전기전자 공학 - 스트레인게이지 특성과 브릿지회로에 대하여
스트레인 게이지
금속선이나 반도체에 길이방향으로 힘을 가하면, 저항 변화가 생긴다.
이라 하면,
프와송 비를 라고 하면, , ,
금속의 경우, 저항률의 변화분은 무시할 수 있으므로 가 되어, 이 된다. 즉, 저항 변화률은 변형률에 비례한다.
여기서, , 는 게이지 율(gauge factor)라고 한다.
모든 기계나 구조물은 외부의 하중이나 힘을 받으면 변형한다. 변형은 변형율(strain)으로 표시하며 변형량을 전체 길이로 나눈 값이다. 단순한 길이 방향의 축하중에 대해서 볼 때,
공학에서 사용하는 스트레인(strain)은 크기가 작으므로 마이크로(, 10-6) 스트레인으로 쓴다. 단일 인장 시험편 또는 보(beam)이 굽혀질때 바깥쪽에 존재하는 단일 축 상태에 대한 응력과 스트레인의 관계는 다음과 같다.
이 관계는 탄성영역 내에서 이루어지는 조건으로서, 횡방향 스트레인()은 다음과 같다.
아래 그림과 같이 평면에 직교하는 두개의 응력 x, y이 동시에 작용한다면, x가 작용할 때 X방향으로는 가 작용하고 동시에 프와송 비로 인해 Y방향에는 만큼의 변형률이 생긴다. 따라서 이를 합산하면 와 가 얻어진다. 이를 풀면,
이를 3차원적인 응력관계로 구하면,
으로 나타낼수 있다.
스트레인 게이지 브리지회로
저항 브리지회로는 스트레인 게이지를 사용할 때 특히 편리하다. 다음 그림에서 게이지 1은 측정을 위한 게이지이고, 게이지 2는 측정부위에 가까운 곳이면서 힘을 받지 않는 위치에 부착한 동일한 게이지이므로 온도 보정용으로 사용된다. 게이지 3과 4는 브리지 구성을 위해 설치된 고정 저항이며, 둘 사이에 가변 저항이 설치된 것은 브리지를 평형화 시키기 위한 것이다.
분모의 2번째항을 무시하면, 가 된다. 즉, 1 strain에 대해 가 된다.
2 게이지법 및 4 게이지법 감도증가회로
.... |
2014.01.20
12페이지
