galga extensiométrica
TRANSCRIPT
UACM Universidad Autónoma
De la Ciudad de México
Metrología e Instrumentación
Tarea 6 galga extensiométrica
28-abril-2013
Profesor: M.I. Francisco Suárez Escamilla
Alumno: Juan Carlos Hernández González
Galga extensiométrica
La galga extensiométrica es un ejemplo de transductor pasivo que
convierte un desplazamiento mecánico en un cambio de resistencia. Una
galga extensiométrica es un dispositivo delgado, como una oblea, que
se puede unir (soldar) a una variedad de materiales con el fin de medir
los esfuerzos aplicados. Las galgas extensiométricas metálicas se
fabrican con alambres resistentes de diámetros muy pequeños, como
Constantan,1 o grabado en laminillas metálicas delgadas. La resistencia
del alambre o del a lamina delgada cambia con la longitud media que el
material al cual está soldada sufre tensiones o compresiones. Este
cambio en la resistencia es proporcional a la tensión aplicada y se mide
con un puente de Wheatstone adaptado especialmente.
La sensibilidad de una galga extensiométrica se describe en términos de
una característica llamada factor de galga, K, que se define como la
unidad de cambio de la resistencia por unidad de cambio de longitud, o
Donde
El término en el denominador de la ecuación es la tensión
mecánica , de forma que la ecuación se puede escribir
donde es la tensión mecánica en la dirección lateral.
1 Marca registrada. Constantan es una aleación de níquel-cobre que contiene 60 de cobre y 40 de
níquel.
El cambio de la resistencia de un conductor con longitud se calcula
con la expresión de resistencia de un conductor de sección transversal
uniforme:
donde
La tensión en un conductor causa incremento en la longitud y
simultáneamente decrece en su diámetro. La resistencia del
conductor entonces cambia a
La ultima ecuación se simplifica con la relación de Poisson, , definida
como la relación de tensión mecánica en la dirección axial.
al sustituir
en
tenemos
la cual se simplifica a
El in cremento de resistencia comparaddo con el de lon gitud se
puede expresar en términos dl factor de galga K donde
La relación de Poisson para la mayoría de los metales esta en el rango
de 0.25 a0.35, y el factor de galga está entre 1.5 y 1.47.
Para las aplicaciones de mediciones de tensión mecánica es deseable
una alta sensibilidad. Un factor de galga alto significa un cambio de
resistencia relativamente grande el cual se mide con más facilidad que
un cambio pequeño en la resistencia. Para un alambre de Constantan, K
es de cerca de 2, mientras que para Alloy 479 el valor de K es cerca de
4.
Es interesante hacer un simple cálculo para determinar que efecto tiene
un esfuerzo aplicado sobre el cambio de resistencia de una galga
extensiometrica. La ley de Hooke da la relación entre el esfuerzo y a la
tensión mecánica para una curva lineal esfuerzo-tensión en termino s de
los módulos de elasticidad del material en tensión. Definidos el esfuerzo
como la fuerza aplicada por unidad de área y la tensión como la
elongación del miembro esforzado por unidad de longitud, la ley de
Hooke se escribe como
donde
.