스트레인 게이지의 게이지 계수는 무엇입니까?

이봐! 스트레인 게이지 공급 업체로서 종종 스트레인 게이지의 게이지 계수에 대해 질문받습니다. 그래서 나는 그것을 분해하고 그것이 무엇인지, 그것이 중요한지, 그것이 당신의 응용 프로그램에 어떤 영향을 미치는지 설명하는 데 몇 분이 걸렸다 고 생각했습니다.

먼저, 스트레인 게이지가 무엇인지 이야기합시다. 간단히 말해, 스트레인 게이지는 물체의 변형 또는 변형을 측정하는 장치입니다. 적용된 기계적 변형률에 대한 반응으로 전기 저항을 변경하여 작동합니다. 그런 다음 저항의 이러한 변화를 측정하고 물체의 변형을 계산하는 데 사용될 수 있습니다.

이제 게이지 계수는 적용된 변형에 대해 스트레인 게이지의 저항이 얼마나 많이 변하는 지 정량화하는 중요한 매개 변수입니다. 이는 게이지의 분획 길이 (변형)에 대한 전기 저항의 분수 변화의 비율로 정의됩니다. 수학적으로, 그것은 다음과 같이 표현됩니다.

gf = (ΔR/r₀)/(ΔL/L₀)

GF가 게이지 인자, ΔR은 저항의 변화이고, R₀은 초기 저항이며, ΔL은 길이의 변화이며, l ₀는 초기 길이입니다.

게이지 계수는 일반적으로 주어진 스트레인 게이지 재료 및 구조에 대한 일정한 값입니다. 대부분의 금속 스트레인 게이지는 2 ~ 4의 범위의 게이지 계수를 가지며 반도체 변형 게이지는 훨씬 더 높은 게이지 인자를 가질 수 있으며 때로는 100을 초과 할 수 있습니다.

그렇다면 게이지 계수가 왜 중요한가? 글쎄, 그것은 스트레인 게이지의 감도에 직접적인 영향을 미칩니다. 게이지 인자가 높을수록 게이지의 저항이 주어진 균주에 대해 더 크게 변화하여 작은 균주를 정확하게 측정하기가 더 쉽다는 것을 의미합니다. 이는 항공 우주, 자동차 및 생물 의학 공학과 같이 높은 정밀도가 필요한 응용 분야에서 특히 중요합니다.

스트레인 게이지를 사용하여 항공기의 구조 성분의 응력을 측정한다고 가정 해 봅시다. 응력의 작은 변화는 잠재적 인 문제를 나타낼 수 있으므로 이러한 미묘한 변화를 감지하려면 게이지 계수가 높은 스트레인 게이지가 필요합니다. 반면, 큰 변형을 측정하는 경우 저항의 변화가 여전히 측정하기에 충분히 클수록 낮은 게이지 계수가 충분할 수 있습니다.

게이지 계수의 또 다른 중요한 측면은 측정 시스템의 신호 대 잡음비 (SNR)에 미치는 영향입니다. 게이지 인자가 높을수록 일반적으로 SNR이 높아져 유용한 신호 (변형으로 인한 저항의 변화)가 백그라운드 노이즈에 비해 더 강하다는 것을 의미합니다. 이것은보다 정확하고 신뢰할 수있는 측정으로 이어집니다.

이제 스트레인 게이지 유형에 따라 게이지 계수가 어떻게 변할 수 있는지에 대해 이야기 해 봅시다. 고유 한 특성과 게이지 계수가있는 여러 가지 유형의 변형 게이지가 있습니다.

공통 유형 중 하나는 금속 포일 스트레인 게이지입니다. 이 게이지는 얇은 금속 호일을 유연한 백업 물질에 결합하여 만들어집니다. 그것들은 비교적 저렴하고 설치가 쉽고 감도와 안정성의 균형을 잘 갖습니다. 금속 포일 스트레인 게이지의 게이지 인자는 일반적으로 재료 및 제조 공정에 따라 2 내지 4입니다.

다른 유형은 반도체 스트레인 게이지입니다. 이 게이지는 실리콘 또는 게르마늄과 같은 반도체 재료로 만들어지며 금속 포일 스트레인 게이지보다 훨씬 높은 게이지 인자가 있습니다. 이로 인해 압력 센서 및 가속도계와 같은 높은 감도가 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 그러나 반도체 변형 게이지는 금속 포일 스트레인 게이지보다 비싸고 안정적이므로주의해서 사용해야합니다.

