स्ट्रेन गेज: कार्य सिद्धांत और आरेख

स्ट्रेन गेज क्या है

एक स्ट्रेन गेज एक रेसिस्टर होता है जो किसी वस्तु पर स्ट्रेन मापने के लिए उपयोग किया जाता है। जब बाहरी बल किसी वस्तु पर लगाया जाता है, तो वस्तु के आकार में विकृति होती है। इस आकार में होने वाली विकृति, जो दबाव या खींचाव के रूप में होती है, को स्ट्रेन कहा जाता है, और इसे स्ट्रेन गेज द्वारा मापा जाता है। जब कोई वस्तु प्रत्यास्थता की सीमा के भीतर विकृत होती है, तो या तो यह चौड़ा और लंबा हो जाता है या छोटा और चौड़ा हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप, रेसिस्टेंस में परिवर्तन होता है।

स्ट्रेन गेज वस्तु की ज्यामिति में होने वाले छोटे परिवर्तनों के प्रति संवेदनशील होता है। वस्तु के रेसिस्टेंस में होने वाले परिवर्तन को मापकर, उत्पन्न तनाव की मात्रा की गणना की जा सकती है।

रेसिस्टेंस में परिवर्तन आमतौर पर बहुत छोटा होता है, और इस छोटे परिवर्तन को संवेदन करने के लिए, स्ट्रेन गेज में एक लंबी और पतली धातु की पट्टी जिगजाग पैटर्न में एक अचालक सामग्री (कैरियर) पर व्यवस्थित की जाती है, जैसा कि नीचे दिखाया गया है, ताकि छोटी मात्रा में तनाव को समानांतर रेखाओं के समूह में बढ़ाया जा सके और उच्च सटीकता से मापा जा सके। गेज वास्तव में एक चिपचिपे द्वारा उपकरण पर चिपका दिया जाता है।

जब कोई वस्तु शारीरिक रूप से विकृत होती है, तो इसका विद्युत प्रतिरोध बदल जाता है और उस परिवर्तन को गेज द्वारा मापा जाता है।

स्ट्रेन गेज ब्रिज सर्किट

स्ट्रेन गेज ब्रिज सर्किट असंतुलन की डिग्री द्वारा मापा गया तनाव दिखाता है, और ब्रिज के केंद्र में एक वोल्टमीटर का उपयोग करके उस असंतुलन की सटीक माप देता है:

इस सर्किट में, R1 और R3 रेशियो आर्म होते हैं जो एक दूसरे के बराबर होते हैं, और R2 रिहोस्टाट आर्म होता है जिसका मान स्ट्रेन गेज प्रतिरोध के बराबर होता है। जब गेज असंतुलित नहीं होता, तो ब्रिज संतुलित होता है, और वोल्टमीटर शून्य मान दिखाता है। जैसे-जैसे स्ट्रेन गेज का प्रतिरोध बदलता है, ब्रिज असंतुलित हो जाता है और वोल्टमीटर पर एक संकेत दिखाई देता है। ब्रिज से आउटपुट वोल्टेज को एक डिफरेंशियल एंप्लिफायर द्वारा आगे बढ़ाया जा सकता है।

स्ट्रेन गेज का तापमान परिवर्तन

गेज के प्रतिरोध पर प्रभाव डालने वाला एक और कारक तापमान है। यदि तापमान अधिक हो, तो प्रतिरोध अधिक होगा और यदि तापमान कम हो, तो प्रतिरोध कम होगा। यह सभी चालकों की एक सामान्य गुणवत्ता है। हम इस समस्या को स्व-तापमान-समायोजित स्ट्रेन गेज या डमी स्ट्रेन गेज तकनीक का उपयोग करके दूर कर सकते हैं।

अधिकांश स्ट्रेन गेज कोंस्टांटन लोहे के मिश्रधातु से बनाए जाते हैं जो तापमान के प्रभाव को रद्द कर देते हैं। लेकिन कुछ स्ट्रेन गेज आइसोएलास्टिक मिश्रधातु के नहीं होते। ऐसी स्थितियों में, डमी गेज का उपयोग त्रिचतुर्थांश ब्रिज स्ट्रेन गेज सर्किट में R2 के स्थान पर किया जाता है, जो तापमान समायोजन उपकरण के रूप में कार्य करता है।

जब तापमान बदलता है, तो रिहोस्टाट के दोनों आर्मों में प्रतिरोध उसी अनुपात में बदलता है, और ब्रिज संतुलित रहता है। तापमान का प्रभाव शून्य हो जाता है। यह अच्छा है कि वोल्टेज कम रखा जाए ताकि स्ट्रेन गेज का स्व-गर्मीकरण टाला जा सके। गेज का स्व-गर्मीकरण इसकी यांत्रिक व्यवहार पर निर्भर करता है।

यह व्यवस्था त्रिचतुर्थांश ब्रिज के रूप में मानी जाती है। दो और व्यवस्थाएं हैं: आधा-ब्रिज और पूर्ण-ब्रिज कॉन्फिगरेशन, जो त्रिचतुर्थांश ब्रिज सर्किट से अधिक संवेदनशीलता प्रदान करती हैं। फिर भी त्रिचतुर्थांश ब्रिज सर्किट व्यापक रूप से स्ट्रेन मापन प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।

स्ट्रेन गेज का उपयोग

• यांत्रिक इंजीनियरिंग विकास के क्षेत्र में।

• मशीनरी द्वारा उत्पन्न तनाव को मापने के लिए।

• विमान के घटक परीक्षण के क्षेत्र में, जैसे; लिंकेज, संरचनात्मक क्षति आदि।

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