Pengukur regangan ditemukan oleh Edward E. Simmons dan Arthur C. Ruge, pada tahun 1938. Penemuan ini mengarah pada pengukuran sejumlah regangan yang signifikan pada berbagai struktur. Pengukur regangan adalah a jenis sensor digunakan dalam berbagai macam aplikasi untuk mengukur ketegangan suatu benda. Ini adalah alat geoteknik penting yang menentukan regangan dalam berbagai struktur seperti terowongan, rongga bawah tanah, bangunan, jembatan, beton, bendungan batu, embedment dalam tanah / beton, dll. Berikut semua yang dapat diketahui pembaca tentang Pengukur regangan termasuk prinsip kerja, karakteristik, dan aplikasi.
Apa itu Strain Gauge?
Definisi: Pengukur regangan adalah salah satu perangkat penting yang digunakan di bidang rekayasa geoteknik untuk mengukur regangan pada berbagai struktur. Dengan menerapkan gaya eksternal, akan ada perubahan resistansi pengukur regangan.
pengukur regangan
Konstruksi dasar suatu pengukur memiliki penyekat fleksibel yang mendukung struktur lembaran logam. Kumparan logam ini direkatkan ke penyangga tipis yang disebut pembawa, dan seluruh pengaturan dipasang ke objek menggunakan perekat yang sesuai. Karena benda berubah bentuk karena gaya, tekanan, berat, tegangan, dll., hambatan listrik perubahan foil. SEBUAH Jembatan Wheatstone mengukur perubahan resistivitas, yang terkait dengan regangan melalui kuantitas yang dikenal sebagai Faktor Pengukur.
strain-gauge-spesimen-diagram
Perubahan kecil dalam tahanan pengukur diukur dengan menggunakan konsep jembatan Wheatstone. Gambar di bawah mengilustrasikan jembatan Wheatstone umum, yang memiliki empat lengan resistif dan tegangan eksitasi, V.BEKAS.
Jembatan Wheatstone
Jembatan Wheatstone memiliki dua paralel pembagi tegangan sirkuit. R1 dan R2 membentuk rangkaian pembagi tegangan satu, R3 dan R4 membentuk rangkaian pembagi tegangan kedua. Tegangan output VO diberikan oleh:
Vo = [R3 / (R3 + R4) -R2 / (R1 + 2)] * VBEKAS
Jika R1 / R2 = R4 / R3, maka tegangan keluarannya adalah nol dan jembatan dikatakan seimbang.
Perubahan kecil dalam resistansi menyebabkan tegangan keluaran bukan nol. Jika 'R4' diganti dengan pengukur regangan dan setiap perubahan resistansi pengukur regangan akan menyeimbangkan jembatan dan menghasilkan tegangan bukan nol.
Faktor Pengukur Strain Gauge
Faktor pengukur GF diberikan sebagai
GF = (∆R⁄RG) / ∈
Dimana,
'ΔR' adalah perubahan resistansi akibat regangan
'RG' adalah resistansi dari pengukur yang tidak berbentuk
'Ε' adalah regangannya
Faktor pengukur dari foil logam umum adalah sekitar 2. Tegangan sensor keluaran SV dari jembatan Wheatstone diberikan oleh,
SV = EV (GF.∈) / 4
Dimana EV adalah tegangan eksitasi jembatan
Strain Gauge Bekerja
Fungsi pengukur regangan sepenuhnya tergantung pada resistivitas listrik suatu benda / konduktor. Ketika sebuah benda diregangkan dalam batas elastisitasnya dan tidak pecah atau tertekuk secara permanen, benda itu menjadi lebih tipis dan lebih panjang, sehingga menimbulkan hambatan listrik yang tinggi. Jika suatu benda dikompresi dan tidak berubah bentuk, tetapi, melebar dan memendek, mengakibatkan penurunan hambatan listrik. Nilai yang diperoleh setelah mengukur hambatan listrik suatu alat pengukur membantu untuk memahami jumlah stres yang ditimbulkan.
Tegangan eksitasi diterapkan di terminal input jaringan pengukur, sedangkan output dibaca di terminal output. Biasanya, ini terhubung ke beban dan cenderung tetap stabil untuk waktu yang lebih lama, terkadang puluhan tahun. Lem yang digunakan untuk pengukur bergantung pada durasi sistem pengukuran - lem cyanoacrylate cocok untuk pengukuran jangka pendek dan lem epoksi untuk pengukuran jangka panjang.
Prinsip Kerja Strain Gauge
Seperti yang kita ketahui bahwa resistansi secara langsung bergantung pada panjang dan luas penampang konduktor, yang diberikan oleh R = L / A
Dimana,
'R' = Resistensi
'L' = Panjang
'A' = luas penampang
Jelas, panjang konduktor diubah dengan perubahan ukuran dan bentuk konduktor, akhirnya, mengubah luas penampang dan tahanan.
