Pengertian pengukur regangan

Transduser pasif, seperti pengukur regangan, mengubah perpindahan mekanis menjadi perubahan resistansi. Ini adalah perangkat tipis seperti wafer yang mengukur regangan yang diterapkan dan dapat dihubungkan ke berbagai bahan dengan perekat yang sesuai. Regangan berikutnya merusak pengukur regangan yang melekat pada struktur saat ditekan. Ini meningkatkan resistivitas pengukur, menghasilkan sinyal listrik yang sebanding dengan deformasi. Saat mengalami perpindahan, sensor perpindahan pengukur regangan terdiri dari struktur yang melekat pada pengukur regangan yang berubah bentuk secara elastis.

Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari definisi, aplikasi, persyaratan, suku cadang, diagram, jenis, cara kerja, kelebihan, dan kekurangan pengukur regangan.

Apa itu pengukur regangan?

Pengukur regangan (juga dikenal sebagai pengukur regangan) adalah perangkat yang mengukur jumlah regangan pada suatu barang. Jenis pengukur regangan yang paling umum, ditemukan oleh Edward E. Simmons dan Arthur C. Ruge pada tahun 1938, terdiri dari alas fleksibel penyekat yang mendukung pola foil logam. Perekat yang sesuai, seperti cyanoacrylate, digunakan untuk menghubungkan pengukur ke item. Saat objek berubah bentuk, foil juga berubah bentuk, mengubah hambatan listrik. Faktor pengukur adalah besaran yang dihubungkan dengan perubahan resistansi, yang biasanya diukur dengan menggunakan jembatan Wheatstone.

Insinyur sering menggunakan pengukur regangan untuk mengukur pengaruh gaya eksternal pada suatu objek. Mereka secara langsung mengukur regangan, yang dapat digunakan untuk menyimpulkan tegangan, torsi, tekanan, defleksi, dan berbagai metrik lainnya.

Regangan adalah pengukuran non-dimensi, yaitu rasio perubahan panjang suatu benda dengan panjang awalnya. Akibatnya, regangan positif terjadi ketika suatu bahan diregangkan, sedangkan regangan negatif terjadi ketika suatu bahan dikompresi. Stres didefinisikan sebagai gaya yang diterapkan dibagi dengan luas penampang awal objek atau kemampuan menahan internal objek.

Aplikasi

Pengukur regangan biasanya digunakan dalam teknik sipil dan pemantauan geoteknik untuk mengidentifikasi kerusakan pada struktur seperti jembatan, gedung, dan struktur lainnya. Karena setiap deformasi yang cukup besar dapat mengakibatkan cedera atau kematian, struktur ini harus terus dipantau. Alat pengukur ini banyak digunakan karena presisinya yang tinggi, kemampuannya untuk bekerja pada jarak yang sangat jauh dari objek uji, dan kemudahan penyiapan dan pemeliharaan dalam jangka waktu yang lama.

Pengujian di luar ruangan seringkali tidak sama dengan pengujian di laboratorium dalam kondisi ideal. Salah satu alasan mengapa pengukur regangan sangat berharga adalah karena dapat digunakan dalam kondisi parah dan menghasilkan data presisi tinggi yang andal. Gadget khusus seperti pengukur regangan sering diperlukan ketika seorang insinyur menguji produk dengan bentuk tidak beraturan di lokasi yang sulit dengan pengaturan yang sulit diakses. Misalnya, jutaan pengukur regangan digunakan dalam aplikasi luar angkasa untuk memeriksa temuan simulasi CAD (Desain Berbantuan Komputer) dan FEA (Analisis Elemen Hingga). Pengujian ini sering dilakukan dalam kondisi dinamis untuk memberikan gambaran realistis tentang bagaimana berbagai gaya memengaruhi pesawat terbang.

Pengujian statis juga rutin dilakukan dengan pengukur regangan. Telemetri nirkabel digunakan oleh beberapa jembatan, yang mengirimkan hasil tes melalui Ethernet. Jembatan lain, di sisi lain, dikenakan inspeksi visual atau pengujian penetran untuk mendeteksi cacat permukaan. Meskipun teknologi ini hemat biaya, teknologi ini tidak memungkinkan inspeksi berkelanjutan, yang dapat menyebabkan keruntuhan bencana seperti jembatan rangka baja I-35 Minneapolis. Pemerintah federal menetapkan jembatan itu sebagai "lemah secara struktural" pada tahun 1990, yang berarti harus menjalani inspeksi tahunan. Jembatan itu akhirnya runtuh pada tahun 2007, menewaskan 13 orang, karena kurangnya pemantauan pengukur regangan terus-menerus, perbaikan yang signifikan, atau penggantian. Berikut ini adalah aplikasi umum dari pengukur regangan:

• Pengukuran regangan
• Mengukur tegangan sisa
• Analisis getaran
• Pengukuran torsi
• Pengukuran lentur dan defleksi
• Pengukuran kompresi dan tegangan

Kebutuhan bahan pengukur regangan

Pengukur regangan yang baik harus dapat melakukan hal berikut:

• Strain gauge harus berukuran sedang dan ringan.
• Ini harus sangat sensitif terhadap ketegangan.
• Faktor pengukur dari pengukur regangan harus tinggi.
• Pasti mudah untuk dilampirkan pada spesimen.
• Ini harus memiliki waktu respons yang cepat dan sedikit jeda waktu.
• Seharusnya bisa membedakan antara regangan statis, transien, dan dinamis.
• Seharusnya dapat menunjukkan dan merekam informasi dari jarak jauh.
• Suhu, kelembapan, getaran, dan faktor lingkungan lainnya tidak boleh memengaruhinya.
• Harus terjangkau, dapat diandalkan, dan tersedia dalam berbagai ukuran.

