Strain Gage Uygulamaları & Strain Gagelerin Pratik Kullanım Alanları

Tipik folyo tipi Strain Gage(Gerinim Pulu)

Bir Strain Gage(Gerinim Pulu)’in çıkışı, ona güç veren, her testten önce onu “dengelemek” için kontroller sağlayan ve küçük voltaj çıkışını dijitalleştirmeye daha uygun bir seviyeye yükselten özel bir sinyal düzenleyiciye yönlendirilir. DAQ sistemi koşullandırılmış sinyali sayısallaştırır, bir ekranda görüntüler ve diske kaydeder. Strain Gage(Gerinim Pulu)ile çalışmak üzere tasarlanmış DAQ sistemleri genellikle en az sekiz kanala ve bazen de büyük ölçekli test uygulamalarında yüzlerce kanala sahiptir. Bu konuda daha fazla bilgi bu makalenin ilerleyen bölümlerinde.

Bir yapının gerçek koşullar altında düzgün çalışmasını sağlayabilmemiz için ne kadar ve ne zaman büküleceğini bilmemiz gerekir. Bu, ürün testinin temel bir gerekliliğidir ve sadece ürün güvenilirliği için değil, kamu güvenliği için de çok önemlidir. Strain Gage(Gerinim Pulu)ler ayrıca yük hücreleri ve kuvvet transdüserleri gibi yük, kuvvet ve basınç transdüserlerinin yapı taşıdır.

Strain Gage(Gerinim Pulu)erin doğru uygulanması, yani bir yüzeye fiziksel olarak yapıştırılması veya yapıştırılması, iyi bir ölçüm elde etmek için kritik öneme sahiptir. Bu konu hakkında koca koca kitaplar yazılmıştır.

Endüstriyel Strain Gage Uygulamaları

Tartı sistemleri:

• Karayollarında kamyon tartım sistemleri
• Üretim ortamlarında tartı sistemleri
• İçindekileri kamyonlara veya tren vagonlarına boşaltan silolarda, silonun kendisinde bulunan ve içeriğin ağırlığını ölçen Strain Gage(Gerinim Pulu) tabanlı sensörler kullanılır.
• Kırma makinelerinde, gerilim artışlarını tespit etmek için Strain Gage(Gerinim Pulu)kullanılır ve makine hasar görmeden önce bir sıkışma meydana gelmişse makine kapatılır.
• Vida, çivi ve diğerleri gibi aynı ağırlığa sahip öğeler genellikle ağırlıklarına göre sayılır. Bunlar bir hazneye yüklenir, hazne bunları tartar ve miktarı hesaplamak için toplam ağırlığı öğenin birim ağırlığına böler.

Dönen parça testi:

Enerji santrallerinde, rafinerilerde, fanlarda, türbinlerde ve daha birçok yerde her türlü tahrik milinde tork ve güç ölçümlerinde.

Rüzgar Türbini testi:

• Rüzgar türbini kanatları, nacelleri ve kulelerin kendileri üzerindeki streslerin ölçülmesi.
• Şaftlar ve diğer dönen ekipmanlar üzerinde tork ölçüm testleri

Kritik bileşenlerin testi:

• Baskılı devre kartlarındaki gerilimleri ölçmek için çok küçük Strain Gage(Gerinim Pulu) kullanılır
• Döküm ve kaynaklı parçalar üzerinde artık gerilim testi
• Nükleer enerji santrallerindeki kritik vanaları test etmek için Strain Gage(Gerinim Pulu) kullanılmaktadır.

Fabrika sistemleri testi:

• Konveyör bandı ve konveyör ray sistemi izleme.
• Kağıt fabrikalarında doğru gerdirme, kağıt üretimi için kritik öneme sahiptir ve duruş süresini ve üretim kaybını en aza indirir
• Baskı makinelerinde kağıt hizalamasını sağlamak için Strain Gage(Gerinim Pulu) kullanılır

Havacılık ve Uzay için Strain Gage Uygulamaları 

Elbette, uçaklar mümkün olduğunca güvenli hale getirilmelidir. Geliştirmeleri ve sertifikasyonları sırasında titiz testler gereklidir. Uçaklar ayrıca yapısal olarak sağlam olduklarından emin olmak için düzenli aralıklarla test edilir.

