La technologie de mesure de force dans toute sa diversité
Les jauges de contrainte (DMS) sont des éléments indispensables des capteurs dans la métrologie moderne. Elles convertissent avec précision les déformations mécaniques en signaux électriques et sont utilisées dans les capteurs de force, les capteurs de pression et les cellules de charge. Que ce soit pour la mesure de pression par jauge de contrainte ou pour la surveillance des contraintes mécaniques, nos capteurs à jauge de contrainte de haute qualité offrent des résultats fiables et sont idéaux pour les applications industrielles.
La majorité des capteurs de force utilisés dans le monde sont fabriqués avec des jauges de contrainte collées. Cependant, nous examinons toujours si les demandes des clients peuvent être mieux satisfaites par des capteurs utilisant la technologie des films minces ou des couches épaisses.
Les jauges de contrainte (en anglais strain gauge) mesurent les contraintes mécaniques. Elles sont constituées d’une structure conductrice sur un matériau de support. Lorsque le matériau sur lequel elles sont collées est soumis à une contrainte, leur résistance électrique varie proportionnellement à la contrainte. Cette variation est convertie en un signal électrique précis qui reflète la déformation du matériau. Les jauges de contrainte sont utilisées dans l’ingénierie, la recherche et l’industrie pour analyser les contraintes sur les matériaux et vérifier les limites de charge.
Les jauges de contrainte sont indispensables pour la détection précise des contraintes mécaniques dans l’industrie. Elles permettent des mesures précises dans des applications telles que les capteurs de force, les capteurs de pression et les cellules de pesage. Grâce à leur fiabilité et à leur polyvalence, les jauges de contrainte sont utilisées dans des secteurs tels que l’ingénierie, l’automobile et le médical. Elles permettent de garantir la sécurité, d’optimiser les processus et de surveiller les limites de charge en temps réel.
L’année 1938 est considérée comme l’année de naissance de la jauge de contrainte. Depuis, des capteurs de force sont construits à l’aide de ces petites bandes. Ils permettent une grande variété de géométries. Cette technique permet de réaliser des capteurs de force(cellules de pesage) d’une grande précision.
Le fonctionnement d’une jauge de contrainte – couramment appelée jauge de contrainte) – repose sur la variation de la résistance électrique en cas de déformation. La jauge de contrainte est constituée d’un matériau résistif sensible fixé sur un support. Lorsque le matériau est étiré ou comprimé, la jauge s’adapte, ce qui entraîne une variation mesurable de la résistance. Celle-ci est détectée avec précision par un pont de Wheatstone et traduite en un signal électrique. Ce signal donne une indication directe de l’ampleur de la contrainte mécanique.
Les capteurs de force sont en premier lieu des ressorts de mesure qui se déforment élastiquement sous l’effet d’une charge. Des jauges de contrainte sont collées dans leurs zones de dilatation et de compression. Vers Pont de Wheatstone on obtient un signal de sortie électrique proportionnel à la charge.
Les jauges de contrainte elles-mêmes sont des résistances en forme de méandres qui se trouvent sur un film support. Ils sont extrêmement flexibles dans leur utilisation. Ils peuvent ainsi très bien s’adapter au matériau du ressort de mesure composé de différents aciers et d’aluminium. De plus, il n’y a pratiquement pas de restrictions concernant la forme des ressorts de mesure, car les surfaces planes comme les surfaces sphériques peuvent être utilisées pour la détection des déformations.
Les jauges de contrainte (DMS) offrent de nombreux avantages. Leur grande précision permet de mesurer avec exactitude les forces, les pressions et les déformations, même dans les applications les plus exigeantes. Grâce à des matériaux robustes et à une fabrication soignée, elles se distinguent par une longue durée de vie, même sous de fortes contraintes. Leur flexibilité d’utilisation les rend idéales pour les applications de capteurs de force, de pression, de cellules de pesage et de tests structurels.
L’utilisation de jauges de contrainte présente plusieurs défis. Les effets de la température peuvent fausser les mesures, c’est pourquoi une compensation de température est souvent nécessaire. La stabilité à long terme des jauges de contrainte dépend de la qualité de l’adhésif et du matériau. Les surcharges mécaniques peuvent endommager la bande ou nuire à sa précision. De plus, l’installation nécessite un grand soin, car même de petites erreurs de montage peuvent fausser les résultats de mesure. Un étalonnage régulier est également nécessaire pour garantir la précision.
