Strain Gauge là gì? Mua cảm biến đo biến dạng ở đâu

Strain Gauge là một trong những loại cảm biến được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật điện ứng dụng để đo lường các đại lượng cơ học. Chúng còn thường được gọi là cảm biến đo độ biến dạng, nếu đây là lần đầu tiên bạn tìm hiểu về loại cảm biến này. Hãy đọc thật kỹ bài viết dưới dây, chắc chắn bạn sẽ tìm được nhiều thông tin bổ ích đấy

Tìm mua cảm biến đo độ biến dạng Strain Gauge tại Lidinco

Strain Gauge là gì? 

Strain Gauge là tên gọi của một loại cảm biến mà giá trị điện trở có thể thay đổi theo lực tác dụng vào nó. Cảm biến Strain Gauge sẽ thu thập các tín hiệu lực tác động vào nó như lực căng, áp suất, trọng lượng, mô-men xoắn… sau khi nhận các lực này giá trị điện trở sẽ thay đổi, các thay đổi sẽ được truyền về thiết bị đo lực căng – kéo – nén, qua bộ chuyển đổi thành tín hiệu điện để hiển thị lên màn hình giúp người dùng có thể đọc số liệu lực cần đo

Do Strain Gauge hoạt động dựa trên sự biến dạng của nó khi có lực tác động vào nên đôi khi người ta còn gọi nó là cảm biến đo độ biến dạng, một số nơi còn gọi là Strain Gage hoặc cảm biến lá điện trở

Loại cảm biến này có kích thước rất mỏng, nhỏ, được thiết kế theo nhiều hình dạng và kích thước khác nhau để phù hợp với từng ứng dụng đo riêng. Strain Gauge được xem là bộ phận chính cấu tạo nên cảm biến lực (LoadCell). Một Load Cell có thể bao gồm nhiều Strain Gauge để nâng cao độ chính xác của phép đo lực

Ứng dụng của Strain Gage 

Công nghệ đo biến dạng bề mặt thường được sử dụng ở hầu hết mọi nơi do đó ứng dụng của loại cảm biến này hầu như không có giới hạn. Strain Gage là một phần tử cảm biến cơ bản và bạn có thể bắt gặp chúng trong nhiều loại cảm biến khác nhau như cảm biến lực (LoadCell) ở trên là một ví dụ phổ biến. Chúng được sử dụng tốt trong các ngành công nghiệp như: đường sắt, hàng không vũ trụ, kỹ thuật cơ khí và nghiên cứu phát triển sản phẩm. Một số ứng dụng thường thấy bao gồm:

– Đo ứng suất lực trên các tuyến đường sắt  
– Ứng suất đối với sự lệch cánh của máy bay  
– Kiểm tra các thành phần của máy bay  
– Biến dạng quay trên tuabin, bánh xe, quạt, cánh quạt và động cơ  
– Kiểm tra độ chịu lực của vỏ tàu  
– Kiểm tra các thành phần, kết cấu của các công trình tòa nhà, cầu, đập…  
– Trong các bài thử nghiệm chịu lực của ô tô

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Strain Gage

a. Cấu tạo

Mỗi Strain Gage cấu tạo bởi một lá kim loại (1) được cách điện bởi một chất nền dẻo (2) (phần màu vàng trong hình trên), cấu tạo này còn được gọi là lá điện trở. Hai dây dẫn (3) ở phần cuối của lá điện trở sẽ truyền dòng điện về máy đo và khi bề mặt của cảm biến giãn ra hoặc co lại, thì sự thay đổi điện trở sẽ được ghi lại.

Khi đo giá trị biến dạng của của Strain Gauge chúng ta sẽ có một số kết quả chính như sau:

– Biến dạng dương là kết quả của việc kéo căng vật liệu  
– Biến dạng âm là kết quả của quá trình nén.  
– Ứng suất là phép đo lực tác dụng chia cho diện tích mặt cắt ngang ban đầu của một vật thể hoặc khả năng kháng cự bên trong của một vật thể.

b. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của cảm biến lá strain gauge hoạt động dựa trên đặc tính chung của kim loại, đó là điện trở của kim loại sẽ thay đổi khi chúng bị biến dạng. Giá trị của điện trở tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt và tỷ lệ thuận với chiều dài của vật liệu kim loại.

– Khi đoạn dây kim loại trên bề mặt của cảm biến bị kéo: diện tích mặt cắt sẽ nhỏ đi và chiều dài dây thép sẽ tăng lên, lúc này giá trị điện trở cũng tăng  
– Khi đoạn dây kim loại trên bề mặt chịu ứng suất nén: diện tích mặt cắt tăng lên, chiều dài dây sẽ giảm và giá trị điện trở cũng giảm

Để có thể đo lường chính xác giá trị lực biến dạng, thường người ta sẽ gắn chặt cảm biến vào bề mặt cần đo bằng một loại keo chuyên dụng trước khi thao tác sao cho cảm biến nằm cố định, không xê dịch trong quá trinh tác dụng lực để có thể đo lường chính xác nhất. Sau khi tác dụng lực vào cảm biến, tín hiệu sẽ được truyền về thiết bị đo và qua bộ chuyển đổi thành giá trị điện áp, giá trị đo này thường rất nhỏ nên sẽ đi qua một bộ khuếch đại trước khi hiển thị lên màn hình đọc

Các loại cảm biến Strain Gage phổ biến 

Sự phát triển rất nhanh của lĩnh vực điện – điện tử giúp phát triển rất nhiều loại cảm biến biến dạng khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết chúng đều sử dụng cầu Wheatstone để tính toán sự thay đổi của lực cản. Dưới đây hãy cùng điểm qua một số loại Strain Gage phổ biến

Máy đo sức căng của cầu Quarter 

Nếu bạn đang thực hiện phép đo trên trục đơn, thì loại strain gauge 1/4 cầu đo thường phổ biến nhất và cấu tạo bạn có thể quan sát hình bên dưới. Đối với loại cảm biến này chỉ có một trong bốn điện trở là thay đổi được (Rx) và ba điện trở còn lại là cố định. Mạch xác định giá trị của biến trở để mạch cân bằng và không có dòng điện chạy qua giữa hai điểm B và C.

Strain Gauge Rosettes 

Strain Gauge Rosettes (có thể gọi nôm na là cảm biến lá đo biến dạng kiểu hoa thị), nó sử dụng các cảm biến bổ sung được đặt gần nhau, với sự bổ trọ của nhiều cảm biến nên nó có thể đo biến dạng dọc theo nhiều hướng khác nhau. Loại Strain Gauge này được sử dụng để xác định trạng thái biến dạng hoàn chỉnh của một vật thể ở bề mặt.

Trạng thái biến dạng hoàn chỉnh bao gồm các biến dạng bình thường, biến dạng cắt và biến dạng chính. Cảm biến Rosettes hai trục sử dụng hai cảm biến và strain gauge gắn vuông góc với nhau. Đối với Resetes ba trục, cần đến ba bộ đo. Các cảm biến được gắn ở các góc 0°-45°-90 ° hoặc 0°-60°-120° so với nhau, tùy thuộc vào các phép đo yêu cầu. Bạn có thể tham khảo một số loại Strain Gauge Rosettes như hình bên dưới

Piezoresistor  

Khi đo biến dạng ở quy mô nhỏ (có thể xem là các rung động), bạn cần phải dùng loại cảm biến có khả năng đo tốt hơn. Các phép đo này thường nhỏ đến mức chúng được biểu thị bằng biến dạng vi mô (µε hoặc ε x 10-6). Khi sử dụng các cảm biến này, độ nhạy thay đổi nên hệ số đo thường cao hơn so với cảm biến đo biến dạng lá strain gauge thông thường.

Vì có thể ghi lại những biến động rất nhỏ, Piezoresistor cũng có kích thước nhỏ hơn so với cảm biến là điện trở nên chúng dễ bị ảnh hưởng khi thay đổi nhiệt độ hơn và dễ bị gãy hơn

Các thông số cần lưu ý khi chọn mua cảm biến lá Strain Gauge  

Khi bạn đã quyết định loại biến dạng bạn định đo (dọc trục, uốn cong…), bạn nên cân nhắc đến các yếu tốt khác bao gồm độ nhạy, chi phí và điều kiện hoạt động. Đối với cùng một cảm biến đo biến dạng, việc thay đổi cấu hình cầu đo có thể giúp cải thiện độ nhạy của nó đối với phép đo biến dạng.

