测试技术与应用论文应变式传感器测试系统设计
学院：航空宇航学院
专业：测试计量技术及仪器
学号：SX1401112
姓名：高媛
南京航空航天大学
2015 年 01 月
应变式传感器测试系统设计
1 应变式传感器测试系统简介
工程应用中使用应变片作为传感元件，对应变、应力相关物理量进行测量。在被测构件表面黏贴电阻应变片，当受到外力作用时被测构件发生形变，应变片敏感栅及其电阻值产生变化，其受到的外力和电阻变化量具有一定比例关系，将应变片接入测量电桥，电桥将微弱的应变转换为点信号输出，经过调理电路和模数转换，输入计算机进行处理显示储存，得到测量应变值。
2 应变式传感器
电阻应变片一般由敏感栅、基底、覆盖层和引线组成(图 2.1)。测量时，电阻应变片按一定方向粘贴在试件的测量位置上。实验证明，在一定范围内，应变片的长度变化率与电阻变化率有下述关系，即
k εR
ΔR = (2-1) 式中，R 为应变片的标称电阻，ΔR 为电阻变化量，K 为电阻应变片的灵敏系数，ε为试件的应变。K 值主要取决于敏感栅的材质、几何形状与尺寸，一般在
1.8~
2.8 之间。表 2.1 为实验中用到的箔式式电阻应变片参数。两种类型应变片最大应变时，理论计算电阻的变化值为：
Ω.%ΔR %R
ΔR 4221202=?=?= (2-2)
图2.1 电阻应变片组成和各种类的应变片
应变式传感器 信号调理电路 数据处理 计算机显示
表2.1 试验所用到的应变片参数
3 总体方案设计
本次应变测试模块为由非线性校正电路、RFI 滤波、三运放放大电路、低通滤波器四部分组成。电源电路为应变测试电路中的各部分提供稳定的供电电压；被测对象应变量通过电阻应变片和电桥转换为电压信号，通过非线性校正电路可以将这一对应关系转换为线性关系；放大电路主要对电桥输出电压信号进行放大，便于后续测量处理，通过调节电位器可以改变电压放大倍数；低通滤波器主要作用是滤除掉输出信号中的不需要的交流成分，最后通过输出接口输出。由于输出信号通过NI PxIe-6536数据采集卡采集，其输入范围在-10V~+10V 之间，为了防止电荷放大器的输出电压超出采集范围，引起数据采集卡意外损坏，因此设计了输出电压过载指示电路。
在原理图设计完成后，根据原理图先组装一个实验电路进行性能试验，进一步验证原理。由于本文所设计电路最高工作频率为几千赫兹，属于低频范围，所以可以使用面包板搭接实验电路，实验电路元器件都尽量以最短距离布线。
3.1 电源模块设计
电源电路是电子电路的能量供应部分，在选取电源时，首先考虑了使用市电供电，因为比较方便得到。电网的噪声是电子电路的受干扰的主要源头之一，电源电路本身就是一个干扰源，例如纹波、尖峰脉冲等，都是对电路造成干扰的重要原因。因此，抑制电源噪声是电源模块抗干扰技术非常重要的问题。
在实际实验中发现电路中仍然存在低幅值的 50Hz 工频噪声，但是经过放大电路放大后，其幅值也会相对较大，本文使用了双 T 网络陷波器实现，如图 3.2所示，双 T 网络要求2/,32121C C C R R === 根 据 截 止 频 率 公 式
RC f π2/10= ， 调 节 滑 动 变 阻 器 ， 当R 1=
R 2=30.4k Ω，,C 1=C 2=0.1μF ， 非线性校正 RFI 滤波 放大电路 低通滤波器 5V 直流稳压电源
C 3= 0.2μF 时，陷波器截止频率为 50Hz 。
图3.2 50Hz 陷波器
3.2 非线性校正电路
应变片电桥电路就是将电阻的变化转化为电信号的电路，按照供电电源的不同分为直流电桥、交流电桥。通常由电阻应变片和电阻共同组成桥臂，按桥接方式组成单臂电桥、半桥双臂、全桥四臂三种，如图3.3。
图3.3 桥路连接图
对电路进行分析得出：
()()U R R R R R R R R U R R R R R R e 42313241422311++-=???
? ??+-+=? (3-1) 当满足R1R4=R2R3时，电桥输出电压为零，电桥达到平衡状态。
本次实验考虑到方便性选择单臂电桥，有一个桥臂随被测量而变化，设该桥臂变化的电阻为R1，电阻随被测量变化而产生的电阻增量为△R ，当R1=R2=R3=R4时，根据式（3-1）得出输出电压：
U R
R e 4?=? （3-2） 从公式中可看出，当△R 远远小于R 的情况下，应变片变化的电阻与桥路的输出电压成一定的线性关系。
3.3 射频干扰（RFI ）滤波
在现实环境中，必须考虑无处不在的射频干扰(RFI)，当有很强的 RF 干扰存在时，它可能会表现为直流输出失调电压误差。放大器的 CMRR 能力通常会减小在其输入端的共模信号，但是在 20kHz 以上的频率条件下没有 CMRR 能力。本电路中，检测微小信号的电压在毫伏级，所以必须处理射频干扰。
很强的射频信号首先被放大器的输入级整流，然后表现为直流失调误差。一旦被整流，其输出端的低通滤波也不能去除这个误差。如果 RFI 是断续性的，这会导致无法检测的测量误差。RFI 滤波器实质是在放大器前设计一个差分低通滤波器，对 RF 信号进行衰减。该滤波器需要完成如下功能：尽可能多地从输入端去除 RF 能量，保持每个输入端和地之间的交流信号平衡，以及在测量带宽内保持足够高的输入阻抗以避免降低对输入信号源的带载能力。
本文中设计的 RFI 滤波器电路如图 3.4所示，首先，确定两个串联电阻器R1、R2的阻值，同时保证前面的电路能够驱动这个阻抗，推荐电阻值在 2k Ω和 10k Ω之间，电阻产生的噪声不应当大于后级放大器芯片的噪声。采用一对 2k Ω电阻器，约翰逊噪声会增加 8nV/ Hz ；采用4k Ω电阻器，会增加 11nV/ Hz ；采用 10k Ω电阻器，会增加 18nV/ Hz 。由于后级放大器TLC2652 典型噪声为 23nV/ Hz ，因此，电阻选择 10k Ω；其次，确定C2电容器的值，它确定滤波器的差分带宽。在保证不衰减输入信号的条件下，这个电容值最好总是选择得尽可能低。本文选择 0.22μF ，最后确定C1、C3的电容值，它们决定了共模带宽。对于可接受的 CMRR ，其带宽应当小于由C2电容值设置的差分带宽的 10%，选择电容值为 1nF ，通过仿真分析，该电路下限截止频率为 352Hz 左右。