Setiap pengukur normal memiliki strip konduktif yang panjang dan tipis, ditempatkan secara zig-zag dengan garis sejajar. Tujuan dari penyelarasan zig-zag ini adalah untuk menguraikan jumlah kecil tegangan yang terjadi antara garis sejajar dengan sangat akurat. Tegangan diartikan sebagai gaya tahan suatu benda.
Mawar Pengukur Strain
Dua atau lebih pengukur yang diposisikan dekat dalam struktur seperti roset untuk mengukur jumlah komponen untuk mengevaluasi regangan yang tepat pada permukaan yang dikenal sebagai roset pengukur regangan. Ilustrasinya ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
ketegangan-gauge-rosettes
Sel Beban Strain Gauge
Sel beban ini paling sering ditemukan dalam aplikasi industri. Ini sangat tepat dan ekonomis. Pada dasarnya, sel beban terdiri dari benda logam tempat pengukur regangan dipasang. Agar bodi logam kokoh dan kurang elastis, baja paduan, aluminium, atau baja tahan karat digunakan untuk desain.
Ketika gaya eksternal diterapkan pada sel beban, sel beban sedikit berubah bentuk, dan jika tidak kelebihan beban, ia kembali ke bentuk aslinya.
Jika sel beban berubah bentuk, pengukur berubah bentuk, menyebabkan perubahan hambatan listrik pengukur, yang pada gilirannya mengukur tegangan.
Ada jenis umum dari sel beban pengukur regangan, yang meliputi balok lentur, pancake, sel beban balok geser titik tunggal, balok geser ujung ganda, klem tali kawat, dan sebagainya.
Karakteristik Strain Gauges
Karakteristik penting dari pengukur regangan adalah:
- Ini sesuai untuk waktu yang lebih lama dengan tindakan pencegahan tertentu
- Mereka memberikan nilai yang tepat dengan perubahan suhu dan faktor lainnya
- Ini mudah dibuat karena komponennya sederhana
- Mereka mudah dirawat dan memiliki masa pengoperasian yang lama
- Ini benar-benar dikemas untuk melindungi dari kerusakan seperti penanganan dan pemasangan
Aplikasi Strain Gauge
Fitur luar biasa memungkinkan pengukur ini digunakan di bidang rekayasa geoteknik untuk memantau struktur seperti bendungan, terowongan, dll. Secara konstan dan untuk menghindari kecelakaan jauh sebelumnya. Beberapa aplikasi pengukur regangan meliputi -
- Pemantauan rel
- Jembatan kabel
- Dirgantara
- Pembangkit listrik tenaga nuklir
FAQ
1). Apa sensitivitas pengukur regangan?
Tegangan aliran berbeda sehubungan dengan laju regangan. Juga, tingkat regangan bergantung pada ukuran butir suatu benda atau bahan kerja. Ini didefinisikan sebagai rasio perubahan tegangan aliran terhadap perubahan regangan.
2). Apa satuan regangan?
Ketegangan adalah besaran tak berdimensi. Namun, laju regangan adalah kebalikan dari waktu dan satuan SI adalah kebalikan dari detik (s-1).
3). Bagaimana cara memilih pengukur regangan?
Ini dipilih berdasarkan jenis aplikasi dan elemen terkait lainnya. Seperti -
- Berdasarkan panjang dan tahanan pengukur
- Berdasarkan biaya hemat tenaga kerja
- Berdasarkan material dan lingkungan pengukuran
4). Mengapa jembatan Wheatstone digunakan untuk pengukur regangan?
Jembatan Wheatstone mampu mengukur tegangan keluaran dalam satuan milivolt. Untuk pengukur regangan berikat, perubahan resistansi dapat diukur saat dihubungkan ke sirkuit listrik (jembatan Wheatstone) yang mengukur perubahan kecil resistansi. Ketika tegangan keluaran pada jembatan Wheatstone menjadi bukan nol, rangkaian kehilangan keseimbangan dan membantu menentukan regangan pada benda.
5). Bagaimana Anda memasang pengukur regangan?
Berikut langkah-langkah memasang strain gauge
Jadi, sebuah deskripsi ekstensif tentang pengukur regangan , prinsip kerja, faktor pengukur, karakteristik, dan aplikasi disediakan dalam artikel ini. Selain itu, korelasi citra digital (DIC) merupakan teknik yang digunakan saat ini untuk mengukur regangan. Ini digunakan di banyak industri karena akurasi dan sebagai pengganti jenis sensor konvensional seperti akselerometer, pot tali, LVDT, dan banyak lagi. Berikut pertanyaan buat anda, apa fungsi utama dari strain gauge?
