तनाव गेज माप की मूल बातें

तनाव नापने का यंत्र एक सामग्री के सटीक विस्तार या संकुचन के लिए सबसे उपयोगी उपकरणों में से एक है क्योंकि बलों को लागू किया जाता है। स्ट्रेन गेज भी अप्रत्यक्ष रूप से लागू बलों को मापने के लिए उपयोगी होते हैं यदि वे सामग्री के विरूपण के साथ लगभग रैखिक रूप से गठबंधन किए जाते हैं।

स्ट्रेन गॉज क्या हैं

स्ट्रेन गेज वे सेंसर होते हैं जिनका विद्युत प्रतिरोध तनाव (किसी सामग्री के विरूपण) की मात्रा के अनुपात में भिन्न होता है।

एक आदर्श स्ट्रेन गेज सतह पर अनुदैर्ध्य तनाव के अनुपात में अपने प्रतिरोध को बदल देगा, जिससे सेंसर जुड़ा हुआ है।

हालांकि, ऐसे अन्य कारक हैं जो प्रतिरोध को प्रभावित कर सकते हैं, जैसे कि तापमान, भौतिक गुण, और चिपकने वाला जो गेज को सामग्री से जोड़ता है।

एक स्ट्रेन गेज में बहुत महीन धातु के तार का एक समानांतर ग्रिड होता है या एपॉक्सी की एक पतली इंसुलेटेड परत द्वारा उपजी सतह से बंधी पन्नी होती है। जब बंधी हुई सामग्री का तनाव होता है, तो चिपकने वाला के माध्यम से तनाव फैलता है। ग्रिड आकार एक पैटर्न में डिज़ाइन किया गया है जो प्रति यूनिट क्षेत्र में अधिकतम प्रतिरोध परिवर्तन प्रदान करता है।

तनाव गेज का चयन कैसे करें

एक आवेदन के लिए एक स्ट्रेन गेज का चयन करते समय, तीन मुख्य विचार ऑपरेटिंग तापमान, तनाव की प्रकृति का पता लगाया जाता है, और स्थिरता की आवश्यकता होती है।

जैसा कि एक तनाव गेज को एक तनावपूर्ण सतह पर रखा जाता है, यह महत्वपूर्ण है कि गेज सतह के साथ समान रूप से तनावपूर्ण है। चिपकने वाली सामग्री को सावधानीपूर्वक चयन किया जाना चाहिए ताकि एक विस्तृत तापमान सीमा और अन्य स्थितियों में संवेदक को तनाव को संचारित किया जा सके।

एक तनाव नापने का प्रतिरोध मूल्य लागू तनाव के एक समारोह के रूप में भिन्न होता है: R / R = S कहीं भी R में परिवर्तन प्रतिरोध है, e तनाव है, और S तनाव संवेदनशीलता कारक है। धातु की पन्नी गेज के लिए, तनाव संवेदनशीलता कारक लगभग 2 है।

तनाव की वृद्धि आमतौर पर 0.005 इंच / इंच से कम होती है और अक्सर सूक्ष्म तनाव इकाइयों में व्यक्त की जाती है। सूत्र से, यह देखा गया है कि तनाव गेज के प्रतिरोध 0.1% के क्रम में दिए गए तनाव के साथ बहुत कम मात्रा में बदल जाएगा।

एक वोल्टेज रीडिंग तब इस अवरोधक को मिलि-वोल्ट प्रति वोल्ट (mV / V) के संदर्भ में लिया जा सकता है ताकि तनाव के लिए माप मूल्य प्रदान किया जा सके।

पोइसन अनुपात पतले और बढ़ाव का एक उपाय है जो सामग्री में होता है क्योंकि यह तनावपूर्ण होता है। यदि एक तन्य बल उदाहरण के लिए एक प्रतिरोधक तार पर लगाया जाता है, तो तार थोड़ा लंबा हो जाता है, और उसी समय पतला हो जाता है। इन दो उपभेदों का यह अनुपात पोइसन अनुपात है।

स्ट्रेन गेज माप के पीछे यह मूल सिद्धांत है, क्योंकि पॉइज़न प्रभाव के कारण तार प्रतिरोध आनुपातिक रूप से बढ़ेगा।

सही तरीके से तनाव गेज आउटपुट को कैसे मापें

प्रतिरोध में एक छोटे से बदलाव को सही ढंग से मापने के लिए, वोल्टेज गेज स्रोत के साथ एक पुल विन्यास में तनाव गेज लगभग हमेशा पाए जाते हैं।

व्हीटस्टोन पुल का आमतौर पर उपयोग किया जाता है जैसा कि आरेख में दिखाया गया है। पुल को संतुलित किया जाता है जब रोकनेवाला अनुपात दोनों तरफ समान होते हैं, या R1 / R2 = R4 / R3। जाहिर है, इस हालत में आउटपुट वोल्टेज शून्य है।

जैसा कि स्ट्रेन गेज प्रतिरोध (आरजी) में बदलाव होता है, आउटपुट वोल्टेज (वाउट) कुछ मिलीवॉल द्वारा बदल जाता है, और फिर इस वोल्टेज को एक पठनीय एम्पलीफायर द्वारा एक पठनीय मान वापस करने के लिए प्रवर्धित किया जाता है।

तापमान की क्षतिपूर्ति के लिए यह व्हीटस्टोन सर्किट भी अच्छी तरह से अनुकूल है - यह तापमान के प्रभावों को लगभग समाप्त कर सकता है। कभी-कभी गेज सामग्री को थर्मल विस्तार की क्षतिपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन यह थर्मल संवेदनशीलता को पूरी तरह से दूर नहीं करता है।

बेहतर थर्मल मुआवजे को प्राप्त करने के लिए, आर 3 जैसे एक अवरोधक को एक समान तनाव गेज द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इससे तापमान के प्रभाव को कम किया जा सकेगा।

वास्तव में, सभी चार प्रतिरोधों को अधिकतम तापमान स्थिरता के लिए स्ट्रेन गेज सेंसर द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। उनमें से दो (आर 1 और आर 3) संपीड़न को मापने के लिए स्थापित किए जा सकते हैं, जबकि अन्य दो (आर 2 और आर 4) तनाव को मापने के लिए स्थापित किए जाते हैं।

न केवल यह तापमान के लिए क्षतिपूर्ति करेगा, बल्कि यह चार के एक कारक द्वारा संवेदनशीलता को भी बढ़ाता है। विद्युत प्रतिरोध तत्वों के साथ गैस गेजों को तनाव को मापने के लिए अब तक का सबसे आम प्रकार का सेंसर है, क्योंकि वे कम लागत के फायदे, साथ ही साथ सुस्थापित होना।

वे छोटे आकार में उपलब्ध हैं और केवल तापमान में बदलाव से प्रभावित होते हैं, साथ ही साथ +/- 0.10% से कम की त्रुटि प्राप्त करते हैं। बंधुआ प्रतिरोध तनाव गेज भी अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, और दोनों स्थिर और गतिशील तनाव को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

हालांकि, कुछ अनुप्रयोगों के लिए अन्य प्रकार उपलब्ध हैं, जैसे कि पीजो-प्रतिरोधक, कार्बन-प्रतिरोधक, अर्ध-प्रवाहकीय, ध्वनिक, ऑप्टिकल और आगमनात्मक।

कैपेसिटर सर्किट के आधार पर स्ट्रेन गेज सेंसर भी होते हैं।