Depuis leur invention en 1938 par Arthur Ruge et Edward Simmons, jauges de contrainte sont tout autour de nous. Qu'ils soient à l'intérieur de nos pèse-personne ou à un transducteur de pression dans notre automobile, ils ont tous mesurent la flexion ou la déformation du matériau auquel ils sont attachés. Bien qu'il existe plusieurs types de jauges de contrainte, de différents matériaux, jauges de contrainte fonction de trois principes de base: la déformation, changement de résistance électrique et de compensation pour les changements de température.
Déformation
Lorsqu'une force est appliquée à une substance quelconque, il introduit le stress qui modifie la forme de la substance par une quantité proportionnelle à la quantité de stress. Un objet rectangulaire, par exemple, deviendra plus long et plus étroit si une force de traction est appliquée, et il deviendra plus court et plus large si une force de poussée est appliquée. Simple jauges de contraintes mécaniques affichent ce changement de forme directement en affichant la distance d'un point sur la substance se déplace. La distance réelle est généralement amplifié mécaniquement et affiché par des cadrans, mais il existe des jauges de contraintes mécaniques qui lisent directement le mouvement.
La souche elle-même est définie comme la variation de la longueur divisée par la longueur initiale de l'objet. Par exemple, une longueur de 5 pieds de tuyau qui est étiré à 6 pieds serait sous une contrainte de 1 pied divisé par 6 pieds, ou 0,167 souche. La quantité de déformation est un rapport de deux longueurs, et il est donc sans dimension.
Résistance Change
Etant donné que la résistance électrique d'un matériau est une caractéristique intrinsèque du matériau lui-même, la variation de la résistance électrique provoquée par la souche est due à la géométrie. Un morceau d'un matériau plus longue aura une résistance électrique plus qu'une pièce du même matériau plus courte, de sorte que le changement de forme d'un objet induite par une force externe produit une variation proportionnelle de sa résistance électrique. Cette variation de résistance est mesurée et convertie en une valeur de tension lisible.
Compensation de température
Le stress appliqué à un objet est pas la seule chose qui peut l'amener à changer sa forme et par conséquent sa résistance électrique. Les changements de température provoquent également des objets à dilater et se contracter, ce qui va aussi changer la résistance. Pour une jauge de contrainte pour être utile, les effets des changements de température doivent être compensés. En sélectionnant des alliages avec les propriétés physiques appropriées, les modifications induites par la chaleur à l'objet mesuré peut être annulée par les modifications induites par la chaleur au matériau de la jauge. Utilisation d'un pont de Wheatstone peut également compenser les variations de température.