Wpływ wilgotności powietrza na błąd pomiaru rezystancji sensora odkształceń wykonanego z włókien węglowych

The paper describes studies on the influence of humidity on the electrical resistance of a textile sensor made of carbon fibres. The concept of the sensor refers to externally bonded fibre reinforcement commonly used for strengthening of structures, however the zig-zag arrangement of carbon fibre tow allows for measuring its strain. The sensor tests showed its high sensitivity to the temperature and humidity changes which unfavourably affects the readings and their interpretation. The influence of these factors must be compensated. Due to the size of the sensor, there is not possible electrical compensation by the combining of “dummy” sensors into the half or full Wheatstone bridge circuit. Only mathematical compensation based on known humidity resistance functions is possible. The described research is the first step to develop such relations. The tests were carried out at temperatures of 10°C, 20°C, 30°C and humidity in the range of 30-90%.Kompensacja błędu pomiaru w tensometrii elektrooporowej ma istotne znaczenie dla dokładności mierzonych odkształceń. Wśród źródeł błędu zazwyczaj są zmiany temperatury, wilgotności, wahania stałej tensometru, przebieg ścieżki przewodzącej czy odkształcenia w kierunku prostopadłym. Już wstępne badania opracowanego przez autorów artykułu sensora odkształceń wykorzystującego włókna węglowe, jako przewodnik wykazały jego znaczną wrażliwość na zmiany wilgotności. Koncepcja sensora polega na wykorzystaniu laminatu zbrojonego włóknami węglowymi, tradycyjnie stosowanego do wzmacniania konstrukcji budowlanych, jako układu samo-monitorującego. Funkcja taka może być bardzo przydatna z uwagi na kruche właściwości tego typu materiałów i gwałtowny proces zniszczenia. Uzyskanie wystarczającej czułości wymaga wężykowatego ułożenia włókien węglowych, analogicznie do klasycznego tensometru elektrooporowego. Opisany w artykule sensor jest trzecią generacją rozwoju koncepcji, modyfikacja polega na zastąpieniu produkcji w procesie tkania przez stabilizację włókien na siatce kompozytowej. Zaletą tego rozwiązania jest ograniczenie niebezpieczeństwa przypadkowych zwarć w wyniku nieprawidłowej laminacji sensora