스트레인 게이지의 해상도는 무엇입니까?

스트레인 게이지의 해상도는 무엇입니까?

스트레인 게이지 공급 업체로서, 나는 종종 스트레인 게이지의 해상도에 대해 질문을 받았습니다. 이 개념을 이해하는 것은 기계 공학, 토목 공학 및 항공 우주 산업과 같은 정확한 변형 측정이 필요한 응용 분야에 관련된 모든 사람에게 중요합니다.

스트레인 게이지 분해능의 정의

스트레인 게이지의 해상도는 게이지가 감지하고 정확하게 측정 할 수있는 스트레인의 가장 작은 변화를 나타냅니다. 재료의 변형에 대한 상세하고 정확한 정보를 제공하는 게이지의 능력을 결정하는 기본 매개 변수입니다. 간단히 말해서, 더 높은 해상도 변형 게이지는 변형의 작은 변화조차도 픽업 할 수 있으며, 해상도는 이러한 미묘한 변화를 놓칠 수 있습니다.

이것을 더 잘 이해하려면 비유를 고려해 봅시다. 통치자를 사용하여 물체의 길이를 측정한다고 상상해보십시오. 모든 밀리미터마다 표시가있는 통치자는 1 센티미터마다 표시하는 통치자보다 길이를 더 정확하게 측정 할 수 있습니다. 마찬가지로, 고해상도가 높은 스트레인 게이지는 해상도가 낮은 것보다 정확도가 큰 변형을 측정 할 수 있습니다.

스트레인 게이지 분해능에 영향을 미치는 요인

몇 가지 요인이 스트레인 게이지의 해상도에 영향을 미칩니다.

게이지 계수
게이지 계수는 스트레인 게이지의 주요 특성입니다. 그것은 길이의 분수 변화에 대한 전기 저항의 분수 변화의 비율로 정의됩니다 (변형). 게이지 인자가 높을수록 변형의 작은 변화가 저항의 비교적 큰 변화를 초래할 수 있습니다. 이를 통해 작은 변형 변화를 더 쉽게 감지하고 측정하여 게이지의 해상도를 증가시킵니다. 예를 들어, 스트레인 게이지에 높은 게이지 계수가있는 경우, 재료의 작은 변형은 게이지의 저항에 상당한 변화를 일으켜 관련 측정 회로에 의해 정확하게 측정 될 수 있습니다.

측정 시스템의 노이즈
노이즈는 원치 않는 전기 신호로 스트레인 게이지의 저항 변화를 측정 할 수 있습니다. 전기 노이즈는 인근 전기 장비의 전자기 간섭 (EMI), 측정 회로의 열 노이즈 또는 기계적 진동과 같은 다양한 소스에서 나올 수 있습니다. 높은 수준의 노이즈는 저항의 작은 변화를 가릴 수있어 스트레인 게이지의 효과적인 해상도를 줄일 수 있습니다. 해상도를 개선하려면 측정 시스템의 노이즈를 최소화하는 것이 필수적입니다. 이는 낮은 노이즈 앰프를 사용하여 측정 케이블의 적절한 차폐를 통해 달성 할 수 있으며 시스템을주의 깊게 접지합니다.

측정 회로 감도
스트레인 게이지의 저항 변화를 감지하는 데 사용되는 측정 회로의 감도는 또한 해상도를 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 보다 민감한 회로는 저항의 작은 변화를 감지 할 수 있습니다. 예를 들어, 스트레인 게이지 측정에 일반적으로 사용되는 Wheatstone Bridge 회로는 높은 감도를 갖도록 설계 될 수 있습니다. Wheatstone Bridge의 저항을주의 깊게 선택하고 적절한 신호 조절 구성 요소를 사용하여 회로는 스트레인 게이지의 저항의 작은 변화를 정확하게 측정하여 측정 시스템의 전체 해상도를 향상시킬 수 있습니다.

다른 응용 프로그램에서 해상도의 중요성

기계 공학
기계 엔지니어링에서 변형 게이지는 기계 구성 요소의 응력과 변형을 모니터링하는 데 사용됩니다. 고해상도 변형 게이지는 샤프트, 기어 및 베어링과 같은 부분에서 피로의 초기 징후와 잠재적 실패를 감지하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 회전 샤프트에서는 오정렬 또는 과도한 하중으로 인한 변형의 작은 증가조차도 높은 해상도 변형 게이지에 의해 감지 될 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 치명적인 실패가 발생하기 전에 예방 조치를 취하여 다운 타임 및 유지 보수 비용이 줄어 듭니다.

