کرنش سنج
پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک
کرنش سنج ( Strain Gauge ) یک سنسور الکترونیکی است که برای اندازه گیری کرنش یا تغییرات نسبی طول یک جسم به کار گرفته می شود. کرنش برابر است با نسبت تغییرات طول یک ماده به حالت اولیه آن . کرنش میتواند مثبت یا منفی باشد. به صورتی که اگر ماده در حالت کشش باشد، کرنش مثبت و در صورتی که در حالت فشرده باشد، کرنش منفی می باشد.رابطه کرنش معمولا به صورت in/in یا mm/mm بیان میگردد که یک عبارت بدون بعد میباشد و مقدار ان را استرین مینامند.اندازه گیری کرنش به وسیله کرنش سنج ها با استفاده از پل تستون انجام میگردد.
پل وتستون از چهار پایه تشکیل شده است که کرنش سنج به عنوان مقاومت مجهول به عنوان یکی از این پل ها در نظر گرفته می شود. این در حالیست که بر روی سه پل دیگر سه مقاومت با مقادیر ثابت در نظر گرفته میشود و در صورتی تغییر مقدار کرنش استرین گیج، تعادل پل وتستون به هم خرده و باعث ایجاد تغییر ولتاژ در خروجی ان می شود که معادل تغییر کرنش در استرین گیج مورد نظر است.
کرنش سنج ها میتوانند برای چهار گروه کلی به کار برده شوند که شامل:
- محوری
- برشی
- خمشی
- پیچشی
با این وجود نوع محوری و خمشی متداول ترین نوع استرین گیج ها است . در نوع محوری کرنش ایجاد شده در ماده بر اساس نیروی محوری ایجاد شده است که میتواند کششی یا فشاری باشد، اندازه گیری میشود.
چگونگی اندازه گیری کرنش با استفاده از کرنش سنج
روش های گوناگونی به منظور اندازه گیری کرنش وجود دارد که متداول ترین ان استفاده از کرنش سنج ها می باشد.تغییرات مقاومت دراسترین گیج متناسب است بر تغییر کرنش در یک ماده.
حساسیت کرنش سنج مهمترین فاکتور این نوع سنسور می باشد. این حساسیت را میتوان با استفاده از فاکتور GF تعریف نمود.GF برابر است با نسب تغییرات مقاومت در کرنش سنج به تغییرات کرنش که به صورت زیر تعریف میگردد:
.PNG)
گفتن این نکته ضروری است که مقدار دقیق ضریب حساسیت به وسیله تولید کننده و در کاتالوگ محصول ذکر میشود.
در عمل به ندرت مقدار اندازه گیری کرنش به وسیله کرنش سنج بیش از حد میلی استرین میشود. به همین منظور برای اندازه گیری این نوع تغییرات کوچک از پل وتستون (Wheatstone bridge) استفاده میگردد.
با توجه به شکل بالا ولتاژ خروجی پل وتستون به شرح زیر محاسبه میگردد:
.PNG)