Gerinim ölçer, bir malzemenin yüzeyine yapıştırılarak, malzemedeki gerinimi ölçmek için kullanılan bir sensördür. Gerinim, bir cismin deformasyonunun bir ölçüsüdür ve genellikle uygulanan kuvvet veya gerilme nedeniyle oluşur. Gerinim ölçerler, mühendislik, inşaat, havacılık ve tıbbi cihazlar gibi birçok farklı alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Gerinim ölçerlerin temel çalışma prensibi, elektriksel direncin gerinimle değişmesidir. Çoğu gerinim ölçer, ince bir tel veya folyo ızgarasından oluşur. Bu ızgara, esnek bir yalıtım malzemesi üzerine yerleştirilir ve ölçülecek numuneye yapıştırılır. Numune gerildiğinde veya sıkıştırıldığında, ızgara da aynı şekilde deforme olur. Bu deformasyon, ızgaranın direncinde bir değişikliğe neden olur.
Bu direnç değişikliği, bir Wheatstone Köprüsü devresi kullanılarak hassas bir şekilde ölçülür. Wheatstone köprüsü, dört dirençten oluşan bir elektrik devresidir. Gerinim ölçer, bu köprünün bir veya daha fazla kolunu oluşturur. Gerinim uygulandığında, gerinim ölçerin direnci değişir ve bu da köprüde bir dengesizliğe neden olur. Bu dengesizlik, gerinimin bir ölçüsü olan bir voltaj sinyali üretir.
Gerinim ölçerler, farklı uygulamalara uygun çeşitli tiplerde mevcuttur. Başlıca gerinim ölçer çeşitleri şunlardır:
Metal Folyo Gerinim Ölçerler: En yaygın kullanılan gerinim ölçer türüdür. İnce bir metal folyo ızgarası üzerine kuruludur. Hassas, kararlı ve geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilirler. Farklı geometrilerde ve boyutlarda bulunabilirler.
Yarı İletken Gerinim Ölçerler (Piezorezistif Gerinim Ölçerler): Silikon veya germanyum gibi yarı iletken malzemelerden yapılır. Metal folyo gerinim ölçerlere göre daha yüksek hassasiyete sahiptirler, ancak sıcaklık değişimlerine karşı daha duyarlıdırlar ve daha düşük bir gerinim aralığına sahiptirler.
Tel Gerinim Ölçerler: İnce bir tel ızgarasından oluşurlar. Daha az hassas ve daha hantal olabilirler, ancak yüksek sıcaklıklara dayanabilirler.
Film Gerinim Ölçerler: İnce bir film tabakası üzerine yerleştirilmiş bir iletken malzemeden yapılmıştır. Esnektirler ve karmaşık yüzeylere uygulanabilirler.
Kalibre Edilmiş Gerinim Ölçerler (Gage Factor): Her gerinim ölçerin bir gage faktörü vardır. Gage faktörü, gerinimdeki bir birim değişikliğe karşılık gelen dirençteki göreli değişikliği ifade eder. Üreticiler tarafından belirtilir ve gerinim ölçerlerin hassasiyetini belirlemek için kullanılır.
Gerinim ölçerler, çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır:
Yapısal Analiz: Köprüler, binalar ve uçaklar gibi yapıların gerilme ve gerinimlerini ölçmek için kullanılır.
Yük Hücreleri (Load Cells): Ağırlık ve kuvvet ölçümü için kullanılır. Yük hücreleri, bir veya daha fazla gerinim ölçerin kullanıldığı transdüserlerdir.
Basınç Transdüserleri: Basıncı ölçmek için kullanılır.
Tork Sensörleri: Torku ölçmek için kullanılır.
Otomotiv Endüstrisi: Motor performansı testi, süspansiyon sistemi geliştirme ve güvenlik testleri gibi uygulamalarda kullanılır.
Havacılık Endüstrisi: Uçak kanatlarının, gövdelerinin ve motorlarının gerilme ve gerinimlerini ölçmek için kullanılır.
Tıbbi Cihazlar: Protezler, ortezler ve diğer tıbbi cihazların performansını izlemek için kullanılır.
Gerinim ölçer seçimi, uygulama gereksinimlerine bağlıdır. Dikkate alınması gereken faktörler şunlardır:
Gerinim Aralığı: Ölçülmesi beklenen maksimum ve minimum gerinim seviyeleri.
Sıcaklık Aralığı: Çalışma ortamının sıcaklığı.
Hassasiyet: Gerekli ölçüm hassasiyeti.
Boyut: Uygulanacak yüzeyin boyutu.
Çevresel Koşullar: Nem, titreşim ve diğer çevresel faktörler.
Gerinim ölçerlerin doğru montajı, doğru ölçümler almak için kritik öneme sahiptir. Yüzeyin temiz ve pürüzsüz olması, doğru yapıştırıcının kullanılması ve gerinim ölçerin doğru konumlandırılması önemlidir. Yanlış montaj, hatalı ölçümlere veya gerinim ölçerin zarar görmesine neden olabilir.
Gerinim ölçerler, mühendislik ve bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılan çok yönlü ve hassas sensörlerdir. Malzemelerin ve yapıların davranışını anlamak, performanslarını optimize etmek ve güvenliğini sağlamak için kritik bilgiler sağlarlar. Doğru seçim, montaj ve kullanım ile, gerinim ölçerler değerli veriler sağlayabilir ve birçok farklı alanda iyileştirmelere yol açabilir.