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 제목 |
스트레인게이지의 선택 |
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| 분류 |
기계요소 > 스프링 |
작성일 |
2006.05.19 |
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| 작성자 |
admin   |
다운로드 |
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| 키워드 |
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스트레인게이지는 주로 사용목적, 사용대상, 사용조건 등을 고려하여 선택하게 된다.
사용목적 으로는 크게 변형률의 직접 측정 또는 로드셀(load cell), 압력계(pressure gage), 변위계(extensometer) 등과 같은 변환기(變換機, transducer)의 제작 등을 생각할 수 있으며, 사용대상과 관련해서는 재료의 종류, 대상 물체의 형상 등에 따라 알 맞는 스트레인게이지를 선택해야 한다.
사용조건으로 고려할 사항으로는 측정하는 변형률의 크기, 사용시간, 정적(靜的) 또는 동적(動的) 측정인지의 여부, 사용환경(고, 저온 환경, 전자기장(電磁氣場) 등) 등이다.
근래에는 스트레인게이지 제조회사에서 용도(用途) 별로 적합한 스트레인게이지를 다양하게 제조하여 시판하고 있으므로, 제품 안내서 등을 참고로 하면, 특별한 전문적 지식이 없는 상태에서도 비교적 쉽게 선택할 수가 있다.
스트레인게이지를 선택할 때, 비교적 사용자의 선택 폭이 넓은 것이 스트레인게이지의 게이지 길이(크기)와 게이지 저항(抵抗)일 것이다. 각각에 대한 선택의 기준으로는 다음과 같은 것을 생각하면 좋을 것이다.
a) 게이지 길이(gage length)
국부적(局部的)인 변형률을 측정하고자 할 경우에는 가능한 한, 짧고 작은 게이지가 좋을 것이며, 넓은 범위에 걸쳐 평균적인 변형률을 측정할 필요가 있을 경우에는, 길고 큰 것이 좋을 것이다.
일반적으로 응력집중과 관련하여 국부적으로 높은 응력이 발생하는 부분의 변형률을 측정하기 위하여 스트레인게이지를 사용하는 경우가 많으며, 이러한 부분에서는 응력 구배(勾配, gradient)가 크므로, 작은 게이지를 사용하여도 실제 보다는 작은 변형률이 측정될 가능성이 크다. 따라서 변형률 분포에 대해서 충분히 고려하여 게이지를 고를 필요가 있으며, 또한 얻어진 측정결과에 대해서도 검토할 필요가 있다.
스트레인게이지는 어느 정도 큰 것이 다루기가 편하며, 온도 발산(發散)도 좋아 안정 면에서도 유리할 것이다.
복합재료나 콘크리트와 같이 균질(均質)하지 않은 재료의 평균적인 변형률을 측정하여, 그 값을 대표치 등으로 사용하는 경우에는, 재료의 비균질성(非均質性)을 나타내는 특성 치수보다 훨씬 큰 게이지를 사용할 필요가 있다.
b) 게이지 저항
게이지의 저항 크기는 120Ω이 대표적으로, 스트레인게이지용 각종 계기(計器)들도 이 120Ω을 기준으로 하는 경우가 많다. 근래에는 저항이 350Ω, 500Ω, 1000Ω이 되는 스트레인게이지가 시판되고 있어, 계기도 이에 맞도록 조정하여 사용할 수 있도록 되어있다.
다음과 같이 게이지의 저항이 크면 여러 장점이 있으므로, 적극 활용하는 것도 좋다.
게이지의 저항이 크면,
1) 같은 전압을 주는 경우에는 흐르는 전류가 작아지므로, 열 발생이 작아져 온도 안정성이 좋아지며,
2) 배선(配線) 등에 의한 저항이 게이지 저항에 비해 상대적으로 작아지는 효과가 있으므로, 전기회로 상의 배선 등의 영향이 작아지며, 또한 배선 저항의 온도 변화에 의한 출력신호 변동 영향 등이 작아지는 좋은 점이 있다.
3) 게이지에 높은 전원(電源) 전압(電壓)을 줄 수가 있으므로, 같은 변형률 변화에 대해 큰 출력전압을 얻을 수가 있어, 신호/잡음 비(信號/雜音 比), 즉 S/N 비(signal/noise ratio)가 크게 향상된다. 정밀한 측정에 효과적이다.
4) 반면 가격이 비싸며, 같은 게이지 길이에 대해 게이지의 크기가 커지는 경향이 있다.
이상 이외에, 변환기(變換機, transducer)용 게이지를 선택할 때에는 특히 게이지의 피로(疲勞, fatigue)특성을 고려하여야 한다.
게이지의 피로특성으로, 특정 되풀이 수(數)(number of cycles)에 대한 변형률 크기를 지정하고 있다. 회수에 대해 최고 ±1500×까지 부하할 수 있는 게이지가 제조되고 있다. 대체로 스트레인게이지를 이용한 변환기(變換機, transducer)의 부하용량은 게이지의 피로특성에 의해 결정되고 있다고 생각하면 좋다. |
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신계측기술정보
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