กัมมันต์แรง: หลักการทำงานและแผนผัง
เครื่องวัดความเค้นคืออะไร
เครื่องวัดความเค้นเป็นตัวต้านทานที่ใช้วัดความเค้นบนวัตถุ เมื่อมีแรงภายนอกกระทำต่อวัตถุ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัตถุ การเปลี่ยนแปลงรูปร่างนี้ไม่ว่าจะเป็นการบีบอัดหรือดึงยืดเรียกว่าความเค้น และสามารถวัดได้โดยเครื่องวัดความเค้น เมื่อวัตถุมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างภายในขอบเขตความยืดหยุ่น จะมีการแคบและยาวขึ้น หรือสั้นและกว้างขึ้น ซึ่งส่งผลให้มีการเปลี่ยนแปลงค่าต้านทานจากปลายหนึ่งไปยังปลายหนึ่ง
เครื่องวัดความเค้นมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กๆ ที่เกิดขึ้นในรูปทรงของวัตถุ โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงค่าต้านทานของวัตถุ สามารถคำนวณค่าความเครียดที่เกิดขึ้นได้
การเปลี่ยนแปลงค่าต้านทานมักมีค่าเล็กน้อย และเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยนี้ เครื่องวัดความเค้นมีแถบโลหะบางยาวจัดเรียงเป็นรูปซิกแซกบนวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าเรียกว่าผู้ขนส่ง ดังแสดงด้านล่าง เพื่อขยายค่าความเค้นเล็กน้อยในกลุ่มเส้นขนานและสามารถวัดได้ด้วยความแม่นยำสูง เครื่องวัดความเค้นจะถูกติดตั้งบนอุปกรณ์ด้วยกาว
เมื่อวัตถุมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างทางกายภาพ ค่าต้านทานไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลง และการเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกวัดโดยเครื่องวัด
วงจรสะพานเครื่องวัดความเค้น
วงจรสะพานเครื่องวัดความเค้นแสดงค่าความเค้นที่วัดได้โดยระดับความไม่สมดุล และใช้โวลต์มิเตอร์ที่กลางสะพานเพื่อให้การวัดความไม่สมดุลนั้นแม่นยำ:
ในวงจรนี้ R1 และ R3 เป็นแขนอัตราส่วนเท่ากัน และ R2 เป็นแขนรีโอสตัทมีค่าเท่ากับความต้านทานของเครื่องวัดความเค้น เมื่อเครื่องวัดความเค้นไม่มีความเค้น สะพานจะสมดุล และโวลต์มิเตอร์จะแสดงค่าศูนย์ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงค่าต้านทานของเครื่องวัดความเค้น สะพานจะไม่สมดุล และสร้างการบ่งชี้ที่โวลต์มิเตอร์ แรงดันไฟฟ้าขาออกจากสะพานสามารถขยายได้อีกโดยแอมปลิฟายเออร์แบบดิฟเฟอร์เรนเชียล.
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของเครื่องวัดความเค้น
ปัจจัยอีกอย่างที่ส่งผลต่อค่าต้านทานของเครื่องวัดคืออุณหภูมิ หากอุณหภูมิสูงขึ้น ค่าต้านทานจะเพิ่มขึ้น และหากอุณหภูมิต่ำลง ค่าต้านทานจะลดลง นี่เป็นคุณสมบัติทั่วไปของตัวนำทั้งหมด เราสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้โดยใช้เครื่องวัดความเค้นที่ชดเชยอุณหภูมิเอง หรือโดยเทคนิคเครื่องวัดความเค้นหลอก
เครื่องวัดความเค้นส่วนใหญ่ทำจากอัลลอยคอนสแตนแทน ซึ่งสามารถยกเลิกผลกระทบของอุณหภูมิต่อค่าต้านทานได้ แต่บางเครื่องวัดความเค้นไม่ใช่อัลลอยไอโซอิลาสติก ในกรณีนี้จะใช้เครื่องวัดความเค้นหลอกแทน R2 ในวงจรเครื่องวัดความเค้นควอเตอร์บริดจ์ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ชดเชยอุณหภูมิ
เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ค่าต้านทานจะเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วนเดียวกันทั้งสองแขนของรีโอสตัท และสะพานจะคงอยู่ในภาวะสมดุล ผลกระทบของอุณหภูมิจะถูกกำจัด มันเป็นเรื่องที่ดีที่จะรักษาระดับแรงดันต่ำเพื่อป้องกันการเกิดความร้อนภายในของเครื่องวัดความเค้นการเกิดความร้อนภายในของเครื่องวัดความเค้นขึ้นอยู่กับพฤติกรรมทางกลไก
การจัดวางนี้ถือเป็นวงจรควอเตอร์บริดจ์ มีการจัดวางอีกสองรูปแบบคือ ฮาล์ฟบริดจ์และฟูลบริดจ์ ซึ่งให้ความไวมากกว่าวงจรควอเตอร์บริดจ์ แต่วงจรควอเตอร์บริดจ์ยังคงถูกใช้แพร่หลายในการวัดความเค้น
การใช้งานเครื่องวัดความเค้น
ในด้านการพัฒนาวิศวกรรมเครื่องกล
เพื่อวัดความเครียดที่เกิดจากเครื่องจักร
ในด้านการทดสอบส่วนประกอบของอากาศยาน เช่น ลิงค์เชื่อมโยง การเสียหายโครงสร้าง ฯลฯ
คำชี้แจง: โปรดเคารพเนื้อหาเดิม บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อลบ
แนะนำ