图3.4 RFI 滤波器及其幅频特性曲线
3.4 放大电路设计
在放大 0~5mV 的低电平信号时，普通的集成运放一般具有 mV 级的失调电压和每度数微伏的温度漂移，因而将普通集成运放直接用于微弱信号的放大是十分
困难的。要求用作前置放大器的集成运放具有高的输入阻抗, 低的输出阻抗, 低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力，否则造成的漂移问题将使系统无法正常工作。
本文采用德州仪器公司生产的斩波稳零型运算放大器 TLC2652，主要由主放大器、校零放大器、时钟和开关电路、补偿网络和箝位电路（CLAMP ）组成。该芯片输入失调电压为 0.6μV ，温漂为 0.003μV/℃，长期漂移为 0.003μV/月，输入噪声电流为 0.004 fA /Hz ，共模抑制比为 120dB 。在同等条件下，测量微小信号的失真更小，分辨率准确度更高，长期稳定性更好。
根据电桥输出电压公式和应变公式，可得出电桥输出电压与应变值的关系为：
Uk
e R ?=4ε （3-3） 来自传感器的信号通常伴随着很大的共模电压，因此本文采用了经典三运放高共模抑制比电路，由三片TLC2652组成，两个运放组成同相并联输入第一级放大，以提高放大器的输入阻抗和增益，另一个为差动放大，作为放大器的第二级，整个电路的共模抑制比取决于第一级放大电路中的两个运放共模抑制比的对称成都、第二级放大电路运放的共模抑制比、差动放大级的闭环增益以及电阻的匹配精度等，电路图如图3.5所示。
从电路中可以得知，电桥两端输出电压V1和V2分别接入两个运算放大器U1和U2的同相输入端，构成平衡对称差动放大输入级，用来抑制两者共模信号，电阻R3和电阻R4、R5组成深度的电压串联负反馈，U3构成双端入单端输出的反相放大输出级。根据差分放大器的原理，可以得到:
()()3134684368021V V R R R R V V R R U -???
? ??+-=--= (3-4) 为了提高电路的 CMRR 和增益稳定性，电路中取R3=3.9k Ω，取R1=R2=10k Ω，R5=R4 =1M Ω，R8 =R6=10k Ω，代入上式进行计算，该电路的放大倍数理论值为-513 倍。在实际电路中存在电阻不匹配的问题，会造成电路的 CMRR 下降。平衡失配产生原因不仅来自电阻的精度，还与电阻的分布电容、频率特性等因素有关。
图3.5 三运放放大电路
3.5 低通滤波电路
由于电路器件噪声，外界辐射干扰，使得微弱信号放大后夹杂着高频噪声和较低频率的输出波动，因此需要采用低通滤波器提高信噪比，这里设计简单的RC 低通滤波器，用于滤除交流信号和放大电路中与时钟频率相关的尖峰信号。
本次应变仪需要测出频率为0-50Hz,根据RC
f π21=,选择R=300K Ω，C=0.1μF 。借此滤波50Hz 以外的杂波。
4 应变仪实验分析与调试
4.1自制应变测试电路
本次试验采用GWINSTEK 公司制造的GPC-3060D 直流稳压电源提供±5V 电源，选择TEKTRONIX 公司出产的MD03012型号示波器观察波形，如图4.1。
图4.1 直流稳压电源和示波器
本次实验通道一的放大倍数固定为513倍，而通道二放大倍数可调。 已知应变片的电阻变化率和应变值关系为εk R R =?/（k 为灵敏度系数）。通过第三章可以推出应变电路的输出电压和可测应变值关系如下：
nkU
U 04=ε （4-1） 其中，n 为放大倍数，U0为电路输出电压，U 为电桥电压。
试验中采用悬臂梁的形式，一端固定，另一端为自由端。在悬臂梁上事先贴好应变片，随后在自由端悬挂砝码，不加砝码为初始状态，此时数值是由于未调零，电阻本身标称值与实际值的误差使得电桥的不平衡输出，经过测试此数值对本次试验不影响，可以后续用软件消除，所以通过示波器观察不需要调零。之后依次加入砝码，共5枚砝码，每次加一个100g 重量的砝码，待每次悬臂梁处于平衡稳定状态时通过示波器记录数据，试验装置如图4-2。通过加砝码模拟实际蒙皮产生应变的情况。
图4-2 悬臂梁和测量电路板
表4.1 自制应变测试电路实验数据
通道一第一次第二次
电压/mV 应变/με电压/mV 应变/με
0g 0 0 0 0
100g -160 116.8 -160 116.8
200g -330 240.9 -328 239.4
300g -490 357.3 -470 343.1
400g -640 467.2 -625 452.6
500g -790 576.7 -783 571.6
附：在数据处理中把0g时电桥不平衡误差已调零消除。
4.2 自制应变测试电路与Vishay应变仪对比试验
Vishay（威世）是世界最大的分立半导体和被动元件的制造商之一，Vishay 元件广泛应用于工业，计算机，汽车，消费，电信，军事，航空及医疗市场的各种类型的电子设备中。威世公司在称量产业实现了从应变计传感器到仪器仪表的垂直市场整合。从阻抗应变计到传感器，再到用来测量和控制换能器输出的电子仪表和系统。本实验室配备了 Vishay Measurements Group 公司生产的产品：P—3500 应变指示仪和 SB—10 电阻转换平衡箱，产品实物如图 4.3 所示。
图4.3 Vishay（威世）应变仪
对悬臂梁上所加砝码使得应变片产生的应变在相同条件下使用Vishay（威世）应变仪进行测量，如表4.2
表4.2 Vishay（威世）应变仪测量数据
第一次 /με第二次/με第三次/με均值/με
0g 0 0 0 0
100g 117 117 117 117
200g 231 231 231 231
300g 341 343 343 342.3
400g 450 450 449 449.7
500g 554 560 554 556
表4.3 自制应变测试电路与Vishay应变仪测量数据对比
