Procedimento para selecionar os strain gauges corretos

Antes que o strain gauge correto possa ser selecionado, o objetivo de medição precisa ser claramente definido. A principal questão a ser considerada é se o strain gauge será usado para testes experimentais ou para fabricação de transdutores.

Testes experimentais/Durabilidade

Fabricação de transdutores

 
  • Análise de experimental de tensão
  • Análise de tensão residual
  • Análise de carregamento
  • Análise de tempo de vida
  • Determinando a fadiga térmica
 
 
  • Força
  • Massa
  • Torque
  • Pressão
  • Deformação 
 

Strain gauges para testes experimentais

Strain gauges para fabricação de transdutores

 

Critérios para a escolha de strain gauges para testes experimentais

A seleção de strain gauges para aplicações de testes experimentais será feita de acordo com os seguintes parâmetros:

1. Geometria do strain gauge:Número e posição das grades de medição (padrão)

2. Série ou família do strain gauge:

Construção do strain gauge
3. Conexões: Tipo e posição

4. Adaptação de resposta de temperatura:

Material para o qual o strain gauge tem sua resposta a temperatura adequada
5. Comprimento do grid ativoem mm
6. Resistência elétrica:en Ohm
 

1. Geometria do strain gauge

 Strain gauges lineares (por exemplo, LY4) têm um grid de medição e medem a deformação em uma direção.
 Rosetas T (por exemplo, XY3) tem 2 grids de medição dispostos a um ângulo de 90° entre eles. Aplicações típicas para este tipo de strain gauge incluem a análise de um estado de tensão biaxial com direções principais conhecidas, bem como medições em barras de tensão e compressão.
 O strain gauge em forma de V (por exemplo, XY4) tem 2 grids de medição dispostos em um ângulo de 90° entre eles. As aplicações típicas destes strain gauges incluem medições em barras de torção e determinação de tensões de cisalhamento à medida que ocorrem em feixes de cisalhamento na área de fibras neutras.
 Strain gauges lineares duplos (por exemplo, DY4) tem dois grids de medição dispostos paralelamente uns aos outros. Aplicações típicas para estes strain gauges incluem medições em feixes de flexão.
  Rosetas com 3 grids de medição (por exemplo, RY8) dispostos em um ângulo de 0°/45°/90° ou 0°/60°/120° são uma escolha apropriada para analisar o estado de tensão biaxial com direções principais desconhecidas.
 As cadeias de strain gauge (por exemplo, KY8) consistem em 10 ou 15 grids de medição muito pequenos que são colocados em uma base comum em um espaçamento constante (equidistantes) mais um SG de compensação. As cadeias de strain gauge são especialmente adequadas para determinar gradientes de deformação.
 Strain gauges de ponte completa (por exemplo, VY4) têm 4 grids de medição, que são dispostos de modo que cada um é deslocado para o próximo em um ângulo de 90°. As aplicações típicas para strain gauges de ponte completa incluem medições em barras de tensão / compressão e determinação de tensões de cisalhamento à medida que ocorrem em barras de cisalhamento.

2. Séries de strain gauges

A HBM oferece diferentes séries de strain gauges para medição de deformação. Séries de strain gauge são definidas pela combinação da base do strain gauge(por exemplo, poliimida)e o filme do grid de medição (por exemplo, Constantan) .Todos os strain gauges de uma série de strain gauges oferecem a mesma base e material do grid de medição. Portanto, muitas especificações são idênticas para uma série de strain gauges.

Para testes experimentais, strain gauges robustos e flexíveis, que podem ser usados sob condições difíceis, têm vantagens distintas. Strain gauges com o sintético, poliimida, como material de base para o grid de medição e com a identificação de série "Y" estão nesta categoria. Esta série contém um grande número de diferentes tipos de strain gauges usados para uma variedade de tarefas em testes experimentais. Existem também vários tipos especiais de extensômetros, por exemplo, rosqueamento de furos e roscas de anéis para a determinação de tensões residuais em peças estruturais e cadeias de strain gauges para a investigação da distribuição de tensões em estruturas complexas.

3. Conexões

A HBM oferece strain gauges com diferentes configurações de conexão.