토목 공학
토목 공학에서 스트레인 게이지는 건물, 교량 및 댐의 구조적 건강을 모니터링하는 데 사용됩니다. 높은 해상도 변형 게이지는 온도 변화,지면 정착 또는 지진 활동과 같은 인자로 인한 변형의 작은 변화를 감지 할 수 있습니다. 예를 들어, 대형 스케일 브리지에서 고해상도 변형 게이지는 트래픽 하중 및 환경 요인으로 인해 브리지 케이블 및 거더의 변형 변화를 측정 할 수 있습니다. 이 정보는 구조의 장기적인 안전성과 안정성을 보장하는 데 중요합니다.

항공 우주 산업
안전이 가장 중요한 항공 우주 산업에서는 항공기 날개, 동체 및 기타 중요한 구성 요소의 긴장을 측정하는 데 높은 해상도 스트레인 게이지가 사용됩니다. 이러한 게이지는 구조적 손상이 심각한 결과를 초래할 수 있으므로 비행 중에 긴장의 가장 작은 변화조차도 감지 할 수 있어야합니다. 예를 들어, 높은 해상도 스트레인 게이지는 공기 역학적 힘과 난기류로 인해 항공기 날개의 변형 변화를 감지 할 수 있습니다. 이 데이터는 엔지니어가 항공기 설계를 최적화하고 안전한 작동을 보장하는 데 사용됩니다.

향상된 해상도를위한 전체 브리지 스트레인 게이지

스트레인 게이지 측정의 해상도를 향상시키는 한 가지 방법은전체 브리지 스트레인 게이지. 전체 브리지 스트레인 게이지 구성은 Wheatstone Bridge 회로에 배열 된 4 개의 스트레인 게이지로 구성됩니다. 이 구성은 하프 브리지 또는 쿼터 브리지와 같은 다른 구성에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다.

전체 브리지 스트레인 게이지에서 4 개의 게이지가 모두 변형 측정에 기여합니다. 이로 인해 다른 구성에 비해 감도가 높아집니다. 전체 브리지 구성은 저항의 작은 변화를 감지 할 수 있으므로 변형 측정의 해상도를 효과적으로 증가시킵니다. 또한 전체 브리지 구성은 온도 변화 및 기타 환경 요인에 더 면역되어 측정의 정확성과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

응용 프로그램에 올바른 스트레인 게이지를 선택합니다

특정 응용 프로그램에 대한 스트레인 게이지를 선택할 때 필요한 해상도를 고려해야합니다. 먼저 감지 해야하는 변형의 최소 변화를 결정하십시오. 이 요구 사항을 기반으로 적절한 게이지 계수와 충분한 감도가있는 측정 시스템이있는 스트레인 게이지를 선택하십시오.

스트레인 게이지가 작동하는 환경 조건을 고려하는 것도 중요합니다. 예를 들어, 애플리케이션에 고온 또는 높은 수준의 EMI가 포함 된 경우 이러한 요인에 저항하는 스트레인 게이지를 선택해야합니다. 또한 측정 시스템이 노이즈 및 간섭을 최소화하도록 올바르게 설계되었는지 확인하십시오.

결론

스트레인 게이지의 해상도는 재료의 변형에 대한 정확하고 상세한 정보를 제공하는 능력을 결정하는 중요한 매개 변수입니다. 게이지 인자, 노이즈 및 측정 회로 감도와 같은 해상도에 영향을 미치는 요소를 이해하면 응용 프로그램에 올바른 스트레인 게이지를 선택할 수 있습니다. 기계 공학, 토목 공학 또는 항공 우주 산업 분야에서 일하든 상위 해상도 변형 게이지는 긴장의 작은 변화를 감지하여 구조 및 구성 요소의 안전성과 신뢰성을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다.

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참조

• Doebelin, EO (2003). 측정 시스템 : 응용 프로그램 및 설계. 맥그로 - 힐.
• 실험 역학 학회. (2018). 실험 역학의 핸드북. 뛰는 것.