Jauge de contrainte : principe de fonctionnement & diagramme
Qu'est-ce qu'un jaugé de contrainte
Un jaugé de contrainte est un résistor utilisé pour mesurer la contrainte sur un objet. Lorsqu'une force externe est appliquée à un objet, cela entraîne une déformation de sa forme. Cette déformation, qui peut être compressive ou tensile, est appelée contrainte et est mesurée par le jaugé de contrainte. Lorsqu'un objet se déforme dans la limite de l'élasticité, il devient soit plus étroit et plus long, soit plus court et plus large. En conséquence, il y a un changement de résistance d'un bout à l'autre.
Le jaugé de contrainte est sensible aux petites modifications de la géométrie d'un objet. En mesurant le changement de résistance de l'objet, on peut calculer la quantité de stress induit.
Le changement de résistance a généralement une valeur très faible, et pour détecter ce petit changement, le jaugé de contrainte est composé d'une fine bande métallique disposée en zigzag sur un matériau non conducteur appelé support, comme illustré ci-dessous, afin d'amplifier la petite quantité de stress dans un ensemble de lignes parallèles et de pouvoir la mesurer avec une grande précision. Le jaugé est littéralement collé sur l'appareil à l'aide d'un adhésif.
Lorsqu'un objet subit une déformation physique, sa résistance électrique change et ce changement est alors mesuré par le jaugé.
Circuit pont de jaugé de contrainte
Le circuit pont de jaugé de contrainte montre la contrainte mesurée par le degré de déséquilibre, et utilise un voltmètre au centre du pont pour fournir une mesure précise de ce déséquilibre :
Dans ce circuit, R1 et R3 sont les bras de rapport égaux entre eux, et R2 est le bras de rhéostat ayant une valeur égale à la résistance du jaugé de contrainte. Lorsque le jaugé n'est pas sous contrainte, le pont est équilibré et le voltmètre indique zéro. Lorsqu'il y a un changement de résistance du jaugé de contrainte, le pont se déséquilibre, produisant une indication sur le voltmètre. La tension de sortie du pont peut être amplifiée davantage par un amplificateur différentiel.
Variation de température du jaugé de contrainte
Un autre facteur qui affecte la résistance du jaugé est la température. Si la température est plus élevée, la résistance sera plus élevée, et si la température est plus basse, la résistance sera plus faible. C'est une propriété commune à tous les conducteurs. On peut surmonter ce problème en utilisant des jaugés de contrainte auto-compensés en température ou par la technique du jaugé de contrainte fictif.
La plupart des jaugés de contrainte sont fabriqués en alliage constantan, ce qui annule l'effet de la température sur la résistance. Cependant, certains jaugés de contrainte ne sont pas en alliage isoélastique. Dans ces cas, un jaugé fictif est utilisé à la place de R2 dans le circuit de jaugé de contrainte à quart de pont, agissant comme un dispositif de compensation de température.
Lorsque la température change, la résistance change dans la même proportion dans les deux bras du rhéostat, et le pont reste en état d'équilibre. L'effet de la température est annulé. Il est préférable de maintenir la tension basse pour éviter le chauffage auto-induit du jaugé de contrainte. Le chauffage auto-induit du jaugé dépend de son comportement mécanique.
Cette disposition est considérée comme un quart de pont. Il existe deux autres dispositions : les configurations demi-pont et plein pont, qui offrent une sensibilité supérieure par rapport au circuit à quart de pont. Néanmoins, le circuit à quart de pont est largement utilisé dans les systèmes de mesure de contrainte.
Utilisation du jaugé de contrainte
Dans le domaine du développement de la mécanique.
Pour mesurer la contrainte générée par les machines.
Dans le domaine des essais de composants d'aéronefs, tels que les liaisons, les dommages structurels, etc.
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