(2023.4.24 UPDATE)
오늘 포스팅은 스트레인게이지와 관련된 기술 문의 중
고객께서 궁금해 하실 내용을 골라 문답 형식으로 정리했습니다.
※ 아래 기재된 내용 외의 추가 질의 케이스 발생 시 별도 포스팅 없이 본 게시글에 추가됩니다.
Q1.
제품 정보나 데이터 시트 상에 모델들의 사양은 기재되어 있지만,
저항율이나 스트레인에 대한 저항값들의 실 측정값을 알고 싶어요.
< A1 >
스트레인게이지를 사용하여 연구, 실험 등에 이용 시 자주 들어오는 질문으로,
‘스트레인 측정(변형율)’이 무엇인지에 대한 개념 등 전반적인 내용을 먼저 확인해야 합니다.
스트레인 측정은 각종 기계 재료의 인장 또는 압축 시의 안전 변형율,|
프레스 장비의 압축 시 사용 재료의 변형율, 비행기 날개에 발생되는 양력의 변형율 등
산업 전반적으로 다양한 분야에 활용되는 부분으로,
적용 분야에 따라 값을 확인할 수 있는 방법이 달라질 수 있으니
자세한 내용은 아래 관련 영상을 확인하시면 도움이 될 것 같습니다.
[관련영상 보기] 스트레인 측정 및 응용
Q2.
배터리 충,방전 시 전극의 변형에 대해 분석하고자 하는데, 스트레인게이지로 팽창율 평가가 가능할까요?
그리고 그리드의 길이가 길수록 정밀도가 높다고 들었는데 어떤 제품을 사용하면 되나요?
< A2 >
게이지를 활용한 팽창율 평가는 최근 대기업에서도 활용된 솔루션으로,
스트레인게이지를 사용해 배터리의 충/방전 시, 그리고 온도에 따른 스웰링 실험을 지원합니다.
그리고 그리드의 길이는 스트레인 측정에 있어 정밀도와는 무관하므로,
원하시는 그리드의 길이와 부착면의 크기를 선정하시면 됩니다.
Q3.
스트레인게이지의 기본 구조 중 ‘Backing Material’이 있던데, 그리드에 기본적으로 붙어있다는 뜻인가요?
그리고 Encapsulation film도 기본적으로 붙어있는건지도 궁금합니다.
< A3 >
해당 사례의 경우, 부착면이 전기적으로 절연되어야 하고,
해당 센서가 전해액(카보네이트 계열)에 노출되므로
화학적 손상으로부터 보호되기 위해 문의 주신 경우로,
게이지의 솔더 탭과 전기적으로 연결되는 리드 부분에는
별도로 코팅 작업을 위한 실리콘이 필요합니다.
기본적으로 판매되는 게이지는 Backing material과 Grid,
Encapsulation film이 하나로 구성되어있는 제품입니다.
[관련영상 보기] 스트레인게이지의 구조, 동작원리, 종류
Q4.
스트레인게이지 제품 확인 중 ‘EL’ 타입과 ‘EC’타입이 있던데 차이점이 무엇인가요?
< A4 >
스트레인게이지는 총 ‘E’ 타입과 ‘EL’타입, ‘EC’ 타입 등 총 3가지의 타입으로 나뉘어집니다.
이는 게이지 패드 부분 솔더 탭의 전기적 연결을 위한 선 처리 방법에 따른 분류로,
‘E’ 타입은 리드와이어 및 케이블이 전혀 없는 그리드+필름 상태 그대로 된 타입입니다.
납땜 시 정밀한 작업을 요하므로 주의해야하는 타입입니다.
‘EL’ 타입은 길이 20~30mm의 리드와이어로 된 타입으로,
일반적으로 많이 사용되는 게이지 타입입니다.
‘EC’ 타입은 2m의 케이블을 연결한 타입으로,
필요에 따라 길이를 조절하여 주문형으로 제작이 가능합니다.
Q5.
그리드 상부(Z축)에 하중을 인가해도 센서에 이상없을까요?
< A5 >
게이지의 그리드 상부는 센서의 손상보다는 게이지 출력값의 간섭을 받을 수 있어
절대 힘을 가하면 안됩니다.
Q6.
리드선에서 나오는 신호 및 전압을 디지털 멀티미터로 읽어서
충/방전시 신호 변화가 있는지에 대해서만 평가가 가능한가요?
