স্ট্রেইন গেজ কি? (What is strain gauge) :
স্ট্রেইন গেজ হলো এমন একপ্রকার প্যাসিভ ট্রান্সডিউসার, যার উপর প্রয়োগকৃত চাপ (Strain)-এর পরিবর্তনের সাথে সাথে এর রেজিস্ট্যান্সও পরিবর্তন হয়। স্ট্রেইন গেজ মূলত 25um ব্যাসের একটি চিকন তার, যার উপর চাপ (Strain) প্রয়োগ করলে এটির দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল পরিবর্তন হয়, ফলে এটির রেজিস্ট্যান্স ও পরিবর্তন হয়।
স্ট্রেইন গেজের ওপর পজিটিভ স্ট্রেইন প্রয়োগ করা হলে স্ট্রেইন গেজের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি পায় এবং এর ক্রস সেকশন হ্রাস পায়।
যেহেতু পরিবাহীর রেজিস্ট্যান্স-এর দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক ও এর ক্রসসেকশনের উল্টানুপাতিক তার ফলে পজিটিভ স্ট্রেইন প্রয়োগ কালে পরিবাহীর রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি পায়। স্ট্রেইন প্রয়োগের ফলে পরিবাহীর আকার পরিবর্তনের তুলনায় রেজিস্ট্যান্স পরিবর্তনের মাত্রা অনেক বেশি। এই বেশি পরিবর্তনের কারণ হলো রেজিস্টিভিটির পরিবর্তনের ফল। এই বৈশিষ্ট্যই পিজোরেজিস্টিভ ইফেক্ট।
ধরি,
চিকন তারের দৈর্ঘ্য = L(m)
তারের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল = A()
ভারের রেজিস্টিভিটি (স্পেসিফিক রেজিস্ট্যান্স) = ρ (Ω-m)
ফলে রেজিস্ট্যান্স, R =
স্ট্রেইন গেজের প্রকারভেদঃ
বেইস বোর্ড-এর উপর তার বসানোর উপর ভিত্তি করে স্ট্রেইন গেজকে দুই ভাগে ভাগ করা যায়, যথা-
১। বন্ডেড টাইপ স্ট্রেইন গেজ (Bonded type strain gauge).
২। আনবন্ডেড টাইপ স্ট্রেইন গেজ (Unbonded type strain gauge)
বন্ডেড টাইপ স্ট্রেইন গেজকে আবার চার ভাগে ভাগ করা যায়, যথা-
১। লিনিয়ার টাইপ স্ট্রেইন গেজ (Linear type strain gauge),
২। টর্ক টাইপ স্ট্রেইন গেজ (Torque type strain gauge),
৩। হেলিক্যাল টাইপ স্ট্রেইন গেজ (Helical type strain gauge),
৪। রোসেট টাইপ স্ট্রেইন গেজ (Rosette type strain gauge)
এ ছাড়াও স্ট্রেইন গেজকে তিন ভাগে ভাগ করা যায়, যথা-
১। ওয়্যার ও উন্ড টাইপ (Wire and wound type),
২। কয়েল টাইপ (Foil type),
৩। সেমিকন্ডাক্টর টাইপ (Semiconductor type)
বন্ডেড টাইপ রেজিস্ট্যান্স ট্রেইন গেজের গঠন ও কার্যপ্রণালিঃ
বন্ডেড টাইপ রেজিস্ট্যান্স ট্রেইন গেজের গঠনঃ
নিচে একটি বন্ডেড টাইপ ট্রেইন গেজ-এর গঠন চিত্র অঙ্কন করা হয়েছে। যখন একটি স্ট্রেইন ওয়্যারকে গেজ-এর উপর বন্ডেড আকারে গাম বা আঠালো পদার্থ দ্বারা বসানো হয়, তখন তাকে বন্ডেড টাইপ স্ট্রেইন গেজ বলে। এক্ষেত্রে একটি বেইস বোর্ডে বা ক্যারিয়ার-এর উপর 25µm-এর চেয়ে কম ব্যাসবিশিষ্ট এক টুকরা রেজিস্টিভ পদার্থকে গাম দ্বারা বেইস বোর্ডের উপর লাগানে হয়েছে। বেইস বোর্ডটি পাতলা পেপার সিট টেপলন পদার্থের হয়ে থাকে।
চাপ (Strain) প্রয়োগ করার পর পরিবর্তিত রেজিস্ট্যান্স পরিমাপ করার জন্য তারের দুই প্রান্তে দুটি কানেকটিং লিড সংযোগ করা হয়। লিড দু’টি পরিবাহী পদার্থের তৈরি এবং এটি এমন টান টান হতে হবে, যাতে এর উপর চাপ (Strain) প্রয়োগ করলেও বেঁকে না যায়।