通道一平均Vishay
电压/mV 应变/με
0g 0 0 0
100g -160 116.8 117
200g -329 240.1 231
300g -480 350.4 342.3
400g -632.5 461.7 449.7
500g -786.5 574.1 556
通过表4.1和4.3发现自制应变测试电路电压与应变基本成线性关系，并且与标准应变仪测量的数据基本相同。
4.3 自制应变测试电路放大倍数的校准和标定
为了进一步减小测量误差，对表4.1中的数据取平均值，应变仪的平均值和自制应变测试电路平均值如表4.3数据所示，通过数据分析，发现每个通道的应变值和载荷呈正比例关系，Vishay 应变仪和载荷也呈比例关系，由于检测仪表精度达不到 0.001mv，无法用实验方法准确测量自制应变测试电路各通道的实际电路放大倍数，而计算时使用的仍然是理论值513倍，因此需要通过商用应变仪对三个通道应变测试电路进行参数校正。已知应变仪和自制应变测试电路均与载荷成线性关系，以应变仪为标准对自制应变电路进行标定，标定方法如下：每个通道的应变值均与应变仪准确值成比例，将每个通道的 6 组数据分别与准确值相除，因为误差等外界因素影响，得到的 6 组比例系数并不相同，对 6
，用准确值分别乘以该标定系数得组比例系数取平均值，记为标定比例系数m
到新的一组数据，就完成了每个通道的应变值标定。通过计算，通道一的标定比为 0.98。由此可以计算出通道一的放大倍数为523,标定后的数据如表例系数m
4.4 所示。
表4.4 标定后的应变测试电路测量数据
通道一Vishay 偏差偏差率
应变/με应变/με应变/με
0g 0 0 0
100g 114.4 117 2.6 2.2%
200g 235.2 231 4.2 1.8%
300g 344.5 342.3 2.1 0.7%
400g 453.6 449.7 3.9 0.9%
500g 562.1 556 6.1 1.1%
由表4.4可知，经过商用应变仪进行标定后，校正效果明显改善，分析数据发现，应变仪测量出来的数据并非严格线性，这与悬臂梁本身结构弯曲特性相关。通过校定后的应变测试电路可以代替应变仪进行测量。
4.4 应变测试电路的误差分析
在应变测试实验中，根据标定后的放大倍数，应变测试电路最大偏差率大约
为2.2%，但是在实际测量中由于PCB 板中的放大电路存在40mV 的噪声，所以抗漂移性并不是很好，在20-40mV 内漂动，为14-28个με的漂动。
（1）导线电阻误差分析
应变片是由从测试系统外壳面板接入电路的，必须通过导线连接，时候导线会比较长，因此会引入测量误差。假设导线电阻为 r ，桥臂的电阻变化率不是ΔR/R,而是 Δ R /( R+r)，被测对象的真实应变值为
kR
R ?=ε (4-2) 而读出的应变值为
()()
r R R r R k R +=+?=εε1 (4-3) 导线的电阻降低了灵敏度系数，降低后的灵敏度系数为：
??
? ??-≈+=R r k R r k k 10/110'0 (4-4) 所以误差为：r/R
（2）迟滞和重复性
测试电路在正反行程中输入输出曲线不重合为迟滞，迟滞误差由满量程输出的百分比表示即：
()%100max/)2/1(??±=FS H y H γ
式中△Hmax 为正反行程最大差值，y FS 为满量程输出。
重复性误差是指电路在同一方向多次变动时特性曲线不一致的程度，比较正形成的最大重复性误差ΔRmax1 ，ΔRmax 2的大小，重复性误差取其中较大者为Δ Rmax ，用满量程输出的百分比来表示，即：
()%100max/??±=FS R y R γ
（3）分辨力
放大电路使用的芯片输入失调电压 0.6μV ，代入 4-1 式计算理论数值得：
μεε004.05
13.25134106.06=????=- 但实际由于放大电路存20-40mV 噪声误差，所以分辨力并没有这么小。
4.5 调试实验注意事项
（1）实验前首先确保直流稳压电源稳定在±5V 两个值上，因为较小电源的跳动，经过放大电路之后都会引起数据较大的跳动。
（2）在实验前需考虑到器件的耗损，一一检查运算放大器之类的器件是否能正常工作，示波器也需自检后再进行实验，否则后期对数据的读取影响很大。实验前也需要测出自制应变测试电路各个方面的噪声数值，以此来判断PCB 板焊接质量，以及明晓电路本身带的干扰。
（3）在电桥电路中加入滑动变阻器可以把因电阻导线误差产生的电桥不平衡输出消除，但是因为电阻只有120Ω，所以不能选取较大阻值的滑动变阻器，因
为即使平衡了不平衡输出但是大阻值滑动变阻器同时大大较低了电桥输出电压，这样放大电路之后输出的电压也随之减小，所以尽可能采取软件调零，在处理数据时减去无外力情况下的应变值。
（4）在实验前连线的时候避免导线裸露的金属部分接触PCB板造成误差，并且尽量按照红进黑出的原则选择导线，导线尽可能短些以减少带来的阻值误差。（5）实验中由于电位器存在迟滞现象，所以调节电位器时，需转一下再回转一点停顿观察，并且放大倍数要选择适当，以免超出运放所能负载的5V电压范围。
（6）在实验中应尽量避免外界环境的干扰，如温度，风力等影响。例如在实验室中空调开强风会对悬臂梁产生影响，以及悬臂梁固定端上方的其他物品的振动，使得悬臂梁振动的影响。放砝码时需要轻拿轻放，读数的时候需要等悬臂梁振动停止时，再开始进行读数，并且正反行程均需读出，并且应变片受到压力改变阻值也是需要一定稳定时间，所以读数不宜过快。
5 全文总结
本论文主要是说明了应变式传感器系统设计中的硬件部分，并通过实验测量比较得出其性能基本能满足需求，但是此设计方案仍然存在很多误差，如导线误差，电阻匹配误差，以至于存在14-28个με的漂动，还有待提高。系统采用示波器显示结果，但由于示波器本身存在不可避免的误差，并且调节范围有局限，所以后续系统软件部分使用虚拟机labview呈现结果更人性化。
