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스트레인 센서는 내구성이 우수하게 설계되었으며 주기적 사용에 매우 적합합니다. 밀리초 수준의 짧은 주기 시간은 모니터링하기에 쉽습니다. 스트레인 센서는 정적 응용 분야에도 적합한 측정 기술과 함께 훌륭하게 사용될 수 있습니다. 이때 부하가 아닌 온도 변경 등과 같은 외부 요이에 의해 발생한 팽창에 의해 출력 신호가 변조될 수 있음에 유의해야 합니다. 그러나 이러한 효과를 보상하는 전문적인 방법이 있습니다.
스트레인 센서는 어디에 배치하나요?
나사 체결식 스트레인 센서는 조립하기 쉽고 힘 작용으로 인한 매우 작은 구조물 팽창을 마이크로미터 범위까지 감지할 수 있습니다. 스트레인 센서 배치를 위한 최적의 위치를 결정하여 최고의 결과를 얻기 위해서는 몇 가지 사항에 유의해야 합니다.
스트레인 센서는 구조물에서 힘 작용에 의해 적합한 방향의 측정 가능한 팽창이 예상되는 곳에 배치해야 합니다. 이는 주로 구부러짐 및 인장 압력 부하로 인해 발생되는 기계적 장력 또는 팽창입니다. 유한 요소법을 사용하여 다축 장력 상태에서 예상되는 표면 팽창 및 방향과 규정된 위치에서 필요한 측정 범위를 확인할 수 있습니다. 이것이 불가능한 경우 가장 간단한 방법은 750 또는 1000µm/m 등의 큰 측정 영역으로 스트레인 센서를 사용하여 테스트해보는 것입니다. 이를 통해 선택된 위치에서 실제로 발생하는 팽창을 측정할 수 있습니다. 알려진 힘과의 비교에서 모니터링해야 하는 구조물에서 해당 팽창과의 간단한 상관 관계가 나옵니다. 구조적 상태나 접근 가능성, 스트레인 센서의 보호와 같은 요인 역시 스트레인 센서 포지셔닝 시 중요한 역할을 합니다.
어떤 팽창이 포지셔닝에 도움이 되나요?
스트레인 센서 포지셔닝 시 벤딩에 의해 발생하는 표면 팽창이 간단하게 측정되므로 이점이 있습니다. 아래의 대략적인 설명에서 벤딩 시 측정 가능한 가장 큰 팽창이 어떤 위치에서 예상되는지에 관한 몇 가지 예를 확인할 수 있습니다.
대부분의 경우 모니터링 대상 기계에서는 구부러짐, 인장 압력 부하, 비틀림 등에 의해 복합 팽창이 발생합니다. 무한 요소 계산을 통해 이를 간단하게 정할 수 있습니다. 그러나 실제로는 구조물에서 팽창이 발생하고 측정 가능한 곳을 정의하는 데는 간단한 기계적 관찰만으로도 충분합니다. 측정된 팽창과 알려진 부하와의 비교를 통해 적확한 팽창을 평가할 수 있습니다. 당연히 스트레인 센서의 알맞은 포지셔닝을 용이하게 하기 위해 관심이 가는 위치에 먼저 DMS를 부착할 수 있습니다.
강성이 낮은 스트레인 센서의 장점은 무엇인가요?
따라서 Baumer 스트레인 센서는 정적 응용 분야뿐 아니라 주기적 응용 분야에도 적합합니다.
스트레인 센서는 어떻게 조립하나요?
스트레인 센서는 우수한 측정 결과를 위해 함께 제공되는 고정 나사로 구성품에 단단히 체결됩니다. 스트레인 센서는 힘이 전달되는 연결을 통해 마이크로 미터 범위의 팽창을 감지합니다. 이때 막힌 구멍 또는 관통 구멍을 낼 수 있습니다. 고정 옵션 단락 역시 참조하십시오. 품질이 일정한 장기간 안정적인 스트레인 센서를 나사로 고정하기 때문에 접착식 팽창 스트립의 고생스러운 부착이 생략됩니다.
스트레인 센서 조립 시 무엇에 유의해야 하나요?
스트레인 센서가 표면 팽창을 적절하게 감지하여 우수한 측정 결과를 제공할 수 있으려면 조립 시 다양한 일반 조건에 유의해야 합니다. 이는 각 스트레인 센서의 사용 설명서에도 기재되어 있습니다. 이때 조립 표면이 중요한 역할을 합니다. 기본 구조물의 팽창은 힘 전달 방식으로 스트레인 센서에 전해집니다.
어떤 고정 옵션이 있나요?
