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논문 상세정보

휘트스톤 브리지 회로의 원리에 대한 이해

Understanding the Principles of Wheatstone Bridge Circuit

초록

휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)는 변형률 게이지의 극도로 작은 저항 변화를 측정하는 데 널리 사용되는 중요한 전기회로의 하나이다. 변형률 게이지는 변형을 측정하고자 하는 구조물이나 시편에 부착한다. 휘트스톤 브리지는 다양한 공학재료에 대한 정적 혹은 동적 강도를 시험하는 분야에서 많이 사용되고 있다. 일례로, 스플릿 홉킨슨 압력봉(split Hopkinson pressure bar) 시스템에서 브리지 회로는 응력파가 전파되는 입사봉과 전달봉의 동적 변형률을 측정하는 데 필수적으로 사용된다. 본고에서는 암석동역학과 연관된 실험실 실험에서 쉽게 참고할 수 있도록 휘트스톤 브리지 회로의 원리를 상세히 설명하였다. 특히, 쿼터(quater), 하프(half) 및 풀(full) 브리지의 회로배열을 그 기본적인 용도와 함께 자세히 소개하였다.

Abstract

The Wheatstone bridge is an important electrical circuit that is widely used to measure extremely small resistance changes in strain gages. The strain gages are attached to the structure or specimen whose deformation is to be detected. The Wheatstone bridge finds one of its major applications in the areas of static and dynamic strength tests for various engineering materials. In the split Hopkinson pressure bar (SHPB) system, for example, the bridge circuit is required to measure the dynamic strains of the incident and transmitted bars along which the stress wave propagates. In this article, the principles of the Wheatstone bridge circuit are in detail explained for easy reference during laboratory experiments associated with rock dynamics. Especially, the circuit arrangements of the quater, half, and full bridges are presented with their basic uses.

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휘트스톤 브리지
휘트스톤 브리지에서 브리지의 종류는 어떻게 구분하는가?
능동 변형률 게이지(active strain gage)가 부착된 분지의 수에 따라

휘트스톤 브리지에서는 이런 능동저항, 곧 능동 변형률 게이지(active strain gage)가 부착된 분지의 수에 따라 브리지의 종류를 구분한다. 따라서 능동 게이지가 붙은 분지의 수가 1개, 2개, 4개일 때를 각각 쿼터 브리지(quater bridge), 하프 브리지(half bridge),풀 브리지(full bridge)라 부른다.

휘트스톤 브리지
휘트스톤 브리지가 가장 많이 사용되는 회로는 무엇인가?
변형률, 온도, 압력과 같은 물리량을 측정하는 변환기와 관련된 자동화 회로

Wheatstone(1843)에 의해 제안된 소위 휘트스톤 브리지 회로(Wheatstone bridge circuit)는 극도로 작은 저항 변화를 정확하게 측정해야 하는 곳에 적용할 수 있다(Khan and Wang, 2001). 하지만 이 브리지가 가장 많이 사용되는 곳은 변형률, 온도, 압력과 같은 물리량을 측정하는 변환기와 관련된 자동화 회로이다(Floyd and Buchla, 2013). 변환기(transducer)란 어떤 물리량의 변화를 감지하여 저항의 변화와 같은 전기량으로 바꾸어주는 장치를 말한다.

휘트스톤 브리지
휘트스톤 브리지란 무엇인가?
변형률 게이지의 극도로 작은 저항 변화를 측정하는 데 널리 사용되는 중요한 전기회로의 하나이다

휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)는 변형률 게이지의 극도로 작은 저항 변화를 측정하는 데 널리 사용되는 중요한 전기회로의 하나이다. 변형률 게이지는 변형을 측정하고자 하는 구조물이나 시편에 부착한다.

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