"정확함은 왕의 공손함이다!" 오늘날 이 중세 프랑스 격언의 관련성은 증가하고 있습니다. 스트레인 게이지 기반 기기는 생산 및 일상 생활에서 정확한 측정 계산을 위해 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
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스트레인 게이지란 무엇이며 스트레인 게이지는 무엇을 위한 것입니까?
스트레인 게이지(라틴어 텐서스 - 응력)는 측정 대상 또는 구조의 응력-변형 상태를 측정하는 방법 및 기술입니다. 사실 기계적 응력을 직접 측정하는 것은 불가능하므로 물체의 변형을 측정하고 재료의 물리적 특성을 고려한 특수 기술을 사용하여 응력을 계산하는 것이 과제입니다.
스트레인 게이지는 스트레인 효과를 기반으로 하며, 이는 다양한 변형에서 저항을 변경하는 고체 재료의 특성입니다. 스트레인 게이지는 고체의 탄성 변형을 측정하고 그 값을 전기 신호로 변환하는 장치입니다.이 과정은 센서 도체가 늘어나거나 압축될 때 저항이 변할 때 발생합니다. 고체의 변형률을 측정하는 장치(예: 기계 부품, 건축, 건물)의 핵심 요소입니다.
설계 및 작동 원리
스트레인 게이지는 특수 접점이 장착된 스트레인 게이지로 구성되어 있으며 측정 패널 전면에 고정되어 있습니다. 측정 과정에서 패널의 민감한 접촉이 물체에 닿습니다. 변형이 발생하여 측정되고 스트레인 게이지 센서의 측정 값의 처리 및 표시 요소로 전송되는 전기 신호로 변환됩니다.
기능적 사용 범위에 따라 센서는 측정값의 유형과 유형이 모두 다릅니다. 중요한 요소는 필요한 측정 정확도입니다. 예를 들어, 빵집 출구에 있는 트럭 저울의 로드 셀은 100분의 1그램이 중요한 전자 약국 저울과 절대적으로 일치하지 않습니다.
현대식 스트레인 게이지의 종류와 종류에 대해 자세히 알아보겠습니다.
토크 센서
토크 센서는 엔진 크랭크 샤프트 또는 스티어링 칼럼과 같은 시스템의 회전 부품에서 토크를 측정하도록 설계되었습니다. 토크 센서는 접촉 또는 비접촉(원격 측정) 방식으로 정적 및 동적 토크를 모두 결정할 수 있습니다.
빔, 캔틸레버 및 에지 유형 로드셀
이러한 유형의 센서는 일반적으로 측정의 고감도 및 선형성을 위해 통합된 굽힘 요소가 있는 평행사변형 설계를 기반으로 합니다. 그 안에있는 스트레인 게이지는 센서의 탄성 요소의 민감한 부분에 고정되고 풀 브리지 방식에 따라 연결됩니다.
구조적으로 거더 스트레인 게이지에는 고르지 않은 하중 분포와 압축 및 인장 변형의 감지를 위한 특수 구멍이 있습니다.최대 효과를 위해 스트레인 게이지는 특수 표시에 의해 빔의 가장 얇은 지점에 있는 표면에 엄격하게 배향됩니다. 이 유형의 매우 정확하고 신뢰할 수 있는 센서는 플랫폼 또는 호퍼 스케일에서 다중 센서 측정 시스템을 만드는 데 사용됩니다. 그들은 또한 중량 배처, 벌크 및 액체 제품 포장기, 케이블 장력 측정기 및 기타 하중 측정기에서 응용 프로그램을 발견했습니다.
인장 및 압축 로드셀
인장 및 압축 로드셀은 일반적으로 알루미늄과 스테인리스 스틸로 만들어진 S자형입니다. 측정 범위가 0.2~20톤인 호퍼 저울 및 계량기를 위해 설계되었습니다. S자형 인장 및 압축 로드셀은 케이블, 직물 및 섬유 생산용 기계에서 이러한 재료의 인장력을 제어하는 데 사용할 수 있습니다.
와이어 및 포일 스트레인 게이지
열광한 스트레인 게이지는 직경이 작은 와이어의 나선 형태로 만들어지며 탄성 요소 또는 조사 대상 부품에 접착제로 부착됩니다. 특성은 다음과 같습니다.