试验一电阻应变片的粘贴技术与静态电阻应变仪的使用一、试验目的 （1）掌握电阻应变片的选用原则和方法。 （2）学习常温用电阻应变片粘贴技术。 （3）熟悉静态电阻应变仪的操作规程。 （4）掌握静态电阻应变仪单点测量与多点测量的基本原理。 （5）学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法。 （6）验证电桥的桥路特性，测取不同接桥方式的桥路桥臂的灵敏系数。 二、试验设备及器材 （1）等强度梁一根。 （2）万用表。 （3）粘结剂（502快干胶及305型AB胶、丙酮等）。 （4）常温用电阻应变片。 （5）电烙铁、镊子、放大镜及其他工具。 （6）测量导线若干。 （7）加载砝码。 （8）静态电阻应变仪及预调平衡箱。 三、实验方法及步骤 （1）电阻应变片的粘贴。 ①检查、分选电阻应变片——用放大镜剔除丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用万用表测量各应变片电阻值，进行电阻值选配。同一测区用片的电阻值相差不得超过仪器可调平的允许范围。 ②试件测点表面准备——用砂纸等工具除去试件待测表面漆层、电镀层、锈斑、污垢覆盖层，划出测点定位线，然后用0#砂纸磨平，再打成与测量方向成45°交叉的条纹，最后用棉球蘸丙酮沿一方向擦拭干净。 ③贴片——使用502快干胶，要掌握时机，左手捏住应变片引线，右手上胶，胶水应均而薄（多用反而不好）。待一分钟左右，当胶水发黏时，校正方向贴好，再垫上玻璃纸（最好用聚乙烯类非极性塑料薄膜），用手指稍加滚压即可。
用环氧树脂胶贴片时，先需在待测面上涂一薄层胶液，将应变片放上，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃纸，用手指朝一个方向滚压应变片，挤出气泡和过量的胶液，保证胶层尽可能地薄而均匀，而在应变片周围应有胶液溢出效果才好。贴片后垫上橡皮等，用重物或夹具加压，压力为0.05~0.1MPa，24小时固化后方可进行
一、基础知识 电阻器是电路元件中应用最广泛的 一种，在电子设备中约占元件总数 的30%以上，其质量的好坏对电路工 作的稳定性有极大影响。它的主要 用途是稳定和调节电路中的电流和 电压，其次还作为分流器分压器和 负载使用。 1．分类 在电子电路中常用的电阻器有固定 式电阻器和电位器，按制作材料和 工艺不同，固定式电阻器可分为： 膜式电阻（碳膜RT、金属膜RJ、合 成膜RH和氧化膜RY）、实芯电阻（有 机RS和无机RN）、金属线绕电阻（R X）、特殊电阻（MG型光敏电阻、M F型热敏电阻）四种。 表1 几种常用电阻的结构和特点 这种电阻和碳膜电阻相比，
误差范围小， 2．主要性能指标 额定功率：在规定的环境温度和湿度下，假定周围空气不流通，在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能的情况下，电阻器上允许消耗的最大功率。为保证安全使用，一般选其额定功率比它在电路中消耗的功率高1-2倍。额定功率分19个等级，常用的有0.05W、0.125W、0.25 W、0.5 W、1 W、2 W、3 W、5 W、7 W、10 W，在电路图中非线绕电阻器额定功率的符号表示如下图：
标称阻值：产品上标示的阻值，其单位为欧，千欧、兆欧，标称阻值都应符合下表所列数值乘以10N欧，其中N为整数。 表2 标称阻值系列 允许误差：电阻器和电位器实际阻值对于标称阻值的最大允许偏差范围，它表示产品的精度，允许误差的等级如下表所示。 表3 允许误差等级 标称阻值与误差允许范围的标识方法 表4 色环颜色所代表的数字或意义
示例 1）在电阻体的一端标以彩色环，电阻的色标是由左向右排列的，图1的电阻为27000Ω±0.5%。 2）精密度电阻器的色环标志用五个色环表示。第一至第3色环表示电阻的有效数字，第4色环表示倍乘数，第5色环表示容许偏差，图2的电阻为17.5Ω±1% 表示27000Ω±5% 表示17.5Ω±1% 在电路图中电阻器和电位器的单位标注规则
YD-28A型动态电阻应变仪 操作规程及保养规程 YD-28A型动态电阻应变仪是一种具有自动平衡功能的动态电阻应变分析仪，主要用于实验应力分析及动力强度研究中测量结构及材料任意部位变形的动态应变测量仪器，也可作静态应变测量。 一、主要技术指标 ⑴基本参数： ①通道数：4通道或8通道组合式。 ②测量方式：全桥、半桥、1/4半桥。 ③输入特性范围：最大输入信号为±100mv、应变为±100000με，输 入阻抗高于100MΩ。 ④使用电阻应变计的范围：60Ω-1000Ω。 ⑤供电电源：～220V。 ⑵主要技术指标： ①线性误差：不大于±0.1%F.S。 ②标定误差：标定误差不大于标定值±0.5%。 ③衰减误差：衰减误差不大于±0.5%F.S。 ④频率响应范围：DC-2kHz(误差不大于±0.5dB)。 ⑤稳定性:a.温度变化对零点的影响不大于±0.1%F.S/℃,对灵敏度 的影响不大于±0.05%F.S/℃； b.两小时内，零点漂移不大于±0.5%F.S，对灵敏度影响不大于± 0.5%F.S。
⑥电桥平衡方式和范围：采用自动抵消平衡方式，平衡范围不小于± 1%（约±5000με）自动平衡精度，折合到输入端为±10με。 二、操作规程 1.在断开电源情况下，接好测试系统所有连线。 2.打开电源开关，操纵仪器进入测试程序。 3.进行“通道”“衰减”“标定”“频率”“灵敏系数”等必要设置，经确认正确无误后，即可开始采集测试并自动存盘。 4.测试结束后，进入数据读取，显示波形，确认全部测试无误后即可结束测试。 5.测试结束后，断开电源，整理、清洁和包装好仪器。 三、保养规程 1.仪器用完后，应把全部连接线拆除，并将仪器盖好，以防灰尘。 2.仪器长期不用时应定期通电，最少每季度应进行一次。 3.仪器移动时防止剧烈震动和冲击。
