Jännityssensorit

Jännityssensorit mittaavat mekaanista muodonmuutosta eli jännitystä materiaalissa tai rakenteessa ja muuttavat sen sähköiseksi signaaliksi. Ne antavat tiedon kuormituksesta ja rakenteen kunnosta, ja niitä käytetään sekä tutkimuksessa että teollisissa valvontajärjestelmissä.

Yleisimmät tyypit ovat resistiiviset jännitysmittarit (metallifoliosta koostuvia), joiden resistanssi muuttuu venytyksen tai puristuksen vaikutuksesta. Tällaiset mittarit kytketään usein Wheatstone-verkkoon, ja niiden tuloksia kompensoidaan lämpötilan vaikutuksilla. Muita vaihtoehtoja ovat kuituoptiikkaan perustuvat sensorit, kuten fiber Bragg gratings (FBG), sekä capacitive ja piezoelektriset jännityssensorit. Resistiviiset mittarit ovat yleisiä edullisuutensa ja helppoutensa vuoksi, kun taas kuituoptiikka tarjoaa usein paremman lämpötilavakauden ja mahdollisuuden tiiviisiin mittausverkostoihin.

Käyttö ja asennus vaihtelevat riippuen sovelluksesta. Resistivejä mittareita kiinnitetään tai upotetaan rakenteen pintaan ja ne seuraavat muodonmuutoksia, useimmiten liimaamalla. Kuituoptiikkasensorit voidaan integroida rakenteisiin tai upottaa niihin, mikä mahdollistaa kevyet ja säteilykestävät mittausjärjestelmät. Mittausjärjestelmät voivat olla langallisia tai langattomia, ja monissa tapauksissa tarvitaan lämpötilakorjausta sekä kalibrointia luotettavuuden varmistamiseksi.

Jännityssensoreita käytetään laajasti rakenteiden terveysseurannassa, kuten ilmailussa, rakennusalalla, auto- ja energiateollisuudessa sekä tutkimuslaboratorioissa. Ne auttavat havaitsemaan pienet muodonmuutokset sekä mahdolliset halkeamat ja kuormitusolosuhteiden muutokset, tukien suunnittelua ja huoltoa. Tärkeimpiä tekijöitä ovat herkkyys, lineaarisuus ja ympäristön lämpötilan vaikutukset. Kehitys suuntautuu entistä kompaktimpiin, kestävämpiin ja monipuolisempiin kuituoptiikan sekä muiden uusien teknologioiden ratkaisuihin.