Alat pengukur regangan diciptakan oleh Edward E. Simmons dan Arthur C. Ruge, pada tahun 1938. Penemuan ini membawa kepada pengukuran tekanan yang banyak pada pelbagai struktur. Tolok regangan ialah jenis sensor digunakan dalam pelbagai aplikasi untuk mengukur ketegangan objek. Ini adalah alat geoteknik penting yang menentukan ketegangan dalam pelbagai struktur seperti terowong, rongga bawah tanah, bangunan, jambatan, konkrit, empangan batu, penyisipan dalam tanah / konkrit, dan lain-lain. Inilah yang dapat diketahui oleh pembaca mengenai pengukur Strain termasuk prinsip kerja, ciri, dan aplikasi.

Apa itu Strain Gauge?

Definisi: Strain gauge adalah salah satu alat penting yang digunakan dalam bidang kejuruteraan geoteknik untuk mengukur ketegangan pada struktur yang pelbagai. Dengan menggunakan daya luaran, akan terjadi perubahan rintangan tolok regangan.

tolok regangan

Pembinaan asas alat pengukur mempunyai sokongan fleksibel penebat untuk menyokong struktur kerajang logam. Gegelung logam ini dilekatkan pada punggung tipis yang disebut pembawa, dan seluruh pemasangan terpaku pada objek menggunakan pelekat yang sesuai. Oleh kerana objek itu cacat kerana daya, tekanan, berat, ketegangan, dll., rintangan elektrik perubahan kerajang. A Jambatan batu gandum mengukur perubahan daya tahan, yang berkaitan dengan ketegangan melalui kuantiti yang dikenali sebagai Gauge Factor.

strain-gauge-specimen-diagram

Perubahan kecil dalam rintangan tolok diukur menggunakan konsep Wheatstone bridge. Gambar di bawah menggambarkan jambatan Wheatstone umum, yang mempunyai empat lengan resistif dan voltan pengujung, V_PEMBENTUK.

Jambatan Wheatstone

Jambatan Wheatstone mempunyai dua selari pembahagi voltan litar. R1 dan R2 membentuk litar pembahagi voltan satu, R3 dan R4 membentuk litar pembahagi voltan kedua. Voltan keluaran VO diberikan oleh:

Vo = [R3 / (R3 + R4) -R2 / (R1 + 2)] * V_PEMBENTUK

Sekiranya R1 / R2 = R4 / R3, maka voltan keluaran adalah sifar dan jambatan tersebut dikatakan sebagai jambatan yang seimbang.

Perubahan rintangan kecil membawa kepada voltan keluaran bukan sifar. Sekiranya ‘R4’ diganti dengan pengukur regangan dan sebarang perubahan dalam rintangan tolok regangan akan mengimbangi jambatan dan menghasilkan voltan bukan nol.

Faktor Pengukur Strain Gauge

Faktor tolok GF diberikan sebagai

GF = (∆R⁄RG) / ∈

Di mana,

‘ΔR’ adalah perubahan rintangan kerana regangan

‘RG’ adalah rintangan tolok yang tidak berubah

‘Ε’ adalah ketegangan

Faktor pengukur foil logam biasa adalah sekitar 2. Voltan sensor output SV jambatan Wheatstone diberikan oleh,

SV = EV (GF.∈) / 4

Di mana EV adalah voltan pengujaan jambatan

Strain Gauge Berfungsi

Fungsi pengukur regangan bergantung sepenuhnya pada ketahanan elektrik objek / konduktor. Apabila objek diregangkan dalam had keanjalannya dan tidak pecah atau melengkung secara kekal, ia menjadi lebih nipis dan lebih lama, menghasilkan daya tahan elektrik yang tinggi. Sekiranya objek dimampatkan dan tidak cacat, tetapi, melebar dan memendek, mengakibatkan penurunan daya tahan elektrik. Nilai yang diperoleh setelah mengukur rintangan elektrik tolok membantu memahami jumlah tekanan yang disebabkan.

Voltan pengujaan diterapkan pada terminal input rangkaian tolok, sedangkan output dibaca di terminal output. Biasanya, ini disambungkan ke beban dan cenderung kekal stabil untuk jangka masa yang lebih lama, kadang-kadang beberapa dekad. Lem yang digunakan untuk alat pengukur bergantung pada jangka masa sistem pengukuran - gam cyanoacrylate sesuai untuk pengukuran jangka pendek dan gam epoksi untuk pengukuran jangka panjang.

“dan atau bukan gerbang logik ”

Prinsip Kerja Strain Gauge

Seperti yang kita ketahui bahawa rintangan secara langsung bergantung pada panjang dan keratan rentas konduktor, yang diberikan oleh R = L / A

Di mana,

‘R’ = Rintangan

‘L’ = Panjang

‘A’ = luas keratan rentas

Jelas, panjang konduktor diubah dengan perubahan ukuran dan bentuk konduktor, akhirnya, mengubah luas keratan rentas dan rintangan.