DH-3818静态应变测试仪使用方法 一、概述 DH-3818静态应变测试仪集数据采集箱、微型计算机及支持软、硬件构成。 可自动/手动、准确、可靠、快速进行静态应变测量。广泛用于机械、土木、航 空航天、国防、交通等领域。若配接合适的应变式传感器，还可对压力、扭矩、 位移、温度等物理量进行测量。 测试仪具有自动平衡功能，内置标准电阻，可方便实现全桥、半桥及1/4 桥（公用补偿片）连接。 二、主要技术指标 1．测量点数：每台静态应变测试仪有1——10个通道，最多可同时测10 点。每台计算机可控制10台静态应变测试仪； 2．程控状态下采集速度：10测点/秒； 3．测试应变范围：±19999με 4．分辨率：1με 5．系统不确定度：小于0.5％±3με（程控状态） 6．零漂：≤4με/2h（程控状态） 7．自动平衡范围：±15000με，灵敏度系数K＝2、120Ω应变计阻值误 差的1.5％； 8．电源电压：220V±10%，50Hz±1% 三、工作原理 1．WESTONE电桥测量原理 现以1/4桥，120Ω桥臂电阻为例，加以阐述。如图1所示：图1左侧为WESTONE 电桥 （Eg），C端系直流电源负极(O)。B端、D 端分别为输出信号的V i+、V i-端。第一桥 臂（AB）为测量片电阻R g（120Ω），第 四桥臂（AD）为补偿片电阻R（120Ω）， 第二、三桥臂（BC、CD）为仪器内标准 图1 测量原理
电阻R （120Ω）。 由电桥原理，电桥的输出电压V i 为：εK E V g i 25.0= E g 为桥压（DC 2V ）、 K 为应变片灵敏系数、ε为输入应变量με， 低漂移仪表放大器的输出电压V o 为：εK E K .V K V g F i F o 250== K F 为放大器的增益， 故 F g o KK E V 4=ε (1) 当E g ＝2 V K ＝2时，（1）式为：ε＝ F K V 0 对于1/2桥（半桥）电路 F g o KK E V 2= ε (2) 对于全桥电路 F g o KK E V =ε (3) 这样，测量结果由软件加以修正即可。 2．软件功能 本系统的控制软件工作于Win9x 操作系统，软件实现了文件管理、参数设置、平衡操作、采样控制、数据查询、打印控制功能。 软件使用说明另述。 四、数据采集箱的面板的功能介绍
第6章 动态应变测量 6.1 动态应变的类型 工程结构上的动态应变产生的原因是：（1）处在一定的运动状态；（2）承受的载荷按一定的规律变化。只有对于运动及载荷变化较为缓慢的情况，在一定的时间范围内，才可以作为静态问题。运动是绝对的，静止是相对的。因此，研究结构的动态应变问题具有十分重要的实际意义。 根据随时间变化的规律，动态应变可以分为不同的类型。应变随时间变化的规律可以用明确的数学关系式描述的，称为确定性动态应变，否则属于非确定性。如图6-1所示。 图6-1 动态应变的分类 6.1.1 周期性动应变 应变随时间变化的规律可以用周期函数来描述，则这种动态应变称为周期性动应变。其变化规律的数学表达式为 ()(t nT t )εε=+ (6-1) 式中：T 为变化的周期；为任意整数。 n 不平衡的转动部件和交流磁场都是周期激振源。例如，由于机器中旋转构件的质量偏心而在支架上产生的动应变，曲柄连杆机构中的连杆在工作时产生的动应变等，均属于周期性动应变。 周期性动应变又包括简谐周期性动应变与复杂周期性动应变。 1）简谐周期性动应变的波形为正弦波，如图6-2a 所示，其数学表达式为 ()()?ωεε+=t t m sin ()?πε+=ft m 2sin (6-2) 式中： m ε为最大应力幅值，即振幅；ω为圆频率；?为初始相位；f 为频率。 2）复杂周期性动应变的波形如图6-2b 所示，它可以分解为两个或两个以上振幅不同、频率为某一基波频率整数倍的简谐波，其任意两个谐波频率之比都是有理数。其数学表达式为一傅里叶级数，即
()()∑∞=++=1 0sin n n n n t t ?ωε εε (6-3) (∑∞=++=102sin n n n n t f ?πε ε)式中：0ε为静态应变分量；n ε为第次谐波的振幅；n n ?为第次谐波的初始相位；n n ω为第次谐波的圆频率， 为第次谐波的频率。 n n f n 复杂周期信号的频率包括基波频率与各高次谐波的频率，即 nf n f n n =?== πωπω22 ()∞???=,,2,1n 式中： f 为基波频率。 对于复杂周期信号，在选用测量仪器时，除应考虑基波频率外，还应考虑重要的高次谐波的频率。 图5-2 动态应变的波形 6.1.2 非周期性动态应变 非周期性动态应变分为两种，瞬变性动态应变和准周期性动态应变。 1）瞬变性动态应变主要是由于瞬态载荷作用所引起的。瞬变性应变的特点是它只在有限的时间范围内存在，其波形或是单个的脉冲，或是迅速衰减的振荡曲线，如图6-2c 、d 所示。 机械冲击、爆炸或弹性系统在解除激振力之后的瞬态振动等都会在构件中产生的瞬变性动应变。 瞬变性动应变通常含有从零到无限大的连续分布的所有频率成分。在测量时，可以根据具体情况与要求确定测试频率范围。对于冲击应变，应该考虑冲击波形的持续时间τ，因为
摘要：文章介绍了动态电阻应变仪工作原理及应用、阐述检定步骤，总结使用和维护注意事项。 关键词：动态电阻应变仪；原理；检定；维护 1 动态电阻应变仪的原理及应用 应变仪是测量结构及材料在荷载作用下变形的应力分析仪器。如果配备相应的传感器，也可测量力、压力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量变化过程。它是实验应力分析的可靠工具。应变仪按其测量应变变化频率范围可分为静态应变仪和动态应变仪。动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变，其工作频率一般在5千赫兹以下。它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。动态应变仪要与记录器配套使用，记录结果可直接反映被测应变信号的大小和变化。 常用动态应变仪有：江苏东华测试技术股份有限公司生产的dh5908g无线动态应变测试分析系统，日本生产的pcd-300动态应变仪，北京东方振动和噪声技术研究所生产的sa-4动态应变仪，日本生产的dra-107a动态数据采集仪，德国生产的cronos-pl2-dio动态应变仪。