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과학

스트레인 게이지

스트레인 게이지과학
영문명
Strain gauge
측정 원리
변형에 따른 저항 변화
대표 구조
금속 격자와 지지층
감도 계수
게이지율 GF
스트레인 게이지는 변형에 따른 전기 저항 변화를 이용해 변형률을 측정하는 센서다. 접착식 금속 게이지는 시료의 변형을 얇은 금속 격자에 전달하고, 작은 저항 변화를 전기 신호로 읽는다.

변형을 전달한다

금속 게이지의 격자는 얇은 지지층 위에 배치되고 시료에 부착된다. 시료가 변형되면 게이지에도 변형이 전달되어 저항이 달라진다. 접착 상태와 부착 방향은 어떤 변형을 얼마나 잘 읽는지에 영향을 준다.

상대 변화로 계산한다

게이지율은 상대 저항 변화 ΔR/R을 변형률로 나눈 값이다. 예를 들어 저항 350 Ω, 게이지율 2인 센서에 200 μɛ의 인장 변형이 전달됐다고 가정하면 상대 변화는 0.0004다. 저항 증가량은 0.14 Ω가 되어 작은 변화를 측정해야 함을 알 수 있다.

브리지 회로로 읽는다

작은 저항 변화를 측정할 때 휘트스톤 브리지 회로를 이용할 수 있다. 저항 변화가 회로의 불균형을 만들면 전압 변화로 관찰한다. 게이지 수와 배치가 달라지면 측정 감도와 보상 특성도 달라지므로 회로 구성을 함께 확인한다.

온도 영향도 확인한다

저항 변화가 모두 기계적 변형 때문인 것은 아니다. 온도와 연결선의 저항 등이 측정값에 영향을 줄 수 있다. 게이지의 실제 감도 자료와 보상 방법을 확인하고 단순히 금속 게이지는 언제나 같은 게이지율이라고 가정하지 않는다.

관련 문서

신율계 / 디지털 영상 상관법 / 인장 시험 / 변형률 / 전기 저항 / 휘트스톤 브리지 / 온도