کرنش سنج ها عناصری هستند که نیرو، فشار، کشش و غیره را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. آنها جهانی ترین دستگاه های اندازه گیری برای اندازه گیری الکتریکی کمیت های مکانیکی هستند. کرنش سنج یک سنسور الاستیک مقاومتی است که مقاومت آن تابعی از کرنش اعمال شده (تغییر شکل واحد) است.

بسیاری از انواع کرنش سنج ها به مقاومت الکتریکی در برابر کرنش بستگی دارند. این انواع عبارتند از: پیزومقاومت یا نیمه هادی، مقاومت در برابر کربن، سیم فلزی متصل و سنج فویل. در این گیج ها مقاومت الکتریکی به صورت خطی با کرنش تغییر می کند. مقاومت یک ماده رسانای الکتریکی با تغییرات ابعادی تغییر شکل می‌دهد که وقتی رسانا به‌طور الاستیک تغییر شکل می‌دهد. هنگامی که چنین ماده ای کشیده می شود، هادی ها طولانی تر و باریک تر می شوند که باعث افزایش مقاومت می شود. سپس پل وتستون این تغییر مقاومت را به ولتاژ مطلق تبدیل می کند. مقدار حاصل به صورت خطی به کرنش توسط ثابتی به نام ضریب سنج مرتبط است. دستگاه های خازنی که به ویژگی های هندسی بستگی دارند می توانند برای اندازه گیری کرنش استفاده شوند. تغییر سطح صفحه یا شکاف می تواند ظرفیت خازن را تغییر دهد. خواص الکتریکی مواد مورد استفاده برای تشکیل خازن نسبتاً بی اهمیت است، بنابراین می توان مواد کرنش سنج خازنی را برای برآوردن نیازهای مکانیکی انتخاب کرد. این باعث می شود گیج ها ناهموارتر باشند و مزیت قابل توجهی نسبت به کرنش سنج های مقاومتی ایجاد می کند.

در یک کرنش سنج فوتوالکتریک، یک پرتو نور از یک شکاف متغیر عبور می کند، توسط اکستانسومتر فعال می شود و به یک سلول فوتوالکتریک هدایت می شود. با تغییر دهانه شکاف، میزان نوری که به سلول می رسد تغییر می کند و باعث می شود شدت جریان تولید شده توسط سلول تغییر کند. کرنش سنج های نیمه هادی یا پیزوالکتریک از مواد فروالکتریک ساخته شده اند. در مواد فروالکتریک، مانند کوارتز کریستالی، زمانی که ماده تحت فشار مکانیکی قرار می گیرد، تغییر در بار الکترونیکی در سطح کریستال رخ می دهد. اثر پیزومقاومتی به عنوان تغییر مقاومت یک ماده در اثر تنش اعمال شده تعریف می شود و این اصطلاح معمولاً در رابطه با مواد نیمه رسانا استفاده می شود. انواع کرنش سنج نوری عبارتند از فوتوالاستیک، تداخل سنجی moiré، و فشار سنج تداخل سنجی هولوگرافیک. در یک فشار سنج فیبر نوری، سنسور فشار را با جابجایی فرکانس نور منعکس شده به سمت فیبر از گریتینگ براگ، که درون خود فیبر تعبیه شده است، اندازه گیری می کند.

الگوی گاج

الگوی گیج به طور تجمعی به شکل شبکه، تعداد و جهت شبکه‌ها در یک گیج چندشبکه‌ای (رزت)، پیکربندی زبانه لحیم کاری و ویژگی‌های مختلف ساختمانی که برای یک الگوی خاص استاندارد هستند، اشاره دارد. انواع آرایش عبارتند از تک محوری، دو خطی، نوار سنج، دیافراگم، سه راهی، روزت مستطیلی، و روزت دلتا. کاربردهای تخصصی کرنش سنج ها عبارتند از: تشخیص ترک، انتشار ترک، کشش سنج، اندازه گیری دما، تنش پسماند، گیج مدول برشی و گیج مبدل.

مشخصات

سه ویژگی اصلی هنگام انتخاب کرنش سنج عبارتند از: دمای عملیاتی، وضعیت کرنش (شامل گرادیان، بزرگی، و وابستگی زمانی) و پایداری مورد نیاز برنامه. محدوده دمای عملیاتی محدوده دمای محیطی است که در آن استفاده از کرنش سنج بدون تغییر دائمی خواص اندازه گیری مجاز است. پارامترهای مهم دیگری که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از طول گیج فعال، ضریب گیج، مقاومت اسمی و مواد حساس به کرنش. طول گیج یک کرنش سنج، طول فعال یا حساس به کرنش شبکه است. حلقه‌های انتهایی و زبانه‌های لحیم کاری به دلیل سطح مقطع نسبتاً بزرگ و مقاومت الکتریکی کم، نسبت به کرنش حساس نیستند. حساسیت کرنش، k، یک کرنش سنج ضریب تناسب بین تغییرات نسبی مقاومت است. حساسیت کرنش یک رقم بدون بعد است و به طور کلی ضریب گیج نامیده می شود. مقاومت یک کرنش گیج به عنوان مقاومت الکتریکی اندازه گیری شده بین دو نوار فلزی یا ناحیه تماس در نظر گرفته شده برای اتصال کابل های اندازه گیری تعریف می شود. جزء اصلی که مشخصه های عملیاتی یک کرنش سنج را تعیین می کند، ماده حساس به کرنش است که در شبکه فویل استفاده می شود.

ویژگی های رایج کرنش سنج ها عبارتند از: سرب های نواری، سیم های سربی، زبانه های لحیم کاری، کاربرد برودتی، قابل جاسازی، محصور شده، ضد آب و قابل جوشکاری.

سه ویژگی اصلی هنگام انتخاب کرنش سنج عبارتند از: دمای عملیاتی، وضعیت کرنش (شامل گرادیان، بزرگی، و وابستگی زمانی) و پایداری مورد نیاز برنامه.

منبع

globalspec

استرین گیج فشاری