动态应变仪应用实例有：飞机发动机涡轮转子叶片台架试验，用高温应变计测叶片动应力，模拟返回舱结构在起吊和运输过程中动应力测试，空调机管路动应力测试，铁路机车转向架构架动应力测试。 2 动态电阻应变仪的检定步骤 由于电阻应变仪的广泛使用，对电阻应变仪进行定期校准或检定，以确保其测量结果的准确、可靠是十分必要的。根据jjg 623-2005《电阻应变仪》检定规程，动态电阻应变仪后续检定需要检定外观和开关状态、示值误差、非线性误差、标定值误差、衰减误差、频响误差、低通滤波器滤波特性、零位漂移和示值稳定性等项目。其检定一般步骤和方法如下：（1）按仪器说明书所规定的方法接线，预热，对应变仪外观和开关状态进行检查，然后将动态应变仪进行零位平衡和灵敏度调定。 （2）示值误差检定：若被检应变仪系统由“应变仪+数据采集器+计算机”组成，则需进行该项检定。用标准模拟应变量校准器给出被检定点的标准应变值，从计算机上读取该应变读数值，计算被检应变仪系统示值误差。 （3）非线性误差检定：取基本量程上限值的0%，20%，40%，60%，80%，100%为检定点。由标准模拟应变量校准器依次给出各检定点的标准应变值，从被检应变仪上读取相应读数值，计算被检应变仪的非线性误差。 （4）标定值误差检定：若被检应变仪带有内部标定器时，则需进行该项检定。一般采用替代法进行检定。由被检应变仪内部标定器和标准模拟应变量校准器分别给出大小相等、方向相同的应变值，在被检应变仪上读出相应读数值，计算其标定值误差。 （5）衰减（增益）误差检定：若被检应变仪带有衰减（增益）开关时，则需进行该项检定。调整被检应变仪初始状态，读取零位值。衰减量程r为×1时，将标准模拟应变量校准器的示值置于被检应变仪基本量程上限值，读取读数值。改变量程，同时相应改变标准模拟应变量校准器的示值，读数，计算衰减（增益）误差。 （6）稳定度检定：将标准模拟应变量校准器的示值置于零位，进行零位平衡，从被检应变仪读数装置上读取零位值。在2h内，第1小时每隔15min，以后每隔30min，分别从应变仪上读取相应零位值，计算被检应变仪的零位漂移。将标准模拟应变量校准器的示值置于被检应变仪基本量程上限值，从被检应变仪上读取读数值，然后将标准模拟应变量校准器的示值置零，读取零位值。在2h内，第1小时每隔15min，以后每隔30min，读取相应读数值和零位值，计算被检应变仪的示值稳定性。 （7）频率响应误差检定：不同供桥电压的动态应变仪，其频率响应误差的检定方法不同。
试验一电阻应变片的粘贴技术与静态电阻应变仪的使用 一、试验目的 （1）掌握电阻应变片的选用原则和方法。 （2）学习常温用电阻应变片粘贴技术。 （3）熟悉静态电阻应变仪的操作规程。 （4）掌握静态电阻应变仪单点测量与多点测量的基本原理。 （5）学会电阻应变片作半桥及全桥测量的接线方法。 （6）验证电桥的桥路特性，测取不同接桥方式的桥路桥臂的灵敏系数。 二、试验设备及器材 （1）等强度梁一根。 （2）万用表。 （3）粘结剂（502快干胶及305型AB胶、丙酮等）。 （4）常温用电阻应变片。 （5）电烙铁、镊子、放大镜及其他工具。 （6）测量导线若干。 （7）加载砝码。 （8）静态电阻应变仪及预调平衡箱。 三、实验方法及步骤 （1）电阻应变片的粘贴。 ①检查、分选电阻应变片——用放大镜剔除丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用万用表测量各应变片电阻值，进行电阻值选配。同一测区用片的电阻值相差不得超过仪器可调平的允许范围。 ②试件测点表面准备——用砂纸等工具除去试件待测表面漆层、电镀层、锈斑、污垢覆盖层，划出测点定位线，然后用0#砂纸磨平，再打成与测量方向成45°交叉的条纹，最后用棉球蘸丙酮沿一方向擦拭干净。 ③贴片——使用502快干胶，要掌握时机，左手捏住应变片引线，右手上胶，胶水应均而薄（多用反而不好）。待一分钟左右，当胶水发黏时，校正方向贴好，
再垫上玻璃纸（最好用聚乙烯类非极性塑料薄膜），用手指稍加滚压即可。 用环氧树脂胶贴片时，先需在待测面上涂一薄层胶液，将应变片放上，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃纸，用手指朝一个方向滚压应变片，挤出气泡和过量的胶液，保证胶层尽可能地薄而均匀，而在应变片周围应有胶液溢出效果才好。贴片后垫上橡皮等，用重物或夹具加压，压力为~，24小时固化后方可进行
电阻知识介绍 电阻定义：导体对电流的阻碍作用就叫导体的电阻。 电阻（Resistor）是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生热能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。 电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆，用符号“Ω”表示。欧姆是这样定义的：当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时，如果在这个电阻器中有1安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为1欧姆。出了欧姆外，电阻的单位还有千欧（KΩ，兆欧（MΩ）等。 电阻器的电气性能指标通常有标称阻值,误差与额定功率等。 它与其它元件一起构成一些功能电路，如RC电路等。 电阻是一个线性元件。说它是线性元件，是因为通过实验发现，在一定条件下，流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比——即它是符合欧姆定律：I=U/R 常见的碳膜电阻或金属膜电阻器在温度恒定，且电压和电流值限制在额定条件之内时，可用线性电阻器来模拟。如果电压或电流值超过规定值，电阻器将因过热而不遵从欧姆定律，甚至还会被烧毁。线性电阻的工作电压与电流的关系如图1所示。电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。但不管电阻是什么种类，它都有一个基本的表示字母“R”。 电阻的单位用欧姆（Ω）表示。它包括?Ω（欧姆），KΩ（千欧），MΩ（兆欧）。其换算关系为：
