استرین گیج

استرین گیج یک مبدل مقاومتی متغیر است که برای اندازه گیری کرنش یا تغییر طول یا فاصله ایجاد شده توسط نیروی خارجی (یعنی انبساط و یا فشار) یا فشار استفاده می شود. استرین گیج از خاصیت الکتریکی مواد (عمدتاً رسانا یا نیمه هادی) استفاده می کند که هرگاه تغییر شکلی در ابعاد ماده ایجاد شود، مقاومت الکتریکی آن تغییر می کند. از یک قطعه فلزی نازک دراز تشکیل شده است که مانند زیگ زاگ در سراسر سنسور قرار گرفته یا روی خود تا می شود. یک نمودار ساده برای کرنش سنج در شکل نشان داده شده است.

اصل کار

از آنجایی که می دانیم مقاومت الکتریکی (R) هادی متناسب با طول ( l ) هادی و با سطح مقطع (A) هادی نسبت معکوس دارد.

از فرمول، درک می شود که اگر یک متغیر فرآیند مانند نیرو، فشار یا جابجایی و غیره در طول یا مساحت (هر دو یا هر یک از آنها) درحسگر تغییر ایجاد کند، مقاومت همان سنسور تغییر خواهد کرد. برای اندازه گیری چنین متغیرهایی، فشار سنج بر روی جسم نصب می شود تا اثر نیرو یا جابجایی را منتقل کند. هنگامی که یک نیروی خارجی به جسم وارد می شود، تغییر شکلی در شکل جسم ایجاد می شود که به سنسور کرنش سنج منتقل می شود و در نتیجه تغییری در مقاومت رخ می دهد که می تواند توسط مدارهای پل شناسایی و اندازه گیری شود و می توان در آن کالیبره کرد. واحد اندازه گیری متغیر فرآیند مانند نیرو، فشار، وزن، تنش، طول یا جابجایی و غیره.

برای اندازه گیری تغییر مقاومت با استفاده از مدار پل سنگی گندم به صورت زیر نشان داده شده است:

از آنجایی که می دانیم در ابتدا وقتی هیچ کرنشی به کرنش سنج اعمال نمی شود، مدار پل به حالت تعادل تنظیم می شود و آمپرمتر در هر دو شبکه تقسیم پتانسیل جریان صفر را نشان می دهد. با اعمال تنش به کرنش سنج، مقاومت الکتریکی گیج تغییر می کند که باعث عدم تعادل پل می شود و منجر به جریان در آمپرمتر می شود. دو روش برای تشخیص تغییر مقاومت وجود دارد:

•  حالت پوچ
•  حالت انحراف
  در حالت پوچ، ما تغییر مشابهی را در R C ایجاد می کنیم تا به وضعیت تعادل پوچ در سراسر شبکه پل دست یابیم. در حالی که در حالت انحراف، جریان نامتعادل مستقیماً به صورت تغییر مقاومت یا بر حسب تغییر در کمیت فیزیکی مانند نیرو، فشار، جابجایی، وزن و غیره اندازه‌گیری و کالیبره می‌شود.

پیکربندی احتمالی کرنش سنج در مدار پل

• پل چهارم با استفاده از یک گیج
• نیم پل با استفاده از دو گیج
• نوع پل کامل

در آرایش پل چهارم، در یک بازوی پل سنگی گندم از یک کرنش سنج تک کرنش و در بازوهای دیگر از مقاومت های ثابت استفاده می شود.

به منظور افزایش خروجی تغییر مقاومت و جبران اثر دما، از گیج‌های دوتایی (همانطور که در شکل نشان داده شده است) استفاده می‌شود که در آن یک گیج نیروی کششی را حس می‌کند و مقاومت آن در اثر بار کششی افزایش می‌یابد، در حالی که گیج دیگر با نیروی فشار مواجه می‌شود و مقاومت آن در اثر فشار کاهش می‌یابد. کرنش فشاری. دو بازوی دیگر پل مقاومت های ثابت هستند.

به منظور افزایش حساسیت و خروجی در تغییر مقاومت، از چهار گیج در هر بازوی پل سنگی گندم استفاده شده است که در شکل- ذکر شده است.

انواع کرنش سنج

انواع مختلفی از سنسورهای فشار سنج به طور گسترده در صنایع استفاده می شود. یک طبقه بندی گسترده به شرح زیر نشان داده شده است-

• فشار سنج نوع زخمی سیمی
•  گیج نوع پیوندی
•  سنج نوع بدون پیوند
•  سنج نوع فویل
•  گیج های نیمه هادی
•  کرنش سنج های خازنی

کاربرد کرنش سنج

کرنش سنج های مقاومتی از نظر اندازه بسیار کوچک و مبدل های الکتریکی بسیار حساس هستند. آنها اغلب در سنسورهای دیگر برای اندازه گیری متغیرهای فیزیکی مختلف استفاده می شوند و به شکل الکتریکی تبدیل می شوند و باعث ایجاد تغییر در مقاومت و در نتیجه تغییر در جریان / ولتاژ می شوند. برخی از آنها در زیر ذکر شده است –

• اندازه گیری تنش و کرنش (Micro-strain).
•  اندازه گیری وزن (In Load cell)
•  اندازه گیری جابجایی
•  اندازه گیری فشار
•  اندازه گیری نیرو
•  اندازه گیری گشتاور
•  اندازه گیری دما (گاهی) و غیره

الزامات کرنش سنج ایده آل

•  آنها باید فاکتور گیج بالایی داشته باشند
•  آنها باید مقاومت بالایی داشته باشند
•  آنها باید حساسیت دمای پایینی داشته باشند
•  آنها باید نقطه بازده بالایی داشته باشند
•  مقاوم در برابر خوردگی آنها باید بالا باشد.