Diagram pengukur regangan:

Jenis pengukur regangan

Ada beberapa jenis pengukur regangan yang tersedia di pasaran. Berikut ini adalah macam-macam strain gauge:

• Pengukur regangan linier
• Pengukur regangan Rosette Membran
• Pengukur regangan linier ganda
• Pengukur regangan jembatan penuh
• Pengukur regangan geser
• Pengukur regangan setengah jembatan
• Pengukur regangan kolom
• 45°-Rosette (3 arah pengukuran)
• 90 °-Rosette (2 arah pengukuran).

Di bawah ini adalah beberapa jenis pengukur noda lain yang mungkin Anda temui:

Pengukur regangan semikonduktor, juga dikenal sebagai piezoresistif, umumnya lebih disukai daripada pengukur foil untuk mengukur regangan kecil. Faktor pengukur pengukur semikonduktor biasanya lebih tinggi daripada pengukur foil. Pengukur semikonduktor seringkali lebih mahal, lebih sensitif terhadap suhu, dan lebih halus daripada pengukur foil.

Pengukur regangan yang terbuat dari nanopartikel tampaknya menjadi teknik baru yang menjanjikan. Karena impedansinya yang tinggi, sensor resistif dengan area aktif yang terdiri dari rakitan nanopartikel konduktif, seperti emas atau karbon, memiliki faktor pengukur yang tinggi, rentang deformasi yang besar, dan konsumsi listrik yang rendah.

Pengukur regangan merkuri dalam karet digunakan dalam pengukuran biologis, terutama aliran darah dan pembengkakan jaringan. Pengukur regangan ini terdiri dari sedikit merkuri cair yang terbungkus dalam tabung karet kecil yang dililitkan di sekitar jari kaki atau kaki, misalnya. Ketika bagian tubuh membengkak, hal itu menyebabkan tabung mengembang, membuatnya lebih panjang dan lebih tipis, meningkatkan hambatan listrik.

Untuk mengukur regangan bersama dengan serat optik, penginderaan serat optik dapat digunakan. Pengukuran mungkin dilakukan di lokasi acak bersama dengan serat atau pada titik-titik tertentu. Sensor tertanam jenis ini digunakan pada kapal Piala Amerika 2010 Alinghi 5 dan USA-17.

Strain juga dapat diukur menggunakan teknik optik lain seperti interferometri pola bintik elektronik atau korelasi gambar digital.

Pengukur regangan skala mikro sering digunakan di MEMS untuk memantau tekanan yang disebabkan oleh gaya, akselerasi, tekanan, atau suara. Akselerometer MEMS, misalnya, sering digunakan untuk mengaktifkan airbag di mobil. Resonator cincin optik terintegrasi dapat digunakan untuk memantau regangan dalam sistem mikrooptoelektromekanis sebagai alternatif dari pengukur regangan tahan piezo (MOEMS).

Kapasitor variabel digunakan dalam pengukur regangan kapasitif untuk mendeteksi tingkat deformasi mekanis.

Aplikasi geoteknik dan teknik sipil menggunakan pengukur regangan kawat bergetar. Kawat yang bergetar dan dikencangkan membentuk pengukur. Regangan dihitung dengan menentukan frekuensi resonansi kawat (peningkatan tegangan meningkatkan frekuensi resonansi).

Aplikasi geoteknik juga menggunakan pengukur regangan kristal kuarsa. Sensor penting DART adalah sensor tekanan dengan pengukur regangan kristal kuarsa yang beresonansi dan pengumpul gaya tabung bourdon. DART mendeteksi gelombang tsunami di kedalaman laut yang paling dalam. Saat memantau tekanan pada kedalaman beberapa kilometer, ia memiliki resolusi tekanan sekitar 1 mm air.

Prinsip Kerja

Cara kerja strain gauge cukup menarik, kurang rumit dan mudah dipahami. tonton video di bawah ini untuk mendapatkan gambaran visual tentang cara kerja pengukur regangan.

Keuntungan dan kerugian dari pengukur regangan

Keuntungan:

Berikut ini adalah manfaat strain gauge dalam berbagai aplikasinya:

• Karena tidak ada bagian yang bergerak, tidak ada keausan.
• Pengukur regangan sangat akurat.
• Ringkas dan berbiaya rendah.
• Memiliki rentang frekuensi yang luas.

Kekurangan:

Terlepas dari kelebihan pengukur regangan, beberapa keterbatasan masih terjadi. Di bawah ini adalah kelemahan pengukur regangan dalam berbagai aplikasinya.

• Ini adalah sistem non-linear.
• Ini sangat sensitif terhadap suhu.
• Harus dikalibrasi secara teratur.
• Pengukur regangan harus diterapkan secara manual. Dibutuhkan waktu dan uang untuk menempatkan mereka di tempat yang tepat. Ini adalah salah satu kelemahan mereka yang paling serius.

Kesimpulan

Transduser pasif, seperti pengukur regangan, mengubah perpindahan mekanis menjadi perubahan resistansi. Ini adalah perangkat tipis seperti wafer yang mengukur regangan yang diterapkan dan dapat dihubungkan ke berbagai bahan dengan perekat yang sesuai. Regangan berikutnya merusak pengukur regangan yang melekat pada struktur saat ditekan. Itu saja untuk artikel ini, di mana definisi, aplikasi, persyaratan, bagian, diagram, jenis, cara kerja, kelebihan, dan kekurangan pengukur regangan telah dibahas.

Saya harap Anda belajar banyak dari membaca, jika demikian, silakan berbagi dengan siswa lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa!