DAQを用いた機械的ひずみの測定方法

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試験点間の機械的ひずみを評価する

機械的ひずみの測定では、外力が加わって構造物が伸長、圧縮、または曲げられる際に、ひずみゲージに生じるごくわずかな変化を検出する必要があります。ひずみゲージによる測定は、物理的な変形と、それに伴う電気抵抗の変化との関係に基づいています。測定される変化は、ゲージの公称抵抗に比べて小さい場合があるため、試験ではゲージ係数、配線抵抗、初期オフセット、センサーの配置、および加わるひずみの機械的方向を考慮する必要があります。 構造体の異なる位置に複数のひずみゲージを取り付けた場合、各測定点では、引張、圧縮、軸方向、または曲げひずみがそれぞれ異なる組み合わせで生じることがあります。多チャンネルひずみ計測では、これらの個々の応答を正確に保持する必要があります。そうすることで、エンジニアは試験片を単一の測定点として扱うのではなく、構造体全体の変形を比較することができるようになります。

ブリッジ式ひずみ測定では、ひずみゲージがホイートストンブリッジの一部を構成しており、1つ以上の有効ゲージ素子の抵抗が変化すると出力も変化するため、追加の変数が生じます。1/4ブリッジ、1/2ブリッジ、フルブリッジの各構成では、有効ゲージの数や配置に応じて異なる電気的応答が得られます。励起電圧、ブリッジの平衡状態、温度の影響、リード線抵抗、ゲージ係数、および無ひずみ基準点などが、すべて測定結果に影響を与えます。 データ収集（DAQ）によるひずみ測定では、機械的荷重が時間とともに変化する中で、ブリッジ出力の微小な変化を繰り返し捕捉する必要があります。また、エンジニアは、試験片内でのひずみの伝播状況を把握するために、複数のひずみゲージからの測定値を同時または順次比較する必要がある場合もあります。したがって、得られる機械的ひずみ測定値は、一貫したひずみゲージの測定条件、安定した基準値、および監視対象のすべての位置における再現性のあるデータ収集に依存します。

機械的ひずみ測定用DAQソリューション

ひずみ試験を行うには、ひずみゲージを測定チャネルに接続し、ゲージおよびブリッジのパラメータを定義し、無ひずみ状態の基準を設定した上で、機械的荷重の変化に応じて測定データを取得する必要があります。互換性のあるマルチプレクサを備えたキーサイト社のDAQシステムは、複数の試験点にわたる直接ひずみ測定およびブリッジひずみ測定のための測定フレームワークを提供します。エンジニアは、センサーの配置に応じて、抵抗値に基づく直接測定、または1/4ブリッジ、1/2ブリッジ、フルブリッジ構成のいずれかで、ひずみゲージ測定チャネルを設定することができます。 ブリッジ測定の場合、テストセットアップでは外部励起電圧と適切なゲージ係数およびブリッジパラメータを使用して、測定されたブリッジ応答をひずみに変換します。DAQは、無負荷状態を表すひずみオフセットを設定し、その後の測定中にその基準値を適用することができます。これにより、マルチチャンネルひずみ取得機能を通じて、エンジニアは複数の位置における引張、圧縮、軸方向、または曲げ応答を監視しながら、その結果として得られる機械的ひずみ測定データを記録することが可能になります。
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