جهاز قياس الانفعال: المبدأ العملي ورسم توضيحي

ما هو مقياس الشد

مقياس الشد هو مقاوم يستخدم لقياس الشد على جسم. عندما يتم تطبيق قوة خارجية على جسم، يحدث تشوه في شكل الجسم. هذا التشوه في الشكل سواء كان ضاغطاً أو متوسعاً يسمى بالشد، ويتم قياسه بواسطة مقياس الشد. عندما يتشوه الجسم ضمن حدود المرونة، فإما أن يصبح أضيق وأطول أو يصبح أقصر وأوسع. نتيجة لذلك، يحدث تغيير في المقاومة من طرف إلى آخر.

مقياس الشد حساس لتلك التغيرات الصغيرة التي تحدث في الهندسة الهندسية للجسم. من خلال قياس تغير المقاومة في الجسم، يمكن حساب كمية الإجهاد الناتجة.

عادة ما يكون تغير المقاومة قيمة صغيرة جداً، وللإحساس بتلك التغيرات الصغيرة، يتم تصميم مقياس الشد بحيث يكون له شريط معدني طويل ورقيق مرتب بطريقة متعرجة على مادة غير موصلة تسمى الحامل، كما هو موضح أدناه، بحيث يمكن تكبير كمية الإجهاد الصغيرة في مجموعة خطوط متوازية ويمكن قياسها بدقة عالية. يتم لصق المقياس على الجهاز بواسطة مادة لاصقة.

عندما يظهر الجسم تشوهًا فيزيائيًا، تتغير مقاومته الكهربائية وتتم قياس تلك التغييرات بواسطة المقياس.

دارة الجسر لمقياس الشد

دارة الجسر لمقياس الشد تظهر الإجهاد المقاس بمقدار عدم التوازن، وتستخدم فولتميتر في مركز الجسر لتوفير قياس دقيق لتلك عدم التوازن:

في هذه الدائرة، R1 و R3 هما الذراعان النسبيان متساويان، و R2 هو ذراع الرهستات له قيمة مساوية للمقاومة لمقياس الشد. عندما يكون المقياس غير مشدود، يكون الجسر متوازنًا، والفولتميتر يظهر قيمة صفر. عندما يتغير مقاومة مقياس الشد، يصبح الجسر غير متوازن وينتج عنه إشارة في الفولتميتر. يمكن تكبير الجهد الخرجي من الجسر بواسطة مكبر فرق الجهد.

تغير درجة حرارة مقياس الشد

عامل آخر يؤثر على مقاومة المقياس هو درجة الحرارة. إذا كانت درجة الحرارة أعلى، فإن المقاومة ستكون أعلى وإذا كانت درجة الحرارة أقل فإن المقاومة ستكون أقل. هذه هي خاصية عامة لكافة الموصلات. يمكننا التغلب على هذه المشكلة باستخدام مقاييس الشد ذات التعويض الحراري الذاتي أو تقنية مقياس الشد الوهمي.

معظم مقاييس الشد مصنوعة من سبيكة الكونستانتن والتي تلغي تأثير درجة الحرارة على المقاومة. ولكن بعض مقاييس الشد ليست من سبيكة الأيزوإلاستيك. في مثل هذه الحالات، يتم استخدام مقياس الشد الوهمي في مكان R2 في دائرة مقياس الشد الربعية والذي يعمل كجهاز تعويض حراري.

كلما تغيرت درجة الحرارة، تتغير المقاومة بنفس النسبة في الذراعين الرهستاتيين، ويظل الجسر في حالة توازن. تُلغى تأثير درجة الحرارة. من الجيد الحفاظ على الجهد منخفضًا حتى يمكن تجنب تسخين المقياس الذاتي. يعتمد تسخين المقياس الذاتي على سلوكه الميكانيكي.

تعتبر هذه الترتيب كدائرة ربع جسر. هناك ترتيبين آخرين وهما نصف الجسر والجسر الكامل الذي يوفر حساسية أكبر من دائرة ربع الجسر. لا يزال يتم استخدام دائرة ربع الجسر بشكل واسع في أنظمة قياس الشد.

استخدام مقياس الشد

• في مجال تطوير الهندسة الميكانيكية.

• لقياس الإجهاد الناتج عن الآلات.

• في مجال اختبار المكونات للطائرات مثل: الروابط والأضرار الهيكلية وغيرها.

بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالة المحتوى.