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스트레인게이지란?
스트레인게이지는 베이스라 불리는 플라스틱이나 종이 위에 매우 가느다란 금속 전선을 앞, 뒤 반복적으로 배치해 놓은 저항체이다. 일반적으로 전선은 구리와 니켈의 합금을 사용하여 직경은 약 25㎛정도이다. 이 전선은 grid와 같이 지그재그로 감겨저 있고 하중이 작용하면 전선의 길이가 늘어나는 효과를 가져온다. 납땜 부위는 게이지의 끝에 부착되어져 있다. 스트레인게이지는 매우 작게 만들어 질 수 있다. 때로는 0.4mm정도로 작게 만들어 지기도 한다. 이런 게이지는 강한 금속에 부착되어 지며, 일반적으로 하중을 감지하는 로드셀이라는 것을 만든다. 이 게이지는 Wheatstone bridge라 불리는 회로를 구성한다.
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. |
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