Les jauges de contrainte collées sont le type de construction le plus courant et se distinguent par leur facilité d’utilisation et leur grande précision de mesure. Elles sont collées directement sur la surface à mesurer et permettent d’obtenir des résultats précis et fiables. Ce type de construction est idéal pour les applications de capteurs de force, de capteurs de pression, de cellules de pesage et de tests structurels.
Les jauges de contrainte déposées par évaporation sont appliquées directement sur la surface sous forme de couches très fines. Ce type de conception est extrêmement robuste, résiste aux températures élevées et fournit des résultats fiables, même dans des conditions exigeantes. Elle est souvent utilisée dans la recherche, l’aéronautique et les applications industrielles et de haute performance.
Les jauges de contrainte moulées ou intégrées sont particulièrement stables et protégées contre les conditions environnementales, ce qui les rend idéales pour les cellules de pesage et les applications industrielles robustes. Les jauges de contrainte à fil, une technologie plus ancienne, utilisent des fils comme éléments de résistance. Elles sont plus simples et moins précises, mais sont encore utilisées dans des applications de niche spécifiques. Les jauges de contrainte à semi-conducteurs offrent une sensibilité exceptionnelle, mais sont sensibles à la température, ce qui les rend particulièrement adaptées à la recherche et aux mesures de précision. Jauges de contrainte à couche mince sont appliquées sur des substrats métalliques, sont extrêmement robustes et optimales pour les capteurs à forte charge. Jauges de contrainte à couche épaisseLes jauges de contrainte à résistance, dont la résistance est imprimée sur un support en céramique, sont durables et polyvalentes, notamment dans les systèmes de mesure industriels.
Les jauges de contrainte – également appelées couramment jauges de contrainte) – sont largement utilisées dans des secteurs tels que la construction mécanique, l’automobile, l’aéronautique et la construction. Elles surveillent les contraintes, assurent le contrôle qualité et optimisent les systèmes mécaniques. Leur capacité à mesurer avec précision les contraintes mécaniques les rend indispensables pour le développement de produits sûrs et efficaces et pour le contrôle des contraintes sur les matériaux. Grâce à leur flexibilité, les jauges de contrainte peuvent être utilisées presque sans limites, des surfaces planes aux surfaces sphériques, avec des capteurs pour des charges nominales allant de quelques grammes à des centaines de tonnes. Avec un réglage optimal, elles atteignent des précisions de l’ordre du ppm.
Dans le domaine de la mesure de force, les jauges de contrainte sont intégrées dans des capteurs de force afin de détecter avec précision les forces mécaniques. Elles permettent de surveiller les forces de compression, de traction ou de cisaillement et sont utilisées dans les bancs d’essai, les machines et les lignes de production. Grâce à leur précision, les capteurs de force à jauge de contrainte sont idéaux pour l’automatisation industrielle et la surveillance des limites de charge dans les applications sensibles.
Les capteurs de pression à jauge de contrainte utilisent des jauges de contrainte pour mesurer les variations de pression dues à la déformation mécanique d’une membrane. Ces signaux sont convertis en valeurs de mesure précises. Les domaines d’application typiques sont les systèmes hydrauliques, pneumatiques, les mesures environnementales et les processus industriels dans lesquels la pression doit être surveillée ou régulée. Les capteurs de pression à jauge de contrainte offrent une précision et une fiabilité élevées.
Les jauges de contrainte sont également utilisées dans les cellules de pesage pour permettre des mesures de poids précises, par exemple dans les balances à plate-forme ou les convoyeurs. Dans les tests structurels, elles mesurent les contraintes et les déformations des matériaux, par exemple dans les ponts ou les avions, et contribuent à la sécurité. Ils sont également utilisés dans la robotique, la technologie médicale et la recherche, où des mesures précises sont essentielles.
Malgré des charges nominales allant de quelques grammes à plusieurs centaines de tonnes, il est possible d’atteindre des précisions de l’ordre du ppm avec une coordination optimale de tous les composants. Mais pour de nombreuses applications industrielles, les efforts peuvent être réduits, car dans la plupart des applications, des capteurs de force d’une précision de 0,2….2% répondent aux exigences posées.
Les formes de construction typiques des capteurs de force sont les axes de mesure – également appelés axes dynamométriques -, les capteurs de force de traction, les types S ou les barres de cisaillement et de flexion, les capteurs de force en tant que capteurs de force de compression de forme ronde ou cylindrique et les cellules de charge à plate-forme. Vous pouvez les obtenir en version standard via notre boutique en ligne.
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Une jauge de contrainte (DMS) est un dispositif de mesure destiné à détecter les déformations par étirement et par compression et modifie sa résistance électrique même en cas de faibles déformations.
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