[센서공학] 변형게이지

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목차

1.변형 게이지의 원리/게이지율
2.변형 게이지의 구조 및 특징
3.저항변화의 측정법
4.변형 게이지의 응용

본문내용

변형 게이지는 물리적인 변형량을 전기적인 신호로 바꾸어
피측정물의 변형량을 측정하는 저항센서이다.
● 기본원리 : 금속저항체를 당기면 길어지는 동시에 가늘
어져 전기 저항값이 증가하고 반대로 압축되면 전기저항
이 감소한다는 것으로 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다
여기에 L 은 저항체의 길이, A는 단면적, ρ는 비저항이다.
따라서 같은 소재의 저항체인 경우 길이가 길어지고 단면적이 좁아질수록 큰 저항값을 가진다.
그림과 같은 저항체를 측정하고자 하는 물체에 부착시켜 길이
방향으로 이완, 수축시킬 경우 그 변형량에 비례하여 저항값
의 변화가 생긴다. 특히 부착시키는 저항체가 얇고 가늘수록
피측정물과 같이 거동할 것이므로 물체의 변형량을 충분히 전
달해 줄 것임을 예상할 수 있다.
단면적이 이고 길이가 라는 금속선을 길이 만큼 늘이
면 단면적은 만큼 감소한다. 처음의 저항을 이라 하
면 변화후의 저항은 만큼 큰 이 된다.
재료의 영률과 포아손비등을 고려하여 계산하면
이라는 관계가 얻어진다. 은 저항의 변화율
은 변형, 는 Constantan인 경우 대략 2
정도의 값을 가지며 게이지 율이라 불리운다.
아래의 그림은 변형 게이지의 구조와 피측정물체에 부착시킨
상태에서의 단면도이다.
● 변형량 감지 저항체
변형 게이지의 가장 중요한 부분이다. 보통 여러가닥의 세션을 한 방향으로
배열하여 직렬 연결함으로써 감지량을 증대시킨다. 용도에 따라 여러가지
형태의 금속 합금이 쓰이고 있으나 구리와 니켈의 합금인 Constantan 을 가
장 많이 쓰며, 두께는 대략 5 마이크로미터 정도로 사용한다.
● Baking
저항체와 피측정물 사이의 절연을 시켜 주는 기본적인 기능 이외에, 패턴의
형태를 유지시키고 보관이나 취급을 편하게 하며 피부탁물에 접착시키기
위한 매개체 역할을 한다. Baking의 두께는 대략 50마이크로미터 정도로
사용한다.
● 보호재
변형량 감지 저항체를 물리적, 화학적인 손상으로부터 보호하기 위하여 Bak
ing 소재와 같은 소재로 보호를 하거나 전용의 Coating 재료를 이용하여 보
호한다
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