کرنش چیست؟

کرنش چیست؟

کرنش یا “strain” یعنی تغییر فرم و حالت یک جسم در اثر اعمال نیروی خارجی.که آن را با نماد”ɛ”نمایش داده ایم.

کرنش میتواند مثبت یا منفی باشد که در صورت مثبت بودن از اصطلاح “tensile” و در صورت منفی بودن از اصطلاح “compressive”استفاده میشود.

اصولا کرنش در دنیای واقعی دارای مقادیر بسیار کمی میباشد و همچنینن”ɛ”بدون بعد است.

کرنش چیست؟

برای اندازگیری کرنش روش های مختلفی وجود دارد که متداول ترین انها استفاده از استرین گیج هاست.

استرین گیج  متشکل از یک سیم است که با آرایش خاصی بر روی یک سطح حامل (carrier)نصب شده است.که این حامل مستقیما به نمونه ای که میخواهیم کرنش آن را اندازه گیری کنیم وصل میشود.این رشته سیم یا توری (grid)دارای مقاومت خاصی در حالت عادی میباشد که در صورت اعمال نیرویی که منجربه تغییر شکل آن شود تغییر میکند.

متداول ترین استرین گیج هایی که در بازار موجود میباشند دارای مقومت نامی30تا 3000هستند.

یکی از پارامتر های اساسی استرین گیج ها حساسیت نسبت به کرنش یا تنیدگی است ها با عنوان گیج فاکتور معرفی میشود.گیج فاکتور عبارت است از نسبت تغیرات مقاومت به تغییرات طول که با رابطه زیر محاسبه میشود.

ɛ:کرنش

:مقاومتR

اندازگیری با استرین گیج

استرین گیج در حالتی که تحت تنش قرار بگیرند به مقدار بسیار کمی تغییر در مقاومت خواهند داشت(در حد چند دهم اهم)؛برای اندازگیری دقیق کوچکترین تغییر در مقاومت از آرایش پل ویتستون استفاده میشود بدین گونه که استرین گیج یکی از شاخه های

پل ویتستون میباشد.

شکل زیر آرایش یک پل ویتستون را نشان میدهد؛

که فرمول زیر برای ولتاژ های نشان داده شده در شکل صادق است.

با توجه به فرمول زمانی کهولتاژ برابر صفر میشود.به اصطلاح میگوییم پل در حالت بالانس میباشد.کوچکترین تغییر در مقدار هر یک از مقاومت ها باعث ایجاد ولتاژی به نام خواهد شد.بنابرین با جایگذاری استرین گیج به جای یکی از مقاومت ها کوچکترین تغییرات مقاومتی قابل اندازه گیری خواهند بود.

مثل تمامی مواد رسانا استرین گیج ها به تغییرات دمایی حساسند و مقاومت آن ها با دما نیز تغیر میکند.برای جلوگیری از تاثیر دما بر اندازگیری و حساسیت گیج میتوان از ارایش شکل زیر استفاده کرد.
همان طور که در تصویر مشاهده میکنید گیج فعال تغیرات کرنش را حس کرده و این تغییرات تاثیری بر گیج آزمون نمیگزارند.هر دو گیج نسبت به تغییرات دمایی حساسند اما نکته حائز اهمیت این است که نسبت مقاومت دو گیج ثابت است چون هردو دقیقا ازیک مدل گیج هستند و تاثیرات دما بر هردو یکسان بوده و در صورت تغیییرات دمایی ولتاژ خروجی تغییری نخواهد داشت.

همچنین برای افرایش دقت اندازگیری استرین گیج ها میتوان از ارایش half-bridgeیا نیم پل استفاده کرد.این مدار به گونه است که یکی از گیج ها در جهت اندازگیری انبساط و دیگری در جهت حس تراکم رو قطعه نصب میشوند ارایش نیم پل در شکل زیر نمایش داد ه شده است

برای افزایش بیشتر دقت اندازگیری از آرایش تمام پل نیز میتوان استفاده کرد.بدین صورت که از دو گیج برای اندازگیری تراکم و دو گیج برای اندازگیری انبساط استفاده کرد.

تغییرات مقاومت استرین گیج در حد بسیار کوچکی هستند بنابرین استفاده از این سنسور ها نیازمند اتنخاب مناسب ارایش پل،تنظیم کننده سیگنا ل(signal conditioning)،و دیتا لاگر ها میباشد.

دیتا لاگر ها موجود در بازار ولتاژ منبع ثابتی برای ارایش پل ویتستون ارائه میدهند   که موضوع مهمی برای اندازگیری تنش میباشد.

همچنین دیتا لاگر ها ارایش مختلف نیم پل و تمام و غیره را نیز دارا میباشند که در صورت نیاز به استفاده از انها فقط با استفاده از پورت های ورودی تعبیه شده گیج ها به دیتا لاگر متصل میشوند.دیتا لاگر ها قابلیت ذخیره اطلاعات و نمایش ان بر روی PCها را دارند. به طور کلی در اندازگیری کرنش با استرین گیج ها دیتا لاگر ها عضو جدانشدنی این سیستم اندازگیری هستند که  ما را قادر به اندازگیری دقیق و مشاهده لحظه ای اندازگیری میکنند.

 

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.