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스트레인 게이지

스트레인 게이지 개요

스트레인 게이지는 가해지는 힘에 따라 저항이 변하는 센서입니다. 이 게이지는 힘, 압력, 인장, 무게 등을 전기 저항의 변화로 전환하며 그 이후 이 저항을 측정합니다. 외부의 힘이 정지하고 있는 물체에 가해지면 스트레스와 스트레인이 결과로 나타납니다. 스트레스는 물체의 내부 저항력으로 규정되고 스트레인은 발생하는 변위와 변형으로 규정됩니다.

금속 박막 스트레인게이지 스트레인 게이지는 기계적 수량의 측정에 적용되는 전기 측정 기법의 가장 중요한 도구 중 하나입니다. 이름이 암시하듯이 게이지는 스트레인의 측정에 사용됩니다. 기술적인 용어로써 스트레인 Strain은 인장과 압축 스트레인으로 이루어지며 양과 음의 신호로 구분됩니다. 그러므로 스트레인 게이지는 수축뿐만 아니라 확장을 감지하는데 사용될 수 있습니다.

물체의 스트레인은 언제나 외부 영향 또는 내부 효과에 의하여 발생합니다. 스트레인은 힘, 압력, 모멘트, 열, 물질의 구조 변화 그리고 그와 유사한 것에 의하여 발생할 수 있습니다. 특정 조건이 충족되면 영향을 주는 양 또는 수치는 측정된 스트레인 수치로부터 파생될 수 있습니다. 실험 스트레스 분석에서 이러한 특성은 폭넓게 사용됩니다. 실험 스트레스 분석은 물질 내의 스트레스를 파악하고 이의 안전성과 내구성을 예상하기 위하여 표본 또는 구조부의 표면에서 측정된 스트레인 수치를 사용합니다. 특수 변환기가 힘 또는 모멘트, 압력, 가속, 감속, 진동 등과 같은 기타 파생 수량의 측정을 위하여 설계될 수 있습니다. 이러한 변환기는 보통 스트레인 게이지가 결속된 압력에 민감한 다이어프램을 가지고 있습니다.

박막 스트레인 게이지 (Bonded Foil Strain Gage)

최초의 결속형 금속선 스트레인 게이지는 1938년에 개발되었습니다. 금속 포일 스트레인 게이지는 에폭시 수지의 얇은 막에 의하여 변형된 표면에 직접 결속된 0.025 mm (0.001 in) 두께의 인선 필라먼트 그리드(저항기)로 구성됩니다. 부하가 표면에 가해지면 그 결과로 나타나는 표면 길이의 변화는 저항기로 전달되고 그에 상응하는 스트레인은 포일 선의 전기 저항의 측면에서 측정되고 이는 스트레인에 따라 선형으로 변합니다. 포일 다이어프램과 접착제는 스트레인의 전송 시에 함께 작용하여야 하며 접착제는 포일 그리드와 표면 사이에서 전기 절연체의 기능을 하여야 합니다. 스트레인 게이지를 선택할 때 센서의 스트레인 특성뿐만 아니라 안정성과 온도 감도를 고려하여야 합니다. 안타깝지만 가장 바람직한 스트레인 게이지 물질은 온도 변화에 매우 민감하고 시간이 지날수록 저항이 변하는 경향이 있습니다. 짧은 기간 동안의 시험의 경우 이는 심각한 문제가 아니겠지만 지속적인 산업용 측정의 경우에는 온도 및 편차 보상이 포함되어야 합니다.

스트레인게이지와 휘트스톤브리지

측정 회로

결속된 저항 스트레인 게이지로 스트레인을 측정하기 위하여 게이지는 스트레인에 상응하는 저항의 미세한 변화를 측정할 수 있는 능력을 가진 전기회로에 연결되어야 합니다. 스트레인 게이지 변환기는 보통 휘트스톤 브리지 회로(그림 1)의 형태에 전기적으로 연결된 네 가지 스트레인 게이지 소자를 활용합니다. 휘트스톤 브리지는 정적 또는 동적 전기 저항을 측정하기 위하여 사용되는 분할 브리지 회로입니다. 휘트스톤 브리지의 출력 전압은 볼트 입력 당 밀리볼트 출력으로 표시됩니다. 휘트스톤 회로는 또한 온도 보상에 적합합니다. 브리지에 연결되어야 하는 활성화된 스트레인 게이지의 숫자는 적용분야에 따라 다릅니다. 예를 들어 빔의 반대 편에 있는 게이지들을 하나는 압축에 하나는 인장에 연결하는 것이 유용합니다. 이러한 배치에서 동일한 스트레인에 대한 브리지의 출력을 효과적으로 배가할 수 있습니다. 모든 암이 스트레인 게이지에 연결되어 있는 설비에서는 저항 변화(온도 변화로 인한)가 브리지의 모든 암에서 동일할 것이기 때문에 온도 보상이 자동으로 이루어집니다.

맞춤형 스트레인 게이지

오메가는 맞춤형 스트레인 게이지를 제작할 수 있습니다. 당사는 고객의 사용환경에 최적화 된 맞춤형 스트레인 게이지를 필요성을 이해하고 있습니다. 맞춤형 스트레인 게이지는 설치를 간편하게 하고 특정 적용분야 또는 공간이 제한된 환경을 위하여 설계될 수 있습니다. 당사의 스트레인 게이지 제품 목록에서 원하는 제품이 없다면 연락 주시기 바랍니다. 당사는 다음을 포함하여 여러분의 요구에 맞는 스트레인 게이지를 제작할 수 있습니다:
  • 표준 게이지 패턴 변경
  • 맞춤형 게이지 패턴 생성
  • 커먼 캐리어(Common Carrier)에 여러 대의 게이지 설치
  • 비표준 리드 길이 제공
  • 맞춤형 재료 사용
  • 납땜 패드 위치 변경 또는 추가적인 배선 포인트 제공
  • 방해물 제거를 위한 특수 치수, 다듬기 및 모양 생산
당사는 센서의 성능을 극대화하기 위하여 여러분의 스프링 소자에 맞는 맞춤형 크리프(Creep) 사양을 제공할 수 있습니다. 당사의 기술 팀은 크리프 보상을 여러분의 시험 결고보다 높게 또는 낮게 변경하기 위하여 여러분과 함께 작업을 할 것입니다. 오메가는 1/2 또는 온전한 휘트스톤 브리지 디자인 또는 맞춤형 로제트를 제공할 수 있습니다. 당사는 맞춤형 스트레인 게이지의 구매를 빠르고 간편하게 만들도록 노력하고 있습니다. 오메가에 여러분의 맞춤형 도면을 기술시방 필요한 스트레인 게이지 수량과 함께 보내주시기 바랍니다. 오메가의 기술 팀은 여러분의 요청에 따라 작업을 수행하여 맞춤형 스트레인 게이지에 대한 견적을 제공합니다. 당사는 한달 내에 맞춤형 게이지를 위한 표본을 제공할 수 있으며 그 이후에 곧 원하는 주문 수량에 맞춰 생산이 가능합니다. 여러분의 스트레인 게이지를 위한 맞춤형 부품의 번호가 생성되어 이후에 주문할 때 더 빠르고 간편하게 할 수 있습니다.