< A6 >
기본적으로 스트레인게이지에서 출력되는 전기적 신호는 매우 미약합니다.
고로 일반 계측기로는 측정하기가 힘들며, 전용 스트레인계측기를 사용하셔야 합니다.
[관련영상 보기] 스트레인게이지 계측기와 구성
Q7.
스트레인게이지와 악세서리 패키지, NI USB 6210을 구매하면,
별도의 장비나 재료를 추가로 구매하지 않아도 스트레인 측정이 가능한가요?
< A7 >
위 A6번 항목과 비슷한 내용으로,
일반적으로 스트레인게이지는 출력이 낮아 별도의 증폭기가 필요하며,
통상적으로 LCT PRO와 같은 스트레인앰프를 사용합니다.
(* 브릿지 모듈 옵션 장착 권장)
Q8.
복합재 표면에 부착하기에 적합하고,
납땜 필요없이 케이블이 부착되어 나오는 350옴 게이지가 있을까요?
< A8 >
카스 스트레인게이지는
-E (리드선, 케이블 없는 타입) / -EL (리드선 타입) / -EC (케이블 1m 타입)
3가지의 타입으로 구성되며,
350옴의 리니어 타입 게이지로 사용 원하실 경우,
AP-XX-SXXX-350-EC 제품을 선택하시면 됩니다.
단, 사용하시려는 온도 범위와 스트레인 측정범위,
게이지 사이즈 등 사양 검토가 필요합니다.
Q9.
S/G에서 120옴, 350옴, 스틸, 알루미늄 등이 S/G의 재질을 말하는 것인지?
맞다면 저항이 높고 낮음은 물성 실험할 시편의 전기전도도와 상관이 있는 것이 맞는지?
기가급 고강도 철강 소재에 어떤 S/G 를 사용해야 할지 모르겠어요.
< A9 >
실험 하고자 하시는 재료 자체가 스틸이기 떄문에
스틸 재질의 게이지를 사용하시는 것이 좋습니다.
(스틸 재질 게이지 : AP-11-XXXX-(120/350)-(E/EL/EC))
더불어 방열은 크기 무관하며,
저항 역시 무관하여 120옴 또는 350옴 쓰시면 적당합니다.
Q10.
게이지 엑세서리 란에서 S/G 를 시편에 부착하기 위해서
여러 소모품이 사용되는것 같습니다만..
저것들이 모두 필요한 것인지 궁금합니다
< A10 >
네. 게이지의 인스톨을 위해서는
접착제, 코팅제 등 전용 본딩키트를 필요로 합니다.
Q11.
앰프의 역할은 무엇인가요?
일반 앰프와 고속 측정용 앰프의 기준이 되는 ‘strain rate’도 궁금합니다.
< A11 >
앰프의 역할은 크게 3가지로 구분하면 됩니다.
1) 게이지를 몇 개 붙일 것이냐에 따라
쿼터 브릿지(1장), 하프 브릿지(2장), 풀 브릿지(4장)로 구성되며,
대부분 1개의 게이지를 사용을 많이 합니다.
그러므로 정밀급의 브릿지 회로가 구성된 브릿지 모듈이 필요합니다.
2) 스트레인게이지에서 출력되는 전압은 수 uV~nV의 전압출력으로
일반 DVM이나, TEST기로 읽을 수 없기에,
출력값의 증폭(100~1,000배)을 필요로 하게 됩니다.
3) 증폭 후 노이즈 부분도 같이 증폭되기 때문에,
LPF(Low Pass Filter)의 시그널 컨디셔닝을 통해 깨끗한 신호로 측정을 해야 합니다.
Q12.
실제 굽힘시험을 진행하게 되면 전기적 신호를 어떻게 strain으로 나타내는 것인지요..?
pc 프로그램이 반드시 필요한 것인지 궁금합니다.
< A12 >
전기적 신호는 앰프를 통한 게이지 펙터 값 또는 Shunt Calibration을 통해 교정을 마친 후, 제대로된 출력값을 측정할 수 있습니다. PC프로그램은 그래프를 그리거나, 데이터의 추적 및 현황을 보기 위해 만든 프로그램입니다.
또한 실시간으로 측정하므로, Static의 단순 디스플레이의 DVM보다는 훨씬 실험, 분석을 하는데 도움이 됩니다.