와이어 우라 우드 스트레인 게이지 및 광섬유 스트레인 게이지와 같은 다른 유형의 스트레인 게이지가 각각 고유 한 장점과 단점이 있습니다. 스트레인 게이지의 선택은 측정 할 균주 범위, 필요한 정확도 및 환경 조건과 같은 특정 응용 프로그램 요구 사항에 따라 다릅니다.

스트레인 게이지의 유형 외에도 게이지 인자는 온도, 습도 및 게이지의 방향과 같은 다른 요소의 영향을받을 수 있습니다. 특히 온도는 게이지 재료의 저항이 온도에 따라 변하기 때문에 게이지 계수에 상당한 영향을 줄 수 있습니다. 이를 보상하기 위해 대부분의 스트레인 게이지는 더미 게이지 또는 온도 계수 조정과 같은 온도 보상 메커니즘으로 설계되었습니다.

이제 스트레인 게이지를 사용할 때 몇 가지 실질적인 고려 사항에 대해 이야기 해 봅시다. 애플리케이션의 스트레인 게이지를 선택할 때는 측정 할 균주 범위에 적합한 게이지 계수가있는 게이지를 선택하는 것이 중요합니다. 또한 게이지의 정확성, 안정성 및 내구성뿐만 아니라 사용될 환경 조건을 고려해야합니다.

정확한 측정을 보장하기 위해 스트레인 게이지를 올바르게 설치하는 것이 중요합니다. 여기에는 적절한 표면 준비, 게이지를 물체에 단단히 접착하고 적절한 배선 및 신호 컨디셔닝 장비를 사용하는 것이 포함됩니다. 설치 프로세스에 익숙하지 않은 경우 제조업체의 지침에 상담하거나 전문가의 조언을 구하는 것이 좋습니다.

마지막으로 스트레인 게이지의 일부 응용에 대해 이야기 해 봅시다. 스트레인 게이지는 다음을 포함하여 다양한 산업 및 응용 분야에서 사용됩니다.

• 구조 공학 :스트레인 게이지는 브리지, 건물 및 기타 구조물의 스트레스와 변형을 측정하기 위해 안전과 무결성을 보장하는 데 사용됩니다.
• 자동차 엔지니어링 :스트레인 게이지는 엔진 테스트, 서스펜션 테스트 및 충돌 테스트에 사용되어 다양한 구성 요소의 힘과 응력을 측정합니다.
• 항공 우주 공학 :변형 게이지는 항공기 설계 및 테스트에 사용되어 날개, 동체 및 기타 중요한 구성 요소의 응력과 변형을 측정합니다.
• 생의학 공학 :스트레인 게이지는 보철 및 정형 외과와 같은 의료 기기에서 인체의 힘과 스트레스를 측정하기 위해 사용됩니다.
• 산업 자동화 :스트레인 게이지는 로봇 공학, 재료 취급 및 공정 제어에 사용되어 기계 및 장비의 힘과 응력을 측정합니다.

보시다시피, 스트레인 게이지는 다양한 응용 분야에서 변형 및 응력을 측정하기위한 다목적이고 중요한 도구입니다. 연구원이든 엔지니어 또는 애호가이든, 게이지 계수를 이해하고 측정에 미치는 영향을 이해하는 것은 정확하고 신뢰할 수있는 결과를 얻는 데 필수적입니다.

당신이 스트레인 게이지 시장에 있다면, 당신이 당신의 요구에 맞는 올바른 제품을 찾도록 도와 드리겠습니다. 우리는 포함하여 광범위한 스트레인 게이지를 제공합니다전체 브리지 스트레인 게이지, 특정 응용 프로그램에 맞게 다양한 게이지 요소, 크기 및 구성이 있습니다. 우리의 전문가 팀은 또한 당신이 당신의 스트레인 게이지를 최대한 활용할 수 있도록 기술 지원과 조언을 제공 할 수 있습니다.

따라서 궁금한 점이 있거나 요구 사항에 대해 논의하고 싶다면 주저하지 마십시오. 우리는 당신이 당신의 응용 프로그램에 가장 적합한 솔루션을 찾을 수 있도록 도와주고 당신이 가장 정확하고 신뢰할 수있는 측정을 가능하게하는지 확인합니다.

참조

• Vishay Precision Group의 "스트레인 게이지 핸드북"
• Alan S. Morris의 "측정 및 계측 원칙"
• Beckwith, Marangoni 및 Lienhard의 "기계적 측정"