 

Terminais de solda integrados (por exemplo, LY4)

  • Permite solda direta no strain gauge
 
 

Grandes terminais de solda com alívio de tensão (por exemplo, LY6)

  • Permite a soldagem direta no strain gauge, ao mesmo tempo, proporcionando desacoplamento mecânico quase completo dos terminais de solda e da base do strain gauge
 
 

Condutores de cobre niquelado, não isolados, aprox. 30 mm (1,18 polegada) de comprimento (por exemplo, LY1)

  • sem solda direta no strain gauge

  • para desacoplamento mecânico completo de cabos e strain gauge

  • uso de terminais de solda separados diretamente no strain gauge é necessário

 
 

Fios de conexão isolados por fluoropolímero, aprox. 50 mm (1,97 polegada) de comprimento (por exemplo, KC LY4)

  • sem solda direta no strain gauge
  • o isolamento de fluoropolímero evita que o cabo grude durante a instalação
  • uso de terminais de solda separados próximos ao strain gauge é necessário
 
 

Fios de conexão isolados por fluoropolímero, aprox. 50 mm (1,97 pol.) de comprimento (por exemplo, KC LY4)

  • comprimento do cabo conforme necessário de 0,5 a 10 m (1,64 a 32,81 pés) nas opções de 2 fios, 3 fios e 4 fios disponíveis
  • nenhuma solda direta no ponto de medição
  • o isolamento de fluoropolímero evita que o cabo grude durante a instalação
 

4. Adaptação de Resposta de Temperatura

Strain gauges que são conectados individualmente em um circuito de quarto de ponte de Wheatstone mostrarão um sinal de saída se a temperatura mudar. Este sinal é chamado de "tensão aparente" ou "saída térmica" e é independente da carga mecânica no objeto de teste.

No entanto, é possível ajustar um strain gauge ao coeficiente de expansão térmica de um material específico, de tal forma que o sinal de saída é muito pequeno no caso de uma mudança de temperatura. Esses sensores são chamados de gauges com strain gauges de “resposta de temperatura combinada” ou “auto-compensada”.

Para se beneficiar da resposta de temperatura correspondente, os strain gauges devem ser selecionados para o coeficiente de expansão térmica a do material de teste.

CódigoMaterialCoeficiente de expansão térmica ∝
1Aço ferrítico10.8 ⋅ 10-6/K (6 ⋅ 10-6/°F)
3Alumínio23 ⋅ 10-6/K (12.8 ⋅ 10-6/°F)
5Aço austenítico16 ⋅ 10-6/K (8.9 ⋅ 10-6/°F)
6Vidro de quartzo / compósito0.5 ⋅ 10-6/K (0.3 ⋅ 10-6/°F)
7Titânio / ferro fundido cinzento9 ⋅ 10-6/K (5 ⋅ 10-6/°F)
8Plastico65 ⋅ 10-6/K (36.1 ⋅ 10-6/°F)
9Molibdênio5.4 ⋅ 10-6/K (3 ⋅ 10-6/°F)

5. Comprimento do grid ativo

O comprimento do grid de medição do strain gauge depende do objetivo das medições, pois o resultado da medição usando strain gauges será a tensão média abaixo do grid de medição. Em geral, comprimentos de grid de 3 ou 6 mm (0,118 ou 0,236 polegadas) representam uma boa solução.

Recomenda-se a utilização de grids de medição longos quando houver material não homogêneo, como concreto ou madeira. Um extensômetro de longa duração fará a ponte entre as inomogeneidades da peça de trabalho e, como resultado de medição, fornecerá a deformação abaixo do grid de medição.

Grids de medição curtos são adequados para detectar um estado de tensão local. Eles são, portanto, adequados para determinar gradientes de deformação, o ponto máximo de tensões de entalhe e tensões semelhantes.

6. Resistência elétrica

Os strain gauges HBM estão disponíveis nas versões 120, 350, 700 e 1.000 Ohm. A seleção da resistência depende das restrições da tarefa de medição. Outras resistências estão disponíveis mediante solicitação.

Strain gauges Low Ohm

Strain gauges High Ohm

+ Menor influência de interferências eletromagnéticas+ Menor influência da resistência elétrica nos caminhos de conexão (anéis coletores, cabos, ...)
+ Menor influência de uma mudança na resistência de isolamento- "Melhores" antenas no caso de interferências
- Maior exigência de energia- Maior influência de uma mudança na resistência de isolamento
- Mais auto-aquecimento devido ao maior fluxo de corrente em comparação com os gauges High Ohm 

Guia de seleção de strain gauges para testes experimentais


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