ひずみゲージ
材料力学の基本である応力と歪みの関係から,ひずみを計測するセンサ.
導体の抵抗値は長さに比例し,断面積に反比例するので,外力によるひずみの発生により導体の長さが変化し,抵抗値が変化する.この抵抗値の変化をホイートストンブリッジなどで電圧信号に変化させて計測する.
ひずみは応力と比例関係であり,このひずみも電圧信号として観測されるため,ひずみゲージは非常に高い帯域まで対応している.
ただし微小であるため,誤差の影響も大きい,オフセットとかキャリブレーションをやってあげる必要がある.また,温度の変化にも敏感なので注意
$\sigma [\rm Pa]$:応力
$E [\rm Pa]$:縦弾性係数
$\varepsilon []$:ひずみ
が与えられるとき,弾性体はフックの法則より
$$\sigma = E\varepsilon$$
と表される.弾性体を議論するときはは3次元的に考え,せん断も考慮する必要が,ひずみゲージの場合,計測する軸方向への伸びが支配的なので1軸として考える.
また,ひずみは,ある物体の長さを$L$とし,外力(応力)$\sigma$が加わったときに$\Delta L$だけ変化したとして,
$$\varepsilon = \Delta L/L$$
と定義される.