[기계공학]스트레인게이지, 휘트스톤 브릿지 자료조사

◆ Strain Gage 측정 원리에 대해 Wheatstone Bridge와 연관하여 설명해보자. ◆ 스트레인 게이지 스트레인 게이지란 가해지는 힘에 따라 저항이 변하는 센서이다. 압력(Stress)이 가해지면, 대부분의 재료는 변형이 일어나면서 전기저항이 바뀌게 된다. 이러한 성질을 이용하여 힘, 압력, 인장, 무게 등을 측정할 수 있다. 변형이 일어나면서 전기저항이 바뀌게 되는 이유는 도체가 압축되거나 인장될 때 도체의 길이(L)와 단면적(A)이 변화함에 따라 저항이 변하는 압저항 효과가 발생하기 때문이다. 구체적으로 도체가 압축된다면 길이가 감소함에 따라 단면적이 증가하기 때문에 저항이 감소한다. 반면에 도체가 인장된다면 길이가 증가하는 동시에 단면적이 감소하므로 저항이 증가하게 된다. 이를 바탕으로 저항의 변화와 길이의 변화 사이의 관계를 게이지 인자로 정의한다. ◆ 휘트스톤 브릿지 (Wheatstone Bridge) 휘트스톤 브릿지는 주로 미지의 저항을 구하는데 사용된다. 구조 실험에서는 주로 스트레인 게이지를 보의 윗면과 아랫면에 각각 부착하여 사용한다. 위에서 아랫방향으로 보에 외력이 가해지면 외력의 영향으로 보가 변형됨에 따라 윗면에 부착된 게이지는 인장되는 반면에 아랫면에 부착된 게이지는 압축되면서 저항에 변화가 발생한다. 즉, 보가 변형되면서 바뀐 스트레인 게이지 저항을 휘스스톤 브릿지를 이용해 측정할 수 있다는 것이다.