스트레인 게이지로 낮은 온도 환경에서 변형을 측정하는 방법은 무엇입니까?

저온 환경에서의 변형 측정은 항공 우주, 극저온 및 재료 과학을 포함한 다양한 산업에서 중요한 측면입니다. 스트레인 게이지 공급 업체로서, 나는 이러한 극한 조건에서 정확하게 변형을 측정하는 것과 관련된 고유 한 과제와 요구 사항을 이해합니다. 이 블로그에서는 스트레인 게이지를 사용하여 저온 환경에서 변형을 측정하기위한 주요 고려 사항, 기술 및 모범 사례에 대해 논의 할 것입니다.

저온 변형 측정의 문제 이해

저온 환경은 변형 측정의 정확성과 신뢰성에 영향을 줄 수있는 몇 가지 과제를 제시합니다. 주요 과제 중 하나는 저온에서의 재료 특성의 변화입니다. 대부분의 재료는 온도가 감소함에 따라 탄성 계수 및 Poisson의 비율과 같은 기계적 특성의 변화를 나타냅니다. 이러한 변화는 제대로 설명되지 않으면 변형 측정의 오류로 이어질 수 있습니다.

또 다른 과제는 스트레인 게이지와 테스트 시편 사이의 열 팽창 불일치입니다. 온도가 변하면 스트레인 게이지와 시편은 다른 속도로 확장되거나 수축되어 게이지에서 추가 응력과 변형이 발생합니다. 이로 인해 열 응력이 너무 높으면 부정확 한 판독 값과 게이지가 손상 될 수 있습니다.

또한 저온은 스트레인 게이지의 전기적 특성에도 영향을 줄 수 있습니다. 게이지 재료의 저항은 온도에 따라 변할 수 있으며, 게이지와 시편 사이의 절연 저항이 감소하여 전기 누출 및 측정 오차가 발생할 수 있습니다.

저온 응용에 대한 올바른 스트레인 게이지 선택

저온 환경에서 정확하고 신뢰할 수있는 변형 측정을 보장하려면 애플리케이션에 대한 올바른 스트레인 게이지를 선택해야합니다. 스트레인 게이지를 선택할 때 다음 요소를 고려하십시오.

• 온도 범위 :응용 프로그램의 예상 온도 범위 내에서 작동하도록 설계된 스트레인 게이지를 선택하십시오. 대부분의 스트레인 게이지는 특정 온도 범위에 대해 평가 되며이 범위 외부의 게이지를 사용하면 부정확 한 판독 및 조기 고장이 발생할 수 있습니다.
• 게이지 재료 :게이지 재료는 저온에서 우수한 안정성과 저온 저항 계수 (TCR)를 가져야합니다. 저온 응용 분야에 사용되는 일부 일반적인 게이지 재료에는 Constantan, Karma 및 Advance가 포함됩니다.
• 점착제:스트레인 게이지를 시편에 결합하는 데 사용되는 접착제는 또한 저온 적용에도 적합해야합니다. 일부 접착제는 저온에서 부서지기 쉬우거나 결합 강도를 잃어 게재 고장으로 이어질 수 있습니다.
• 구성:쿼터 브리지, 하프 브리지, 또는전체 브리지 스트레인 게이지또한 측정의 정확성과 감도에 영향을 줄 수 있습니다. 특정 응용 프로그램과 측정되는 변형 유형에 적합한 구성을 선택하십시오.

시험 시편 준비

테스트 시편의 적절한 준비는 저온 환경에서 정확한 변형 측정을 위해 중요합니다. 시편을 준비하려면 다음 단계를 수행해야합니다.

• 표면 준비 :시편의 표면은 깨끗하고 매끄럽고 기름, 그리스 또는 녹과 같은 오염 물질이 없어야합니다. 적절한 세척제와 연마제를 사용하여 표면을 준비한 다음 깨끗한 천으로 건조시킵니다.
• 장착 위치 :스트레인 게이지를 장착하기 위해 시편에서 적절한 위치를 선택하십시오. 위치는 구멍, 노치 또는 날카로운 모서리와 같은 스트레스 농도가 없어야하며 측정되는 변형을 대표해야합니다.
• 게이지 장착 :시편에 스트레인 게이지를 장착하려는 제조업체의 지침을 따르십시오. 권장 접착제를 사용하여 게이지 뒷면에 균등하게 바릅니다. 준비된 표면에 게이지를 조심스럽게 놓고 압력을 가해 게이지와 시편 사이의 잘 접촉을 보장하십시오.

