물리 측정에서 변형(strain) 이란 어떤 물질에 힘이 가해졌을 때 발생하는 형태의 변화량을 말합니다.
쉽게 말해, 변형이란 힘이나 압력 때문에 물체의 모양이 변하는 것이며,
이 변형이나 모양의 변화를 측정하는 센서를 스트레인 게이지 센서라고 합니다.
가해진 힘을 전기 저항의 변화로 감지하는 방식의 센서는
저항식 스트레인 게이지 센서라고 합니다.
스트레인 게이지 센서는 어디에 사용되나요?
스트레인 게이지는 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
주로 힘, 압력, 장력, 무게와 같은 물리량을 전기적으로 측정하는 데 사용됩니다.
주요 사용 분야는 다음과 같습니다.
- 압력 센서
- 토크(회전력) 센서
- 로드셀
- 위치 센서 등
스트레인 게이지의 종류
- 접착형 저항 스트레인 게이지
- 포일(금속 박막) 저항 스트레인 게이지
- 카본(탄소) 저항 스트레인 게이지
- 반도체 스트레인 게이지
스트레인 게이지 선택 기준
스트레인 게이지를 선택할 때 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다.
- 사용 온도
- 안정성 요구 조건
- 측정하려는 변형의 종류
또한 캐리어 재질, 접착제, 그리드 합금, 보호 코팅의 선택도
적용 성공에 매우 중요한 역할을 합니다.
종류를 선택한 후에는 다음 항목들도 반드시 확인해야 합니다.
- 게이지 길이
- 캐리어 재질
- 그리드 저항
- 게이지 패턴 내 게이지 수
- 게이지 배열 방식
- 변형 감지 합금 및 게이지 폭
- 솔더 탭(납땜 단자) 종류
- 솔더 탭 구성 방식
스트레인 게이지의 정확도
실제 센서로 사용 시에는 스트레인 게이지 재질과
측정 대상 물체의 탄성 한계로 인해 제약이 있습니다.
또한 매우 작은 저항 변화를 높은 정확도로 측정해야 합니다.
이러한 고정밀 측정을 위해 가장 많이 사용되는 회로가
휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 입니다.
스트레인 게이지의 정확도 등급은 제조사에 따라 다릅니다.
예를 들어 BF350-3AA 저항식 스트레인 게이지는
정확도 등급이 0.02로, 측정 오차가 0.02%임을 의미합니다.