Strain Gauge Informasjon

 

Stammedefinisjon

Stammen er en måling av deformasjon i en struktur når en gitt belastning påføres. Det er forandringen på grunn av deformasjon dividert med noen referanselengde. I en stang eller kolonne, for eksempel, er referanselengden lengden på stangen eller kolonnen før en belastning påføres. En gang under belastning vil stangen eller kolonnen endres lengde, selv om denne lengden endres, er ofte umerkelig for øyet. Under komprimering blir stangen eller kolonnen kortere og belastningen er et negativt tall; Under spenning er stangen eller kolonnen lengre og belastningen er positiv.

Teori

En spenningsmåler er i utgangspunktet en elektrisk motstand. Når den strekkes eller komprimeres, endres motstanden forutsigbart. Når du legger en spenningsmåler på en struktur og bruker en last, strekker eller sprer sporet med strukturen. Ved å måle elektrisk motstand i måleren kan du beregne endring i lengde. Fra det kan du beregne belastningen. Selv om belastningen er en viktig ingeniørfaktor, er mange ingeniører mer opptatt av stress. Når du har belastning, kan du beregne stress ved å dele med Youngs Modulus for materialet du undersøker. Dette forholdet mellom stress og belastning kalles Hooke's Law.

Design

Strain gauges har avansert med teknologi gjennom årene. De første strain gauges var mekaniske enheter som fysisk målt deformasjon. Disse enhetene er nyttige i storskala applikasjoner der deformasjon er tydelig synlig, men applikasjoner med mindre skala krever mer følsomhet. Optiske enheter gir et mye høyere nivå av nøyaktighet, men er veldig delikat. Selv om de er nyttige under kontrollerte laboratorieforhold, mangler de robusthet for å overleve industriell bruk. Elektriske motstandsbelastningsmåler laget av forskjellige materialer er de mest brukte. Forbindet metallisk trådstrengsmåler var de første elektriske motstandsmålerne. Silikonbaserte belastningsmåler ble utviklet rundt 1970 og ga et kvantesprang i følsomhet. Nye design, som tynnfilm og diffus silisium, utgjør denne generasjonen av strain gauges.

Programmer

Den mest grunnleggende belastningsmåling er lineær spenning eller kompresjon. Du måler denne belastningen ved å justere aksen til belastningsmåleren med aksen av stresset du måler. Ved å legge til en annen spenningsmåler vinkelrett på aksen, kan du også måle Poisson-effekten direkte. Når du strekker eller komprimerer et materiale, blir det tynnere eller tykkere i forhold til mengden lineær deformasjon, akkurat som når du trekker taffy eller tannkjøtt og senteret blir tynnere. Forholdet til proporsjonalitet er Poisson-forholdet, og effekten er Poisson-effekten. For å få takstmåling i materialer som er bøyd i stedet for strukket, kan du ordne et sett med fire i en Wheatstone Bridge --- to på innsiden av bøyen og to på utsiden.

Betraktninger

Siden stammen Måler er elektriske enheter, et statisk felt kan påvirke avlesningene, og det vil også være andre former for elektrisk forstyrrelse. Temperaturvariasjoner kan også skape problemer, siden materialet pleier å ekspandere ved oppvarming. Denne effekten er en større bekymring for silikonbaserte belastningsmåler, fordi silisium er mer følsomt og deformeres mer under termisk belastning enn metallene, for eksempel kobber, som vanligvis brukes for bindede wiremålere. Justering er avgjørende for å oppnå nøyaktige belastningsmålinger. Hvis belastningsmåleren ikke er justert med spenningsaksen, vil belastningsavlesningen vanligvis være lavere enn den faktiske belastningen i materialet. Ingeniører utformer strukturer for å utholde stresset av en teoretisk belastning. Den faktiske belastningen på strukturen er sjelden den samme som den teoretiske, så ingeniøren må måle den for å sikre at designet fortsatt er tilstrekkelig. En spenningsmåler er et av de vanligste verktøyene som ingeniører benytter til å måle stress og deformasjon i en struktur under 'virkelige' forhold.