- 제조 용이성;
- 변형에 대한 선형 의존성;
- 작은 크기와 가격.
단점 중 낮은 감도, 측정 오류에 대한 환경의 온도 및 습도 영향, 탄성 변형 분야에만 적용 가능성이 있습니다.
박 스트레인 게이지는 높은 도량형 품질과 제조 가능성으로 인해 현재 가장 일반적인 유형의 스트레인 게이지입니다. 이것은 생산의 포토리소그래피 기술로 인해 가능해졌습니다. 첨단 기술을 통해 측정 재료의 특성에 따라 -240 ~ +1100ºC 범위의 넓은 작동 온도 범위를 가진 0.3mm 베이스, 특수 스트레인 게이지 소켓 및 스트레인 게이지 체인이 있는 단일 스트레인 게이지를 생산할 수 있습니다. 격자.
로드셀의 장점과 단점
스트레인 게이지는 다음과 같은 특성 때문에 널리 사용됩니다.
- 연구 중인 부품과 스트레인 게이지의 모놀리식 연결 가능성;
- 1-3 %의 오류로 높은 측정 정확도를 제공하는 측정 요소의 얇은 두께;
- 평평한 표면과 곡선 표면 모두에 장착의 편리함;
- 최대 50000Hz의 주파수로 변화하는 동적 변형을 측정하는 기능;
- -240 ~ +1100˚C의 온도 범위에서 어려운 환경 조건에서 측정 가능성;
- 부품의 여러 지점에서 동시에 매개변수를 측정할 수 있습니다.
- 변형 측정 시스템에서 먼 거리에 있는 물체의 변형 측정 가능성;
- 움직이는(회전하는) 부품의 변형 측정 가능성.
주의해야 할 단점은 다음과 같습니다.
- 센서의 감도에 대한 기상 조건(온도 및 습도)의 영향;
- 측정 요소의 저항이 약간 변경되면(약 1%) 신호 증폭기를 사용해야 합니다.
- 스트레인 게이지가 고온 또는 부식성 환경에서 작동하는 경우 보호를 위한 특별한 조치가 필요합니다.
기본 결선도
가정용 또는 산업용 스케일에 스트레인 게이지를 연결하는 예를 살펴보겠습니다. 저울용 표준 로드 셀에는 4개의 서로 다른 색상의 와이어가 있습니다. 두 개의 입력은 전원(+Ex, -Ex)이고 다른 두 개는 측정 출력(+Sig, -Sig)입니다. 5개의 와이어가 있는 변형도 있으며, 추가 와이어는 다른 모든 와이어에 대한 실드 역할을 합니다. 빔형 무게 측정 센서의 본질은 아주 간단합니다. 입력에 전원이 공급되고 출력에서 전압이 취해집니다. 전압의 크기는 측정 센서에 가해지는 부하에 따라 다릅니다.
웨이트 로드 셀에서 ADC 유닛까지의 와이어 길이가 상당한 경우 와이어 자체의 저항이 저울 판독에 영향을 미칩니다. 이 경우 측정 회로에 도입된 와이어 저항의 오차를 수정하여 전압 강하를 보상하는 피드백 회로를 추가하는 것이 좋습니다. 이 경우 배선 다이어그램에는 전원, 측정 및 손실 보상의 세 쌍의 와이어가 있습니다.
스트레인 게이지 센서 사용의 예
- 저울 구성의 구성 요소입니다.
- 단조 프레스 및 압연기에서 금속 성형 중 변형력 측정.
- 응력 모니터링 - 건립 및 작동 중 건물 구조 및 구조물의 변형 상태.
- 야금 플랜트용 내열성 합금강으로 만든 고온 센서.
- 화학적으로 공격적인 환경에서 측정을 위한 스테인리스 스틸 탄성 요소 포함.
- 오일 및 가스 파이프라인의 압력 측정용.
로드 셀의 단순성, 편리성 및 제조 가능성은 도량형 프로세스 및 가전 제품의 측정 요소로 일상 생활에서 사용 모두에서 로드 셀을 더욱 적극적으로 구현하는 주요 요소입니다.
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