מד עיבור
מד עיבור (או גם מד מאמץ) הוא מכשיר המשמש למדידת מעוות על גוף כלשהו. מד העיבור, שהומצא בשנת 1938 על ידי אדוארד א. סימונס וארתור סי. רוג, מורכב מחלק אחורי (גב) גמיש מַבְדֵּד התומך ברדיד מתכתי. המד מחובר לעצם באמצעות דבק מתאים, כגון ציאנואקרילט.[1] כאשר הגוף מתעוות, הרדיד מתעוות וגורם להתנגדות החשמלית (אנ') של המד להשתנות. שינוי התנגדות זה, הנמדד בדרך כלל באמצעות גשר ויטסטון, קשור לעומס בכמות המכונה גורם המדידה (אנ').
היסטוריה
אדוארד א. סימונס ופרופסור ארתור סי. רוג המציאו באופן עצמאי את מד העיבור.
בין השנים 1936-1938 סימונס היה מעורב בפרויקט מחקר של דטוויילר וקלארק במכון הטכנולוגי של קליפורניה. הם חקרו את התנהגות המאמץ-מעוות של מתכות תחת עומסי הלם. סימונס הגה דרך מקורית למדוד את הכוח המוכנס לדגימה על ידי הצטיידות דינמומטר בחוטי התנגדות דקים.
לעומת זאת, ערך ארתור סי. רוג, פרופסור במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, מחקר בסייסמולוגיה. הוא ניסה לנתח את התנהגותו של מודל מיכל מים המותקן על שולחן רטט. הוא לא היה מסוגל להשתמש בשיטות מדידת המאמץ האופטיות הסטנדרטיות של זמנו בשל קנה המידה הקטן והמעוות הנמוך במודל שלו. פרופסור רוג (ועוזרו ג'יי. האנס מאייר) זכו להתגלות מדידת שינוי ההתנגדות החשמלית הנגרמת על ידי מעוות בחוטים מתכתיים המחוברים לדפנות הדקות של מודל מיכל המים.
פיתוח מד העיבור היה למעשה רק תוצר לוואי של פרויקטים מחקריים אחרים. אדוארד א. סימונס ופרופסור ארתור סי. רוג' פיתחו כלי מדידה שימושי ונפוץ עקב היעדר חלופה בזמנם. ארתור סי. רוג' הבין את התועלת המסחרית של מד העיבור. מעסיקו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ויתר על כל הטענות על זכויות ההמצאה, מכיוון שלא ניבאו את פוטנציאל השימוש הרחב והכלכלי. תחזית זו התבררה כשגויה. יישומי מדי העיבור צברו תאוצה במהירות, שכן הם שימשו לגילוי עקיף של כל הגדלים האחרים הגורמים לעיבורים. בנוסף, הם היו פשוטים להתקנה על ידי המדענים, לא גרמו לכל חסימה או שינויים בתכונות של הגוף הנצפה ולא גרמו לזיוף תוצאות המדידה. כנראה שהתכונה האחרונה והחשובה ביותר הייתה קלות העברת אות הפלט החשמלי.[2]
פעולה פיזיקלית
מד עיבור מנצל את התכונה הפיזיקלית של מוליכות חשמלית ואת תלותה בגיאומטריה של המוליך. כאשר מוליך חשמלי (אנ') נמתח בגבול האלסטיות שלו כך שלא נשבר או מתעוות לצמיתות, הוא יהפוך צר יותר ויהפוך ארוך יותר, מה שמגדיל את ההתנגדות החשמלית שלו מקצה לקצה. לעומת זאת, כאשר מוליך נדחס כך שלא מתכופף, הוא מתרחב ומתקצר, מה שמקטין את ההתנגדות החשמלית שלו מקצה לקצה. מההתנגדות החשמלית הנמדדת של מד העיבור, ניתן להסיק את כמות המאמץ המושרה.
במד עיבור טיפוסי מסודרת רצועה מוליכה ארוכה ודקה בתבנית זיג-זג של קווים מקבילים. זה לא מגביר את הרגישות, מכיוון שאחוז השינוי בהתנגדות עבור עיבור נתון עבור כל הזיג-זג זהה לזה של כל עקבה בודדת. עקבה ליניארית בודדת תצטרך להיות דקה ביותר, ולכן נוטה להתחממות יתר (מה שישנה את ההתנגדות שלה ויגרום לה להתרחב), או שתצטרך להיות מופעלת במתח נמוך בהרבה, מה שמקשה על מדידת שינויי התנגדות במדויק.
ראו גם
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
- ↑ Strain Gage: Materials
- ↑ Keil, Stephan (2017). Technology and Practical Use of Strain Gages With Particular Consideration of Stress Analysis Using Strain Gages. John Wiley & Sons, Ltd. מסת"ב 978-3-433-60666-7.
מד עיבור42042123Q610723