스트레인게이지

소개

스트레인게이지란?
스트레인게이지를 설명하기 위하여 먼저 스트레인을 설명하기로 한다. 스트레인은 변형도(變形度) 또는 변형률(變形率)을 나타내며, 어느 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 값을 일컫는다. 따라서 스트레인은 단위를 갖지 않으며 굳이 단위를 표시하려면 cm/cm, mm/mm 등으로 표시할 수 있다. 이 스트레인은 주로 토목공학 ·기계공학 ·건축공학 ·항공공학 ·조선공학 등 구조물이나 기계요소의 해석과 설계를 다루는 분야에서 이들 구조요소가 외부의 힘을 받아 변형이 발생할 때에 사용되는 용어이다.
스트레인게이지는 전기식으로 측정하는 전기식 스트레인게이지(electrical strain gage)와 기계식으로 측정하는 기계식 스트레인게이지(mechanical strain gage)의 2종류로 구분할 수 있다. 전기식 스트레인게이지는 구조체가 변형을 일으킬 때에 부착된 스트레인게이지의 전기적 저항이 변하여 이로부터 변형률을 측정하는 것이며, 기계식 스트레인게이지는 두 점 사이의 미소한 거리변화를 기계적으로 측정하여 구조체의 변형률을 측정하는 것이다. 이 스트레인게이지의 개발로 인하여 구조체의 변형 상태를 정밀하게 측정할 수 있게 되었으며, 이 변형률에 의하여 응력을 이수가 있다.
스트레인게이지는 구조체의 재질에 따라 그 모양과 길이가 다른 것이 사용된다. 금속이나 강재에는 주로 5mm 게이지가, 콘크리트에는 30~100mm 게이지가 자주 사용된다. 또한 이 스트레인게이지는 표면에 부착하는 부착게이지뿐만 아니라 물체나 구조체를 만들 때에 그 내부에 매몰시켜 설치하는 매몰형 스트레인게이지도 있다.

목차

1.스트레인 게이지(STRAIN GAUGE) 란

2.스트레인 게이지 사용방법
스트레인 게이지 설명 및 부분 설명

3.스트레인 게이지 부착방법
스트레인 게이지 부착 전, 부착 , 부 착 후 처리 절차

4.스트레인 게이지 종류
스트레인 게이지 동작 원리 및 회선 방식에 따른 동작 원리 설명

5.휘스톤 브릿지(Wheatston Bridge) 의 동작 원리

6.참고 문헌

본문내용

스트레인게이지 사용방법

KYOWA STRAIN GAUGE



Strain Gauge를 선택할 시에 고려해야 할 조건으로는 부착 대상의 종류(Steel, Wood, Composite, Glass, etc.), 게이지 패턴(Rosette Pattern), 저항 크기, 게이지 팩터(Gage Factor), 게이지의 길이, 등을 먼저 고려해야 한다. 부착 대상의 온도에 따른 선 팽창률을 고려하여 알맞은 게이지를 선택해야 하고, 측정 목적에 따라 게이지의 공간적 구성을 고려한 게이지 패턴을 선택하여야 한다. 게이지팩터는 스트레인에 대한 저항의 변화율 변화를 나타내는 것으로, 측정 감도(Sensitivity)와 관련이 있다. 식 (1)은 게이지 팩터 K를 나타내는 식이다. R은 저항을 e는 스트레인을 각각 나타낸다.






Strain Sensing Alloys
 실제적인 변형량을 감지하는 부분으로 여러 가닥의 저항선으로 구성되어 있어 변형량을 증폭할 수 있도록 되어있으며, 감지부의 저항선은 Wire 방식이나 Foil 방식으로 되어 있지요. 그 재질은 용도에 따라서 Constantan(Ni + Cu), Nichrome(Ni + Cr), Manganin(Ni+Cr+Cu), Karma(Ni+Cr+Al+Fe), Lsaclastic(Ni+Cr+Fe+Mo), 순수 Nickel, Platinum, Soft Iron, Copper등이 있어요. 좀 많지요 하지만 가장 보편적으로 쓰는 재질은 니켈, 구리 합금인 Constantan을 많이 쓰고 있죠. 초대 변형율은 6%정도이고 Gage factor는 2.0~2.1정도이죠.
 
Backing
 Strain Sensing Alloys부의 형상을 유지시켜주고, 측정대상에 접착하기 용이하도록 하며, 측정물과의 절연 기능을 맡고 있죠. 재질은 Polyimide나 Epoxy등이 있고요. 두께는 12~50㎛ 정도입니다. 또한 이재질은 감지부의 정항선을 보호할 수 있도록 보호막으로 코팅하는데도 이용합니다.
 

 

참고자료

· 1.기계공학실험(금오공과 대학교 기계공학계열편)
· 2.이정한의 기계공학이야기(http://www.leeyo.pe.kr)-실험편
· 3.대한 기계학회 실험(기계학회 공저)