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08/03/2012 08:42:22

Extensômetros de resistência elétrica Operação, constituintes e seleção

Os extensômetros de resistência elétrica (strain gauges), constituídos de uma resistência elétrica colada e sensível à deformação, como se conhece hoje, foram primeiramente utilizados em 1938, simultaneamente, por Simmons no Instituto de Tecnologia da Califórnia e por Ruge no Instituto de Tecnologia de Massachussets.Estes dois cientistas descobriram que fios de pequeno diâmetro constituídos de resistência elétrica e compostos por ligas metálicas, poderiam ser colados a um estrutura para mensurar a deformação superficial.Muito antes disto, em 1856, Thompson (Lord Kelvin) demonstrou que a resistência elétrica de um fio de cobre e/ou de ferro variava quando eles eram submetidos a uma deformação elástica.

João Carlos Pinheiro Beck, Isaac Newton Lima da Silva

Todo condutor elétrico

possui uma sensibilidade à deformação, definida como a razão entre a variação de resistência elétrica relativa do condutor pela variação relativa do seu comprimento. A sensibilidade à deformação é uma função das variações dimensionais que ocorrem quando o condutor é deformado elasticamente e é proporcional à resistividade do material. É sabido que a resistência elétrica de um condutor é dada pela expressão seguinte:


R = r L/S , onde:


R é a resistência elétrica (Ω);

p é a resistividade do material (Ω.m);

L é o comprimento do condutor (m);

S é a área de seção transversal (m2).


A sensibilidade do material à deformação (também chamado de gauge factor) é uma relação adimensional expressa matematicamente por:


K = (∆R/R)/(∆L/L), onde:


K é a sensibilidade do ERE (extensômetro de resistência);

R é a resistência elétrica inicial;

∆R é a variação de resistência;

L é o comprimento inicial;

∆L é a variação no comprimento.


Segundo esta expressão é possível estabelecer a sensibilidade à deformação devida às variações dimensionais, admitindo que a resistividade r permaneça constante.


MATERIAIS CONSTITUINTES


Para constituírem um extensômetro de resistência elétrica (ERE), os materiais devem apresentar um conjunto de características tais como:


  • Alta sensibilidade à deformação;

  • Alta resistividade elétrica;

  • Baixa sensibilidade com a variação de temperatura;

  • Alta tensão de escoamento;

  • Facilidade de manuseio;

  • Boa resistência mecânica;

  • Alta tenacidade;

  • Boa soldabilidade;

  • Baixa histerese;

  • Boa resistência à corrosão;

  • Baixa força eletromotriz térmicaquando unido a outros materiais;

  • Manutenção das características anteriores em ampla faixa de temperaturas.


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