스트레인 센서는 막인 구멍의 고정 나사로 모니터링 대상 구조물에 고정할 수 있습니다.
Option 2: In thinner structures, strain sensors can be fastened in through holes using a nut.
How does the installation surface have to be prepared?
Important: The sensor delivers imprecise measurement results if the measuring surface is soiled or if it is installed faultily:
Prevent soiling by grease and oil
Install the sensor on a prepared, level surface
Observe the surface roughness
Check the surface roughness
Ra ≤ 6,3 µm
Check the flatness tolerance
Flatness tolerance ≤ 0,1 mm
Make sure that drilling holes are drilled vertically to the contact surface of the sensor
The respective installation screws, hole distances, and diameters are listed in the respective operating instructions.
Option: If it is difficult to prepare the installation surfaces in the required quality, ball shims can be used to equalize certain unevenness or angular hole deviations.
There are also diamond-coated friction shims available on the market that equalize light unevenness and increase friction.
How should strain sensors be handled?
Strain sensors are precision measurement sensors containing mechanisms that were gauged at the factory. The sensor can be damaged if it is dropped when not packaged. Please observe the notes on storage and transportation in the operating instructions.
How is the strain sensor screwed in place?
Make sure that the machine element is not stressed
Screw the fastening screws in hand-tight
Tighten the fastening screws with hexagon sockets using a torque wrench
The applicable tightening torque can be found in the respective operating instructions.
What should be observed in case of strain due to thermal expansion?
The strain sensors are intended to measure strain due to the impact of mechanical force and not be affected by thermal expansion. When affected by heat, a body expands in all directions. The appropriate circuitry of the strain gauges inside the strain sensor compensates for even thermal expansion. The strain sensors are compensated for thermal expansion of steel. Make sure that the thermal distribution at the selected point is as even as possible. This neatly compensates for temperature effects.
Thermal expansion:
Sample thermal expansion coefficients α:
Chromium nickel steel CrNi 80 20 α = 15.5 x 10-6 [K-1] Chrome steel 13 Cr α = 11 x 10-6 [K-1] Pure aluminum α = 23.8 x 10-6 [K-1]
Examples: 1. Expansion with a chromium nickel steel rod CrNi 80 20, from 20°C to 70°C with a length lo of 1 m. ∆l = lo x α x ∆T = 1000 mm x 15.5 x 10-6 [K-1] x 50 K = 0.775 mm This is equivalent to 775 µm/m
2. Expansion with an aluminum rod, from 20°C to 70°C with a length lo of 1 m. ∆l = lo x α x ∆T = 1000 mm x 23.8 x 10-6 [K-1] x 50 K = 1.19 mm This is equivalent to 1190 µm/m
Therefore, if you want to monitor an aluminum structure with a strain sensor that is compensated for steel, you should compensate for the thermal expansion so that you only have the strain due to mechanical effects. However, if it is possible to gauge after each mechanical stress cycle, then the effects of thermal expansion can be neglected.
Other possibilities for temperature compensation:
90° placement of strain sensors to compensate for thermal effects or via temperature measurement on the component.
How do you calibrate the force in the system?
A resulting force for a specific strain can be calculated mathematically or simply in comparison to a specific force. For this purpose, the strain sensor is screwed onto the unstressed structure and then gauged. Then the structure is subjected to a known load or a defined force. This provides the connection between the strain and the force resulting from it. This calibration must be carried out only once per system. Baumer strain sensors are already adjusted to strain during manufacturing and therefore output the same measured values when they are replaced.
How do you accomplish stable measurements with strain sensors?
Screw the strain sensor in place and allow it to heat up with the power switched on according to the operating instructions. (Measurements with the sensor not screwed on and placed on a table do not produce stable measurement results). Initial settlement can be minimized by exposing the structure to be monitored to the maximum stress 10 times. The sensor should be gauged to the amplifier when the structure is stress-free. This way, signal changes due to the installation can be compensated.
When should strain sensors be gauged?
Gauging after screwing on: Strain sensors should be gauged after installation on the amplifier. This way, signal changes due to the installation can be compensated. Gauging during operation: In cyclical processes it is recommended to gauge the strain sensor after each cycle while the machine is in a stress-free state. This compensates for temperature effects or any slight movement among the installation screws. Baumer strain sensors mostly feature soft measuring mechanisms that also allow stable static measurements without cyclical gauging.
What comprises a measurement chain for strain sensors?
Strain sensors with integrated amplifier electronics:
Strain sensors with separate amplifier electronics:
Passive strain sensors that are directly connected to a control with integrated amplifier:
Important: The connection or junction cables must have at least the same degree of protection as the strain sensor. For example, IP69K for DST55R with IP69K degree of protection