Mana-mana tolok normal mempunyai jalur konduktif yang panjang dan nipis, diletakkan dengan cara garis-garis selari zig-zag. Tujuan penjajaran zig-zag ini adalah untuk menghuraikan sedikit tekanan yang berlaku di antara garis selari dengan banyak ketepatan. Tekanan ditakrifkan sebagai daya tahan objek.

Strain Gauges Rosettes

Dua atau lebih alat pengukur yang diletakkan rapat dalam struktur seperti roset untuk mengukur bilangan komponen untuk menilai ketegangan tepat di permukaan dikenali sebagai roset pengukur regangan. Ilustrasi ditunjukkan dalam gambar di bawah.

strain-gauge-rosettes

Strain Gauge Load Cell

Sel beban ini paling banyak dijumpai dalam aplikasi industri. Ia sangat tepat dan menjimatkan. Pada dasarnya, sel beban terdiri daripada badan logam di mana alat pengukur regangan dipasang. Untuk badan logam menjadi kukuh dan kurang elastik, keluli aloi, aluminium, atau keluli tahan karat digunakan untuk merancang.

Apabila daya luaran diterapkan pada sel beban, sel beban sedikit berubah bentuk, dan jika tidak berlebihan, ia kembali ke bentuk aslinya.

Sekiranya sel beban berubah bentuk, tolok berubah bentuk, menyebabkan perubahan rintangan elektrik tolok, yang seterusnya mengukur voltan.

Terdapat jenis sel beban strain gauge yang biasa, yang merangkumi balok lenturan, pancake, sel beban rasuk satu titik, rasuk geser dua hujung, pengapit tali dawai, dan sebagainya.

“bagaimana sensor peta berfungsi ”

Ciri-ciri Tolok Tekanan

Ciri penting pengukur regangan adalah:

Ini sesuai untuk jangka masa yang lebih lama dengan langkah berjaga-jaga tertentu
Mereka memberikan nilai yang tepat dengan perubahan suhu dan faktor lain
Ini mudah dihasilkan kerana komponennya mudah
Ia mudah dijaga dan mempunyai jangka hayat operasi yang panjang
Ini benar-benar dikemas untuk melindungi dari kerosakan seperti pengendalian dan pemasangan

Aplikasi Strain Gauge

Ciri-ciri yang luar biasa membolehkan alat pengukur ini digunakan dalam bidang kejuruteraan geoteknik untuk memantau struktur seperti empangan, terowong, dan lain-lain secara berterusan dan untuk mengelakkan kemalangan lebih awal. Beberapa aplikasi pengukur regangan termasuk -

Pemantauan rel
Jambatan kabel
Aeroangkasa
Loji tenaga nuklear

Soalan Lazim

1). Apakah kepekaan tolok regangan?

Tekanan aliran berbeza sehubungan dengan kadar regangan. Juga, kadar regangan bergantung pada ukuran butir objek atau bahan kerja. Ia ditakrifkan sebagai nisbah perubahan tekanan aliran terhadap perubahan regangan.

2). Apakah unit regangan?

Ketegangan adalah kuantiti tanpa dimensi. Walau bagaimanapun, kadar regangan adalah timbal balik masa dan unit SI adalah timbal balik detik (s-1).

3). Bagaimana saya memilih tolok regangan?

Ini dipilih berdasarkan jenis aplikasi dan elemen lain yang berkaitan. Seperti -

Berdasarkan panjang dan rintangan tolok
Berdasarkan kos penjimatan pekerja
Berdasarkan bahan dan persekitaran pengukuran

4). Mengapa jambatan Wheatstone digunakan untuk pengukur regangan?

Jambatan Wheatstone mampu mengukur voltan keluaran dari segi milivolt. Untuk pengukur regangan terikat, perubahan rintangan dapat diukur ketika dihubungkan ke litar elektrik (jambatan Wheatstone) yang mengukur perubahan rintangan pada minit. Oleh kerana voltan keluaran di jambatan Wheatstone menjadi tidak sifar, litar kehilangan keseimbangan dan membantu menentukan ketegangan pada objek.

5). Bagaimana anda memasang alat pengukur regangan?

Berikut adalah langkah-langkah memasang strain gauge

Oleh itu, sebuah penerangan yang luas mengenai tolok regangan , prinsip kerja, faktor pengukur, ciri, dan aplikasi disediakan dalam artikel ini. Selain itu, korelasi gambar digital (DIC) adalah teknik yang digunakan pada masa kini untuk mengukur ketegangan. Ia digunakan di banyak industri kerana ketepatan dan sebagai pengganti jenis sensor konvensional seperti pecutan, pasang tali, LVDT, dan banyak lagi. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah fungsi utama strain gauge?