İnsanlar uçuş güvenliği söz konusu olduğunda ilk olarak motorları düşünür, ancak her gün kusursuz bir şekilde çalışması gereken çok sayıda başka bileşen de vardır. Bunlar arasında pilotların uçağı üç boyutlu olarak yönlendirmesini sağlayan flaplar gibi kontrol yüzeyleri ve iniş takımları gibi şeyleri kontrol eden aktüatörler yer alır.

Bir hava taşıtındaki her yük taşıyan yapı, aşağıdakiler de dahil olmak üzere stres ve gerilme açısından test edilmelidir:

• Kanatlar – yüksek binaların ve köprülerin dış kuvvetlere maruz kaldığında esnemesi gerektiği gibi, uçak kanatları da esneme üzerine tasarlanmıştır. Strain Gage(Gerinim Pulu) testi, kanat esnemesinin kritik spesifikasyonlar dahilinde olmasını sağlar.
• Gövde, hem mekanik kuvvetler hem de dış ve iç basınçtaki değişiklikler nedeniyle gerilir ve gerinir.
• Motor bağlantıları gibi kritik yapılar, kritik arızalara karşı test edilir.
• Fanlar, türbinler ve daha fazlası gibi dönen/spinning bileşenleri üzerinde tork ve güç ölçümleri.
• Kanat flapları gibi kontrol yüzeylerini hareket ettiren, iniş takımlarını açan ve daha fazlasını yapan aktüatörlerin test edilmesi.

Otomotiv Strain Gage Uygulamaları

Her tür araç, geliştirme sırasında kapsamlı testlerden geçirilir. Buna otomobiller, kamyonlar, otobüsler ve motosikletler dahildir.

• Gövde panelleri genellikle düzinelerce Strain Gage(Gerinim Pulu) ile donatılmıştır. Bu, mühendislerin panellerin çeşitli hızlarda ve farklı sürüş yüzeylerinde çeşitli yol koşullarına maruz kaldığında nasıl hareket ettiğini görmelerini sağlar
• Süspansiyon sistemleri, aracın çalışması sırasında sürekli dinamik ve statik yüke maruz kalır ve bu yükleri tasarım kriterlerine göre taşıdıklarından emin olmak için test edilir
• Çarpışma testleri sırasında tampon ve çökme bölgesi testleri, ivmeölçerler ve yüksek hızlı kameralara ek olarak Strain Gage(Gerinim Pulu) içerir
• Tahrik milinde tork ve güç ölçümleri
• Çarpışma testi mankenleri, çeşitli standartlaştırılmış güvenlik testleri sırasında araç yolcuları üzerindeki kuvvetleri ölçmek için Strain Gage(Gerinim Pulu) ve diğer sensörlerle donatılmıştır
• Gerilme ölçerler yolcu koltuklarında koltuğun dolu olup olmadığını belirlemek için kullanılır. Bu, bir kaza durumunda bu koltuktaki hava yastıklarının açılıp açılmayacağını belirler. Ayrıca, koltukta daha ağır bir yetişkin yerine bir çocuğun oturması durumunda hava yastığını daha düşük bir hızda açmak için de kullanılabilirler.

Raylı Sistemlerde Strain Gage Uygulamaları

Dewesoft DAQ sistemi kullanarak örnek test çıktısı

Demiryolu İzleme

Kontrol edilmesi gereken sadece trenler değil, rayların kendisidir çünkü ağır trenler rayların üzerinden yüksek hızlarda geçerken ağır strese maruz kalırlar. Raylar ayrıca tektonik faaliyetler, don kabarması, obruklar ve altlarında olası madenlerin bulunması gibi nedenlerle altlarındaki toprağın kayması nedeniyle de stres ve gerilime maruz kalırlar.

Yolcularla dolu bir trenin rayların hasarlı ya da hizalanmamış bir bölümüne çarpmasının sonuçları yıkıcı olabilir. Tren rayları bölümler halinde inşa edilir ve aralarında kasıtlı olarak “genleşme derzleri” adı verilen boşluklar bırakılır. Bu boşluklar, geniş bir ortam sıcaklığı aralığında rayların genişlemesine ve daralmasına olanak tanır. Isı ve gerilme sensörleri genellikle bu genleşme derzlerine monte edilir ve rayların bir bölümü aşırı bir durumla karşılaştığında tren operatörlerini uyaran bir uyarı sistemine bağlanır.

Tren Vagon Testi

Trenlerin kendileri de gerilme ve stres testlerine tabi tutulmaktadır. Temel olarak, herhangi bir büyük mekanik yapının, özellikle de kamu güvenliğini ilgilendirenlerin, doğası gereği güvenli olmasını sağlamak için bir dizi test yapılması gerekir. Bu hem yük hem de banliyö raylı sistemleri için geçerlidir.

Tren vagonu gövdesinden aşağıdaki “kamyona” ve katener güç hatlarına bağlanmak için kaldırılan pantograf veya üçüncü ray güç sistemine temas etmek için uzatılan aşağıdaki pabuç gibi hareketli parçalara kadar her şey Strain Gage(Gerinim Pulu) testine tabidir.

Denizcilik Strain Gage Uygulamaları

İster göldeki küçük bir tekne olsun, ister 5000 denizcinin bulunduğu bir uçak gemisi, test edilmesi gerekir.

Denizaltı gövdesi gerilme ve gerinim testi – gövdenin artan derinliklerde maruz kaldığı basınçları hayal edin. Tekne ve gemi gövdelerinin de dalgalara çarpma stresini kaldırabilmelerini ve yapısal olarak sağlam kalmalarını sağlamak için test edilmeleri gerekir.

Tahrik sistemindeki tahrik milleri ve diğer dönen parçalar üzerindeki gerilim, gerinim ve tork ölçümlerinin yanı sıra pervaneler de test edilir.

• Gemi gövdeleri ve yük taşıyan yapılar, uygun rijitliği ve gerekli gerilimleri karşılayabilme kabiliyetini sağlamak için test edilmelidir
• Tahrik mili ve pervaneler üzerinde tork ve güç ölçümleri

İnşaat Mühendisliği Strain Gage Uygulamaları

İnşaat mühendisliği yapılarının çoğu 100 yıl dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Ancak bu, düzenli testler gerektirir çünkü arızaların çoğu bir yapının ömrünün ilerleyen yıllarında meydana gelir. Günümüzde birçok yapı, en başından itibaren içinde Strain Gage(Gerinim Pulu) ve diğer sensörlerle inşa edilmektedir.

Strain Gage(Gerinim Pulu) beton duvarların ve temellerin dış yüzeylerine uygulanabilir. Ancak aynı yapıların içine de gömülebilirler ve teller özel tüpler aracılığıyla dışarı çıkarılır. Bu durumda, beton içindeki gerilmeler dışarıdaki bir DAQ sistemine bağlanarak gerçek zamanlı olarak izlenebilir.

Gerinim, stres, yük ve kuvvet ölçümleri genellikle aşağıdakiler de dahil olmak üzere kritik yük taşıyan yapılarda yapılır:

• Binalar, özellikle kamu binaları, hastaneler, gökdelenler vb.
• Karayolları, özellikle trafiğin yoğun olduğu yollar, otoyollar vb.
• Köprüler – çelik kirişler, beton temeller, kablolar, köşebent plakaları ve kafes kirişler düzenli aralıklarla test edilmelidir. Dinamik yük testi köprüyü kullanan araçlarla gerçekleştirilir. Hareketli elemanlar (asma köprüler gibi) kaldırma ve indirme işlemleri sırasında gerilme ve gerinim açısından test edilir.
• Üst geçitler ve yürüyüş yolları
• Barajlar – esasen sonsuza kadar dayanmak üzere tasarlandıkları muazzam basınçları hayal edin. Bir barajın çökmesi halinde ortaya çıkacak korkunç sonuçları da hayal edin.
• Üzerinde bulundukları deniz yatağı da dahil olmak üzere denizdeki petrol platformları
• Havaalanı taksi yolları
• Kaya düşmesi testleri – kayaların düşerek sürücüleri ve yolun kendisini tehdit etmesine karşı koruma sağlamak için dağ yolları boyunca çelik ağlar kullanılır. Bu çelik ağların yük taşıma kapasitelerini test etmek için Strain Gage(Gerinim Pulu) kullanılır.
• Yapılar ve malzemeler üzerinde artık stres testi (daha fazla ayrıntı için aşağıya bakınız)

Rezidüel Stres Nedir?

Taşlama, artık gerilmenin olası bir nedenidir

Mantığa aykırı görünebilir, ancak yapılar ve malzemeler, herhangi bir dış kuvvet uygulanmasa bile içlerinde stres taşıyabilir. Bu “artık stres” olarak bilinir.

Buna ne sebep olur? Artık gerilme, kaynak, işleme, ısıl işlemler, taşlama ve daha fazlası dahil olmak üzere bir veya daha fazla üretim sürecinin yan ürünüdür. Bir yapının veya malzemenin artık gerilimini test etmek, kullanım ömrü boyunca karşılaşacağı yüklere dayanabilmesini sağlamanın en iyi yoludur.

Artık gerilme testi, krank millerinden köprü gözlerine ve kablolara kadar çok çeşitli yapılar ve malzemeler üzerinde gerçekleştirilir. Artık gerilimi test etmek için optik ve X-ışını kırınımı yöntemleri vardır, ancak en popüler yöntem malzemede bir delik açmak ve çevreleyen yüzeye Strain Gage(Gerinim Pulu) uygulamaktır.

Medikal ve Sağlık Hizmetleri Strain Gage Uygulamaları

Tıp ve sağlık sektöründe çok sayıda Strain Gage(Gerinim Pulu) uygulaması vardır. Örneğin:

• Genellikle böbrek diyaliz makineleri ve şırınga pompaları gibi tıbbi cihazlarda sıvı akış hızlarını izlemeye yardımcı olmak için kullanılırlar.
• Strain Gage(Gerinim Pulu) hasta tartma ve hasta kaldırma sistemlerinde de kullanılır.
• Kablosuz Strain Gage(Gerinim Pulu) CT tarayıcılarda ve mamografi makinelerinde bulunabilir.
• Radyasyon tedavileri sırasında kullanılan hasta konumlandırma sistemleri
• Fizik tedavi uygulamalarında, eklemler (omuzlar, kalçalar, dizler ve diğerleri) üzerindeki kuvvetleri ölçmek için Strain Gage(Gerinim Pulu) tabanlı kuvvet sensörleri kullanılır.
• Kuvvet geri beslemeli koltuk değnekleri, koltuk değneği tarafından taşınan ağırlık miktarını tespit ederek ortopedik tedavi gören hastalara yardımcı olur

Ev Tipi Strain Gage Uygulamaları

Robot elektrikli süpürgeler sensör olarak Strain Gage(Gerinim Pulu) kullanıyor

Farkında olmayabilirsiniz ama Strain Gage(Gerinim Pulu) evinizin her yerindedir. Banyo tartınızın içinde yük hücresi olarak yapılandırılmış bunlardan birkaç tane vardır. Tartıya bastığınızda, tartıya gerilim uygularsınız ve bu gerilim kg veya lbs cinsinden ağırlığınızın bir ölçümüne dönüştürülür.

Buzdolabı gibi bazı ev aletlerinde olduğu gibi oyun kumandalarında da Strain Gage(Gerinim Pulu) tabanlı kuvvet dönüştürücüler kullanılmaktadır. Giderek daha fazla ev aletinin “bağlı” olması yönündeki eğilim, bu aletlere giderek daha fazla sensör yerleştirilmesine neden olmaktadır. Robot elektrikli süpürgeler, Strain Gage(Gerinim Pulu) yaygın olarak kullanıldığı bir başka cihazdır.

Özet

Strain Gagelerin etrafımızda her yerde olduğunu görebilirsiniz. Bunlar sadece bilim insanları veya mühendisler tarafından kullanılan soyut araçlar olmayıp evlerimizde, aletlerimizde, telefonlarımızda, oyunlarımızda, arabalarımızda, çalıştığımız yerlerde ve hemen hemen her yerde bulunmaktadır. Gerilme, ağırlık, yük ve kuvvet gibi eşlik eden büyüklüklerle birlikte ölçtükleri gerinim, dünyanın her yerinde, her büyük endüstride sayısız uygulama için kritik öneme sahiptir.