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> 송근수 님의 글 "strain amp에 관한 문의"
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> 안녕하세요.
> Stress 측정에 사용되는 스트레인게이지에 관해 궁금한 점이 있어 이렇게 질문을 올립니다.
> 첫째로 앰프에 관한질문인데요, 스트레인게이지용 전용앰프를 사용해야한다고 하는데 일반 앰프와 기능,구성상 틀린 점이 뭔가요. OP-AMP(물론 정밀한걸로)로 자가제작해도 되는정도인가요.
> 둘째로 만일 앰프를 구입해야 된다면 좋은 업체좀 추천해주시고 모델 선정할때 특별히 유의해야할 점이 있다면 알려주세요.
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-------------- 답 변 --------------
안녕하세요 송근수님.
저도 잘 알지 못합니다만 이정도의 지식도 혹 도움이 될까 싶어 글을 올립니다.
혹시 더 잘아시거나 아니면 제 대답에 대해서 다른 의견을 가지고 계신분
들은 글을 올려주시길 부탁 드립니다.
운영자님께서 시장품에 대한 말씀을 해주셨으므로 저는 개인이 만드는 경우에
대해서만 설명 드리면 될 것 같습니다.

일단은 가장 먼저 측정할 strain(다시 말하면 stress)이 Static한 것인지
Dynamic한 것인지(제 맘대로 정한 기준입니다)를 알아야 겠습니다.

Static한 strain의 예에는
일정한 하중을 계속 주고 있는 상태에서의 strain
저주파의 진동에 의해 발생되는 strain.
충격(또는 충격파)에 의해 발생되는 strain에서 굽힘(횡방향)에 의한 strain.
등이 있겠습니다.

Dynamic한 strain의 예에는
충격(또는 충격파)에 의해 발생되는 strain에서 압축이나 인장(종방향)에
의한 strain등이 있겠습니다.

Static한 strain의 경우에는 Amp를 개인적으로 만들 수도 있다고 생각이 됩니다.
단지 noise의 처리(ground 잡기)와 Calibration 방법에 대해서는 주의를 많이
기울이셔야 할 겁니다. 그러면 Bridge회로와 Amp를 개인이 만들 수 있다고 생각합니다.
물론 개인이 만들었을 경우에는 간단한 test 시편을 하나 만들어 직접 계산한
값과 Test한 값의 차이를 Check 해보는 것은 필수라 하겠네요.

strain gage 자체에도 (정밀하게 하려면)온도에 따라 Calibration해주어야
하겠지만, Amp의 각 부품도 나름대로 특성이 있을 수 있으니,
시간이 많이 남으시면 확인해 주시구요
보통 낮은 온도에서 문제가 생기기때문에, 이제 날이 풀리니깐 크게 신경
쓸 바는 아닌 것 같습니다.

Dynamic한 strain의 경우에는 개인적으로 만들거나 또는 시장품을 살 때,
일단 주의하시는게 좋겠습니다. 이와 같은 strain의 경우는 측정하려면
Amp도 high speed amp(sampling rate가 큰)를 사용하는 것이 좋을 것
같습니다. Voltage regulator를 사용하지 않으면 상황에 따라
좋지 않은 결과들이 나올수 있습니다.
또한 strain값이 작기 때문에 Amplify를 많이 시켜야 하는데,
Amp의 특성이 않좋으면 너무 많이 Amplify시킬 경우, 왜곡(linear하게
증폭이 안됨)이 일어날 수도 있겠네요. Amplify해보면 noise도 같이
증폭되어서 strain만 가려내는데 어려움이 있을 수도 있겠습니다.
이 때 noise를 잡는다고 함부로 frequency filter 쓰면 안됩니다.
이 경우(sampling rate가 높은 경우=측정할 frequency가 높은 경우)에는
strain도 같이 filter되거나 아니면 strain의 일부가 filter되면서
값이 실제값보다 더 작게 나오게 됩니다. 그리고 마지막으로 ground를 잘
잡아주셔야 하는데(시장품의 경우는 이점은 크게 신경쓰지 않아도 될 겁
니다), 이것을 잘못하면 Oscilloscope로 strain값을 볼 때, 어떤 큼지만한
Sine파 위에 strain파가 중첩된 모양이 되기고 하는 것 같습니다.

시장품을 산다고 하더라도 내부에 noise제거를 위한
filter를 가지고 있는지, 있다면 그게 strain값에 영향을 주는지,
Model의 이름은 Dynamic Strain Amplifier라고 써있는데, 실제로
Sampling rate는 얼마인지 등을 Check해봐야 하겠습니다.

마지막으로 시장품에 대해서는, 글쎄요 모든 제품을 다 써본게 아니라서
제가 말씀을 못드리겠네요.
혹시 잘 아시는 분이 계시면 이 부분에 대해 설명을 부탁 드립니다.
그럼 수고 하시구요.

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> 송근수 님의 글 "strain amp에 관한 문의"
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> 안녕하세요.
> Stress 측정에 사용되는 스트레인게이지에 관해 궁금한 점이 있어 이렇게 질문을 올립니다.
> 첫째로 앰프에 관한질문인데요, 스트레인게이지용 전용앰프를 사용해야한다고 하는데 일반 앰프와 기능,구성상 틀린 점이 뭔가요. OP-AMP(물론 정밀한걸로)로 자가제작해도 되는정도인가요.
> 둘째로 만일 앰프를 구입해야 된다면 좋은 업체좀 추천해주시고 모델 선정할때 특별히 유의해야할 점이 있다면 알려주세요.
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-------------- 답 변 --------------
일반 앰프와 스트레인 앰프의 기본적인 증폭원리는 같다고 할수 있습니다.
그러나 큰 차이점은 스트레인 앰프의 역할은 스트레인 게이지의 미소한 저항 변화를 휘스톤 브리지로 검출하기 때문에 일반 앰프와는 다르게 정밀한 Excitaion Voltage Regulator가 있습니다.
결론적으로 이것은 계측 정도를 크게 좌우하기 때문에 전용 앰프를 구입하여 사용해야합니다.
스트레인 게이지의 응용은 상당히 많으며 적용분야에 따라 설정하는 변수가 용이해야 하기 때문에 반드시 전용 앰프를 사용해야합니다.

요즘은 앰프와 신호를 저장하는 장치가 하나도 되어있는 것도 많으며 신호자체도 디지틀화하여 분석을 하기 때문에 신호 분석에도 많은 고려가 있어야 합니다.

계측자체도 하나의 기술분야로 특성화 될수 있지만 무엇보다도 중요한 것은 어떻게 신호를 분석하고 활용할 것이냐를 반드시 생각해야합니다.