.