Ngoài ra bạn cũng nên cân nhắc một số yếu tố khác bên dưới để có thể chọn mua Strain gauge phù hợp

Chiều rộng lưới

Cân nhắc sử dụng loại có kích thước lưới điện rộng hơn nếu không bị giới hạn bởi vị trí lắp đặt, điều này sẽ giúp cải thiện khả năng tản nhiệt và tăng cường độ ổn định của Strain Gauge. Tuy nhiên, nếu mẫu thử có các bậc biến dạng rất lớn và vuông góc với trục chính, hãy xem xét sử dụng cảm biến có lưới hẹp để giảm thiểu sai số do ảnh hưởng của biến dạng cắt và biến dạng Poisson.

Điện trở gage danh nghĩa

Điện trở đo danh nghĩa là sức cản của thiết bị đo biến dạng ở những vị trí không bị hạn chế. Bạn có thể nhận được giá trị điện trở đo danh định của một thiết bị đo cụ thể từ nhà cung cấp cảm biến hoặc từ tài liệu sản phẩm. Các giá trị điện trở danh nghĩa phổ biến nhất của cảm biến Strain Gauge thương mại thường là là 120 Ω, 350 Ω và 1.000 Ω. Điện trở danh định cao hơn để giảm nhiệt lượng do điện áp kích từ tỏa ra, ngoài ra nó cũng giúp giảm các biến động tín hiệu gây ra bởi sự thay đổi điện trở của dây dẫn do dao động nhiệt độ.

Cân bằng nhiệt độ

Trong điều kiện lý tưởng nhất, điện trở của cảm biến đo biến dạng chỉ nên thay đổi để đáp ứng khi nó bị biến dạng. Tuy nhiên, điện trở suất và độ nhạy của cảm biến biến dạng cũng thay đổi theo nhiệt độ, dẫn đến sai số khi đo. Các nhà sản xuất Strain Gauge cố gắng giảm thiểu độ nhạy đối với nhiệt độ bằng cách xử lý vật liệu thiết bị đo để bù đắp cho sự giãn nở nhiệt của vật liệu. Khả năng cân bằng nhiệt độ của cảm biến càng tốt thì chúng đạt được độ chính xác càng cao

Lắp đặt thiết bị

Việc cài đặt thiết bị đo biến dạng có thể mất một lượng thời gian và công sức đáng kể. Số lượng cảm biến cũng thay đổi nhiều tùy thuộc vào kích thước vật cần đo. Việc lắm đặt các thí nghiệm strain gauge ở những khu vực công trình càng phức tạp hơn và khó điều chỉnh, do đó việc chọn loại cảm biến phù hợp cho từng mục đích lắp đặt riêng cũng là một điều khá cần thiết

Thương hiệu

Thương hiệu cũng là một trong những yếu tố mà bạn nên chú trọng khi mua loại cảm biến này. Một số cảm nhà sản xuất cảm biến Strain Gauge chất lượng mà Lidinco muốn giới thiệu đến bạn như: HBM, Omega, NMB… đây đều là các thương hiệu chuyên sản xuất cảm biến Strain Gauge với khách hàng trên toàn thế giới với lượng sản phẩm đa dạng, chắc chắn sẽ đáp ứng tốt cho nhu cầu của bạn

Nên mua cảm biến đo biến dạng Strain Gauge ở đâu?  

Hiện tại để mua cảm biến biến dạng nhập khẩu bạn có thể liên hệ đến Lidinco, chúng tôi chuyên cung cấp cảm biến số lượng lớn cho nhà máy, dự án đến từ thương hiệu HBM và NMB với mức giá ưu đãi. Vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới để được hỗ trợ kỹ thuật cũng như nhận được những tư vấn tốt nhất

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG  
HCM: 028.39778269 – 028.36016797 –  (Zalo) 0906.988.447  
Skype: Lidinco – Email: sales@lidinco.com  
Bắc Ninh: 0222.7300180 – Email: bn@lidinco.com