1MΩ=1000KΩ，1KΩ=1000Ω。 电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即： 101——表示100Ω的电阻；102——表示1KΩ的电阻；103——表示10KΩ的电阻；104——表示100KΩ的电阻；105——表示1MΩ的电阻；106——表示10MΩ的电阻。 如果一个电阻上标为223，则这个电阻为22KΩ。电阻在手机机板上一般的外观示意图如图5所示，其两端为银白色，中间大部分为黑色 通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。但在实际手机维修中，很少出现电阻损坏，除少数机型的一些电阻外，也很少去关心电阻的阻值。着重注意的是电阻是否虚焊，脱焊。 【1.概念】 电阻器(resistor):用导体制成具有一定阻值的元件. 电阻是导体的一种基本性质,与导体的尺寸、材料、温度有关. 作用:主要职能就是阻碍电流流过,应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等. 【2.电阻的分类:】 a.按阻值特性:固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感电阻) . 不能调节的,我们称之为固定电阻,而可以调节的,我们称之为可调电阻.常见
电阻应变片和电阻应变仪 纯弯曲梁正应力测量、弯扭组合主应力 弯矩 扭矩测量 一、应变片及电桥 1. 电阻应变片 把一段细的金属丝，夹贴在两张绝缘纸之间，就构成一个最简单的应变片,如图5-11所示。应变片用特制的胶水，贴在构件的测点上。金属电阻丝承受拉伸或压缩变形的同时，电阻也将发生相应变化。实验结果表明，在一定应变范围内，电阻丝的电阻改变率R R ?与应变l l ε?=成正比，即 εS k R R =? （5-1） 式中s k 为比例常数，称为电阻丝的灵敏系数。 如将单根电阻丝粘贴在构件的表面上，使它随同构件有相同的变形。从式（5-1）看出，如能测出电阻丝的电阻改变率，便可求得电阻丝的应变，也就是求得了构件在粘贴电阻丝处沿电阻丝方向的应变。由于在弹性范围内变形很小，电阻丝的电阻改变量?R 也就很小。为提高测量精度，希望增大电阻改变量，这就要求增加电阻丝的长度；但同时又要求能反映一“点”处的应变，因此把电阻丝往复绕成栅状，这就成为电阻应变片。和单根电阻丝相似，电阻应变片也有类似于式（5-1）的关系， εk R R =? （5-2） 式中比例常数k 称为电阻应变片的灵敏系数，它是电阻应变片的重要技术参数。 2. 温度补偿片 实验时不仅受力使应变片的电阻发生变化，当温度变化时，也会使应变片的电阻变化，从而引起测量上的误差。为此，要采取下述措施： 设R 1为贴在构件上的应变片，R 2应选用与R 1规格型号完全相同的应变片，贴在与R 1 图5.11 应变片的构造
相同材料的构件上，R 1只是受力的作用，R 2不受力。 当温度变化时，由于温度变化而引起的电阻变化在R 1和R 2上相同。由惠斯登电桥原理可知，这时读数ε就不再受温度变化的影响，故R 2就叫做补偿片。 3. 横向效应 应变片是沿着长度方向工作的，当垂直于长度的方向有变形时，也会使应变片输出读数，从而引起误差，这种现象叫做横向效应。产生横向效应的原因，是因为应变片系由许多金属丝并联而成的。在并联处，也就是沿横向也出现了“工作段”。 横向效应越小越好，但不可能全无。在精密的测量中，要根据应变片的横向效应系数，用指定的公式对读数进行修正。 4. 应变电桥 应变电桥有半桥接法和全桥接法两种。当用两个贴在测点上的应变片代替电桥上的两个桥臂，另两个桥臂由仪器内部的固定电阻来担任时，称为半桥接法。当贴在四个测点上的应变片，组成测量电桥时，称为全桥接法。 )(4 43211εεεε-+-=?k E U BD （5-9) 上式表明，由应变片感受到的)(4321εεεε-+-，通过电桥可以线性地转变为电压的变化BD U ?。只要对BD U ?进行标定，再将电压量转换成应变，就可以用仪表指示出所测定的)(4321εεεε-+-，即： 1234r εεεεε=-+- （5-10) 式中r ε为应变仪读数。 5. 应变片和应变花 (1)在单向应力场中，可贴一片应变片。应变片的长度方向与应力方向一致。可用单向拉压胡克定律求出应力，即σ=Eε。 (2)在平面应力场中，若主应力方向已知，可贴两片应变片，分别与两个主应力方向重图5.12 惠斯登电桥 B A U BD
实验5静态电阻应变仪的使用与桥路连 接
实验静态电阻应变仪的使用与桥路连接 一、实验目的 1．掌握在静载荷下，使用静态电阻应变仪单点应变和多点应变测量的方法。 2．熟悉电阻应变片半桥、全桥的接线方法并测定等强度梁逐级加载的应变值。 二、试验设备及仪器 1．等强度梁 2．静态电阻应变仪 3．数字万用表、游表卡尺 三、实验原理 L等强度梁的应力 等强度梁如图3—1所示，其截面为矩形；高为A；宽度6，随J的变化而变化，有效长度段的斜率为tga
h——等强度梁截面高度； 在等强度梁的上表面粘贴纵向电阻应变片，用电阻应仪可以测得在外力户作用下的应变值‘，根据虎克定律可得到应力实验值，即可将实验测得的应力值实与理论应力值dg加以比较分析。 四、电阻应变法 电阻应变法测量主要由电阻应变片和电阻应变仪组成。 1，电阻应变片 电阻应变片(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状， 并用胶水粘在两层绝缘薄片中制成的，如图2—1所示。栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。 实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变片。当该部位沿应变片L方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变化。 其中 R——应变片的初始电阻值； ΔR——应变片电阻变化值；