저온 환경에서 변형 측정

스트레인 게이지가 시편에 장착되면 다음 단계는 변형을 측정하는 것입니다. 저온 환경에서 변형을 측정하는 데 다음 기술을 사용할 수 있습니다.

• Wheatstone Bridge 회로 :Wheatstone Bridge 회로는 스트레인 게이지로 변형을 측정하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. Wheatstone Bridge 회로에서 스트레인 게이지는 다리의 한쪽 팔에 연결되고 다른 암은 고정 저항으로 구성됩니다. 스트레인 게이지에 변형이 발생하면 저항이 변해 브리지 회로의 불균형이 발생합니다. 이 불균형은 전압계 또는 증폭기를 사용하여 측정 할 수 있으며, 저항의 변화에 ​​따라 변형을 계산할 수 있습니다.
• 온도 보상 :변형 측정에 대한 온도의 영향을 보상하기 위해 온도 보상 기술을 사용할 수 있습니다. 일반적인 방법 중 하나는 활성 스트레인 게이지와 동일하지만 변형이 적용되지 않는 더미 스트레인 게이지를 사용하는 것입니다. 더미 게이지는 활성 게이지와 동일한 시편에 장착되며 Wheatstone Bridge 회로의 별도 팔에 연결됩니다. 활성 및 더미 게이지의 판독 값을 비교함으로써 온도의 영향은 측정에서 제거 될 수 있습니다.
• 데이터 수집 시스템 :데이터 수집 시스템 (DAQ)을 사용하여 변형 측정을 기록하고 분석 할 수 있습니다. DAQ 시스템은 정확도와 해상도가 높은 전압의 작은 변화를 측정 할 수 있어야합니다. 또한 측정에 대한 온도 및 기타 환경 적 요인의 영향을 보상 할 수 있어야합니다.

저온 변형 측정을위한 모범 사례

저온 환경에서 정확하고 신뢰할 수있는 변형 측정을 보장하려면 다음 모범 사례를 따라야합니다.

• 구경 측정:정확한 판독 값을 보장하기 위해 각 사용하기 전에 스트레인 게이지와 측정 시스템을 교정하십시오. 캘리브레이션 고정물 또는 기준 시편과 같은 알려진 변형 소스를 사용하여 시스템을 보정하십시오.
• 열 평형 :측정하기 전에 시편과 스트레인 게이지가 열 평형에 도달하도록 허용하십시오. 시편의 크기와 질량과 시편과 환경 사이의 온도 차이에 따라 몇 시간 또는 며칠이 걸릴 수 있습니다.
• 모니터링 :측정 과정에서 온도와 변형을 지속적으로 모니터링하여 조건이 안정적으로 유지되도록합니다. 데이터를 분석 할 때 온도 또는 변형의 변화를 기록하고 고려해야합니다.
• 안전:저온 환경에서 작업 할 때는 적절한 안전 예방 조치를 취하십시오. 보호 복, 장갑 및 안경을 착용하고 장비 제조업체가 제공하는 안전 지침을 따르십시오.

결론

저온 환경에서 변형을 측정하는 것은 다양한 산업에서 도전적이지만 중요한 작업입니다. 문제를 이해하고, 올바른 스트레인 게이지를 선택하고, 테스트 시편을 올바르게 준비하고, 적절한 측정 기술을 사용하여 정확하고 신뢰할 수있는 변형 측정을 얻을 수 있습니다. 스트레인 게이지 공급 업체로서 저는 고객이 저온 환경에서 변형 측정 요구를 충족시킬 수 있도록 고품질 제품 및 기술 지원을 제공하기 위해 노력하고 있습니다.

저온 환경에서 변형 측정에 대해 더 많이 배우고 싶거나 특정 응용 프로그램에 대해 논의하려면 상담을 받으려면 당사에 문의하십시오. 스트레인 측정 요구에 가장 적합한 솔루션을 찾기 위해 귀하와 협력하기를 기대합니다.

참조

• John R. Dally, Wallace F. Riley 및 Kenneth G. McConnell의 "스트레인 게이지 기술 : 기본 및 응용 프로그램"
• Alan S. Morris의 "측정 및 계측 원칙"
• Richard W. Swift의 "극저온 공학"