বন্ডেড টাইপ রেজিস্ট্যান্স ট্রেইন গেজের কার্যপ্রণালিঃ
এটি একটি প্যাসিভ ট্রান্সডিউসারের ন্যায় কাজ করে। যদি একে একটি হুইট স্টোন ব্রিজ-এর বাহু হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তবে এটির কানেকটিং লিড-এর উপর প্রয়োগকৃত চাপ বল হতে ইলেকট্রিক আউটপুট পাওয়া সম্ভব। কারণ এর উপর চাপ প্রয়োগ করলে স্ট্রেইন ওয়্যার-এর দৈর্ঘ্য (L) এবং প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল (A)-এর পরিবর্তন হয় এবং রেজিস্ট্যান্স পরিবর্তন হয়। ফলে ব্রিজটি আনব্যালেন্সড হয়ে একটি ইলেকট্রিক্যাল আউটপুট তৈরি করে। অতএব, এর সাহায্যে চাপ বা বলকে ইলেকট্রিক্যাল সিগন্যালে পরিণত করা যায় এবং পরোক্ষভাবে তা পরিমাপ কার্যও সম্পন্ন করা যায়।
আনবন্ডেড টাইপ রেজিস্ট্যান্স ট্রেইন গেজের গঠন ও কার্যপ্রণালিঃ
নিচের চিত্রে একটি আনবন্ডেড মেটাল স্ট্রেইন গেজ দেখানো হলো। এতে যে-কোনো অপরিবাহী মাধ্যমের দুটি বিন্দুর মধ্যে একটি তার টানা হয়। তারটি কপার, নিকেল, ক্রোম নিকেল বা নিকেল আয়রন সংকর ধাতু দ্বারা তৈরি। তারের ব্যাস সাধারণত 0.003 mm, গেজ ফ্যাক্টর হলো 2 থেকে 4 এবং 2mN বল প্রয়োগ করতে পারে। তারটির দৈর্ঘ্য 25mm বা তার চেয়েও কম।
ফ্রেকচার এলিমেন্টটিকে একটি রডের মাধ্যমে ডায়াফ্রামের সাথে সংযোগ করা হয়, যা প্রেসারের সেন্সিং এলিমেন্ট হিসাবে কাজ করে। যখন কম্প্রেসিভ ফোর্স প্রয়োগ করা হয় তখন তারটিকে আটকে যাওয়ার হাত থেকে রক্ষা করার জন্য টানা বল প্রয়োগ করা হয়।
আনবভেড মেটাল ওয়্যার গেজকে একটি হুইটস্টোন ব্রিজের বাহু হিসাবে ব্যবহার করা হয়, যা চিত্রে দেখানো হয়েছে। প্রাথমিক অবস্থায় চারটি বাহুর স্ট্রেইন ও রেজিস্ট্যান্স সমান থাকে, ফলে আউটপুট ভোল্টেজ শূন্য হয়। যখন চাপ প্রয়োগ করা হয় তখন তারে সর্বোচ্চ 0.004m সরণ হয়। ফলে দুই বাহুর রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি পায় এবং অপর দুই বাহুর রেজিস্ট্যান্স হ্রাস পায়। এতে ব্রিজ আনব্যালেন্সড হয় এবং একটি আউটপুট ভোল্টেজ পাওয়া যায়, যা প্রয়োগকৃত প্রেসারের ফলে সরণের সমানুপাতিক। প্রতি বাহুর রেজিস্ট্যান্স 120Ω থেকে 1000Ω, ইনপুট ভোল্টেজ 5V থেকে 10V এবং আউটপুট ভোল্টেজ 20mV থেকে 50mV
রেজিস্ট্যান্স স্ট্রেইন গেজের গুণাবলিঃ
সঠিক পরিমাণ পাওয়ার জন্য রেজিস্ট্যান্স স্ট্রেইন গেজের নিম্নলিখিত গুণাবলি থাকতে হবে-
১। এর রেজিস্ট্যান্স অবশ্যই উচ্চ মানের হতে হবে।
২। স্ট্রেইন গেজের ফ্রিকুয়েন্সি রেসপন্স অবশ্যই ভালো হতে হবে।
৩। স্ট্রেইন গেজের গেজ ফ্যাক্টর অবশ্যই উচ্চ মানের হতে হবে।
৪। এতে কোনো হিস্টেরেসিস ইফেক্ট থাকবে না।
৫। লিড পদার্থ অবশ্যই নিম্ন রেজিস্টিভিটি ও তাপমাত্রা সহগবিশিষ্ট হতে হবে।
৬। এর তাপমাত্রা সহগ অবশ্যই কম মানের হতে হবে।
৭। স্ট্রেইনের সাথে রেজিস্ট্যান্সের পরিবর্তন অবশ্যই লিনিয়ার হতে হবে।
উপরোক্ত বৈশিষ্ট্যগুলো পেতে হলে স্ট্রেইন গেজ ওয়্যার কোনো একক পদার্থের তৈরি করা যাবে না, ফলে একাধিক পদার্থে সমন্বয়ে সংকর ধাতু হিসাবে তৈরি করতে হয়।
আরও পড়ুন >>>