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논문 상세정보

스트레인 게이지 계측용 차동 증폭기와 A/D 변환기를 이용한 트러스 구조물의 내력 측정 장치 설계

Design of Load and Strain Measuring Equipment Using Strain Gage, Instrumental Differential Amplifier and A/D Converter in a Truss System

초록

트러스는 교량이나 건축물 설계 등에 많이 사용되는 구조물로서 기본적인 설계요소이며, 설계자는 이러한 구조물의 원리를 완전히 이해하여 설계에 적용할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 트러스 구조물의 힘을 기본역학에서 예측되는 오차범위 이내로 실험법으로 측정할 수 있는 기구설계 방법을 제시하였다. 상용으로 제작된 재래식 변형률 측정 장치는 고가이고 복잡하므로 구조를 이해하기가 어려우므로 본 측정기구에서는 휘트스톤브리지 회로를 적용, 스트레인 게이지 및 A/D 변환기 조립하여 하중과 변형률을 쉽게 측정할 수 있도록 하였다. 제작된 기구를 이용하여 구조물에 하중을 가하여 변형률을 측정하였으며, 측정결과를 이론적으로 예측한 값과 비교하여 실용성을 입증하였다. 이 측정 기구는 저렴한 값으로 제작할 수 있으며, 크기가 작아 탁상에서 교육용 실험 및 실습 장비로 적합할 것으로 사료된다.

Abstract

Trusses are found in many common structures such as bridges and buildings. The truss is a fundamental design element in engineering structures and it is important for an engineer to apply the truss design to engineering structures by understanding the mechanics of truss element. In an experimental course, the experiment selves as an example of the usefulness of the Wheatstone bridge in amplifying the output of a transducer. With the apparatus described here, it is possible to obtain experimental measurements of forces in a truss member which agree within errors to predictions from elementary mechanics. The apparatus is inexpensive, easy to operate, and suitable as either a classroom demonstration or student laboratory experiment. This device is a small table-top experiment. The conventional strain measuring device is costly and complicated - it is not simple to understand its structure. Hence, strain gage and the A/D converter are assembled to come up with a load and a strain measuring device. The device was tested for measuring the strain in a loaded specimen and the results were compared to those predicted by theory of mechanics.

저자의 다른 논문

참고문헌 (11)

  1. J. W. Dally and W. F. Riley, Experimental Stress Anaysis, 3rd Ed., McGraw-Hill, Inc., pp. 164-261, (1991) 
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  3. 한응교, 고준빈, 스트레인 게이지를 위한 계측방법, 도서출판 인터비젼, (2001) 
  4. 백태현, '정밀응력 측정을 위한 광탄성프린지 해석법', 한국정밀공학회지, 제24권, 제3호, pp. 31-39, (2007) 
  5. T. H. Baek and M. S. Kim, 'Computer simulation of photoelastic fringe patterns for stress analysis,' Lecture Notes in Computer Science, Issue Volume 3398/2005, Springer- Verlag, pp. 214-221, (2005) 
  6. ABAQUS/Standard, Example Problems Manual, Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc., Pawtucket, RI., USA, http://abaqus.com 
  7. 백태현, 유승현, 최영외 공역, 정역학(Statics by S. D. Sheppard and B. H. Tongue), 도서출판 인터비젼, pp. 467-496, (2006) 
  8. C. Kitchin and L. Counts, A Designer's Guide to Instrumental Amplifiers, 3rd ed. Analog Devices, Inc., (2006) http://www.analog.com 
  9. Application Note, AN-244 : A User's Guide to IC Instrumental Amplifiers, Analog Devices, Inc., http://www.analog.com 
  10. D. Watson, Application Note, AN-052 : Tips for Using Single Chip 3 Digit A/D Converters, Intersil, http://www.intersil.com/converters 
  11. Tech Note, TN 507 : Wheatstone Bridge Nonlinearity, Vishay Measurements Group. http://www.vishay.com/brands/measurements-group/guide/tn/tn507 

이 논문을 인용한 문헌 (1)

  1. Kim, Eung-Soo 2013. "Fabrication of shoes for analyzing human gait pattern using strain sensors" 한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, 8(9): 1407~1412 

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