سنسور سنجش فشار

(تغییرمسیر از کرنش‌سنج)

فشار‌سنج یا سنسور سنجش فشار (به انگلیسی: Strain gauge) دستگاهی است که فشار وارد شده بر یک جسم را اندازه می گیرد. این دستگاه در سال 1938 توسط ادوارد ای سیمونز و آرتور کلاود روجی اختراع شد.

دستگاه فشار سنج فویلی. قسمت های آبی رسانا هستند. مقاومت از یک لایه ی آبی تا لایه بعدی اندازه گیری می شود. این فشارسنج حساسیت بیشتری به فشار اعمال شده در راستای عمودی نشان می دهد. نشانه گذاری های بیرون فشارسنج هنگام نصب به بهبود تراز کردن کمک می کنند.

یک فشارسنج از ویژگی های فیزیکی هدایت الکتریکی و وابستگی آن به ویژگی های هندسی هادی بهره می برد. وقتی یک هادی در محدوده الاستیسیته خود کش بیاید به طوری که نشکند و به طور دائمی تغییرشکل ندهد، باریک تر و بلندتر می شود، این امر موجب افزایش مقاومت الکتریکی آن می شود. بالعکس، اگر یک رسانا فشرده و کوتاه شود، مقاومت الکتریکی آن افزایش می یابد. میزان فشار وارد شده بر یک جسم را می توان با اندازه گیری تغییرات مقاومت الکتریکی آن به دست آورد. یک فشار سنج معمول مجموعه ای از نوارهای باریک و بلند است که به صورت الگویی زیگزاگ از خطوطی موازی، کنارهم قرار گرفته اند.

می توان گفت فشار سنج سنسوری است که مقاومت آن به نسبت فشار وارد شده تغییر میکند. این سنسور فشار، نیرو، تنش و یا وزن را به تغییری در مقاومت الکتریکی تبدیل می کند. وقتی نیروهای خارجی به یک جسم ثابت وارد می شوند، استرس و فشار ایجاد می کنند. استرس به عنوان نیروهای مقاومت داخلی و فشار/کشیدگی به عنوان تغییر شکل و یا جابه جایی جسم تعریف می شود.

یک فشارسنج وابسته به مقاومت الکتریکی رسانا و مقاومت الکتریکی وابسته به طول و سطح مقطع رسانا است. اگر طول اصلی رسانا باشد و طول آن بعد از اعمال نیرو، فشار از معادله زیر محاسبه می شود:

فشارسنج ورقه فلزیویرایش

فشارسنج ها سنسورهای مقاومتی هستند که به سطح یک جسم متصل می شوند تا فشار سطحی ناشی از یک نیروی وارد شده را نشان دهند. استفاده ی رایج این سنسورها در اندازه گیری و آزمایش قدرت یک سازه یا به طور کلی یک ساختار است.مقاومت های ورقه ای جزء دقیق ترین و پایدارترین مقاومت های حال حاضر هستند، و به همین علت در حوزه پزشکی، هوانوردی و نظامی کاربرد فراوانی دارند.

ضریب سنجشویرایش

ضریب سنجش به شکل زیر تعریف می شود:

 

که در آن

  تغییر مقاومت ناشی از اعمال فشار،   مقاومت اولیه خود دستگاه و   فشار است.


برای دستگاه های فویل فلزی معمول، ضریب سنجش اندکی بیشتر از 2 است. برای یک دستگاه سنجش تکی با سه مقاومت ساختگی با اندازه مقاومتی همانند مقاومت های پل ویتستون در وضعیت تعادل، ولتاژ خروجی سنسور،  ، برابر است با:

 

که در آن   ولتاژ تحریک پل است.

در عملویرایش

 
StrainGaugeVisualization.svg

یک ولتاژ محرک به ورودی های فشارسنج اعمال و یک ولتاژ خروجی از آن گرفته می شود. ولتاژ ورودی معمولا در محدوده ی 5 تا 12 ولت و ولتاژ خروجی در محدوده ی میلی ولت است.

فشارسنج های فویلی در موقعیت های مختلفی استفاده می شوند. کاربرد های مختلف نیازمندی های متفاوتی را نیز طلب می کنند. در بیشتر موارد جهت قرارگیری فشار سنج اهمیت بسیاری دارد.

دستگاه های سنجشی که به یک لود سل متصل شده باشند، می توانند به مدت چند سال نیز در محل باقی بمانند. در برخی موارد نیز، ممکن از از فشار سنج برای چند روز و یا حتی چندثانیه استفاده کرد.


جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش