Venymäanturit

Venymäanturit ovat mittauslaitteita, jotka havaitsevat kappaleen venymän tai muodonmuutoksen ja muuttavat sen sähköiseksi signaaliksi. Niitä käytetään sekä materiaalien testaamiseen että rakenteiden kunnon seurantaan.

Perusperiaate on resistiivinen: kun kappale venyy, anturin resistanssi muuttuu. Resistanssin muutos suhteessa alkuarvoon antaa tiedon venymästä. Signaalin herkkyys paranee usein käyttämällä Wheatstone-siltaa ja kalibrointia. Gauge factor GF kuvaa resistanssin muutoksen suhdetta venymään; metalliset foil-venymäanturit ovat tyypillisesti GF noin 2, puolijohde-anturit ovat huomattavasti herkempiä.

Tyyppejä ovat yleisimmin resistiiviset foil-venymäanturit, puolijohdevenymäanturit sekä kuituoptiset venymäanturit, kuten Bragg-grating-anturit. Foil- ja puolijohdeanturit mittaavat muutoksia resistanssissa, kun taas kuituoptiset anturit mittaavat muutoksia valon aallonpituudessa, mikä johtuu venymästä ja lämpötilasta. Bragg-grating-anturit voivat tarjota hyvää häiriönkestoa ja mahdollisuuden lämpötilan kompensaatiolle.

Asennus ja mittaus: anturien kiinnitys on tarkkaa, mukana on lämpötilakompensointi ja pinnan esikäsittely sekä kalibrointi. Signaali esikäsitellään, ja usein käytetään silmukkaa sekä suojauksia. Venymäantureita käytetään laajasti rakenteiden terveysseurannassa, materiaalitestauksessa, robotiikassa sekä biolääketieteessä.

Historia ja kehitys: venymäanturien kehitys alkoi 1930–1950-luvulla, ja ne ovat sittemmin tulleet laajasti käytetyiksi teollisuudessa ja ilmailussa. Metalliset foil-anturit ovat kustannustehokkaita ja helppoja, kun taas kuituoptiikka tarjoaa hyvän eristettävyyden ja herkkyyden haastavissa ympäristöissä.