K——应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化。由制造厂家抽 样标定给出的，一般K值在2．0左右。 2．电阻应变仪 由电阻应变片将构件应变‘转换成电阻片的电阻变化AR，而应变片所产生的电阻变化是很微小的。通常用惠斯顿电桥方法来测量，如图3—2所示。电阻构成电桥的四个桥壁。在对角节点AC上接上电桥工作电压正，另一对角点BD为电桥输出端，输出端电压Ueo。当四个桥臂上电阻值满足一定关系时，电桥输出电压为零，此时，称电桥平衡。由电工原理可知，电桥的平衡条件为 (3-4) 若电桥的四个桥臂为粘贴在构件上的四个应变 片，其初始电阻都相等，即R1 ,R2 ,R3和R4构件受力前，电桥保持平衡，即U BD。构件受力后，应变片各自受到应变后分别有微小电阻 变化ΔR1 ,ΔR2 ,ΔR3和ΔR4这时，电桥的输出电压将有增量ΔU BD，即
电阻知识简介及分类
电阻知识简介及分类 概述 电阻的英文名称为resistance，通常缩写为R，它是导 体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆 定律指出电压电流和电阻三者之间的关系为I=U/R，亦即R =U/I。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”来表示。 电阻的单位欧姆有这样的定义：导体上加上一伏特电压时， 产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电 流流过。事实上，“电阻”说的是一种性质，而通常在电子 产品中所指的电阻，是指电阻器这样一种元件。师傅对徒弟 说：“找一个100欧的电阻来！”，指的就是一个“电阻值” 为100欧姆的电阻器，欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常 用单位还有千欧(kΩ)，兆欧(MΩ)。 电阻器是电气、电子设备中用得最多的基本元件之一。主要用于控制和调节电路中的电流和电压，或用作消耗电能的负载。 分类 电阻器有不同的分类方法。按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型；按功率分，有、、、、1W、2W等额定功率的电阻；按电阻值的精确度分，有精确度为± 5%、± 10%、± 20%等的普通电阻，还有精确度为± 0.1%、± 0.2%、± 0.5%、± l%和± 2%等的精密电阻。电阻的类别可以通过外观的标记识别。 电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有RT型碳膜电阻、RJ型金属膜电阻、RX型线绕电阻，还
有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律，第一个字母R代表电阻；第二个字母的意义是：T－碳膜，J－金属，X－线绕，这些符号是汉语拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是RT型的。而红颜色的电阻，是RJ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。为什么呢？这涉及到产品成本的问题，因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好，但制造成本也高，而碳膜电阻特别价廉，而且能满足民用产品要求。 电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。当然在一些微型产品中，会用到1/16瓦的电阻，它的个头小多了。再者就是微型片状电阻，它是贴片元件家族的一员，以前多见于进口微型产品中，现在电子爱好者也可以买到了国产产品用来制作小型电子装置。 系统介绍 固定电阻 (1) 符号 (2) 电阻器型号命名方法 电阻器的型号命名方法根据GB2471-81，见表B301。 表B301电阻器型号的命名方法 第一部分：主称第二部分：材料第三部分：特征 第四部分：序号符号意义符号意义符号电阻器电位器 R W 电阻器 电位器 T碳膜1普通普通对主称、材料相同， 仅性能指标尺寸大 小有区别，但基本不 影响互换使用的产 品，给同一序号；若 性能指标、尺寸大小 明显影响互换时，则 在序号后面用大写 字母作为区别代号。 H合成膜2普通普通 S有机实芯3超高频— N无机实芯4高阻— J金属膜5高温— Y氧化膜6—— C沉积膜7精密精密 I玻璃釉膜8高压特殊函数 P硼酸膜9特殊特殊 U硅酸膜G高功率—
应变电测法和电阻应变仪的使用方法 电阻应变仪是电测实验应力分析中,通过粘贴于结构构件上的应变计测量构件应变的专用仪器。实验室当前使用的两种型号的电阻应变仪均是自动平衡的数字应变仪，单台应变仪一批次最多可以接入12枚粘贴于构件上的应变计,俗称有12个测量通道。 在材料力学实验中有9项实验分别用到电阻应变仪，它们是弯曲正应力实验；电测法测扭转切变模量G实验；扭弯组合变形主应力测定和内力素分离实验；压杆临界压力测定实验；动应力和冲击应力实验；4项创新实验：两种不同材料组成的胶接叠梁实验，预应力提高结构承载能力实验；构件在内压、弯曲、轴力联合作用下E，μ测定和内力分离实验；双肢压杆实验。因此要求同学能正确掌握电阻应变仪的接线（组桥）和使用方法，它对高质量完成实验是非常重要的。 使用电阻应变仪进行电测应力分析实验的几点共性的规定 1、实验室所有电测构件上应变计的引线均用不同颜色的导线以区分应变计的贴 片位置和方向，在把它们接到电阻应变仪不同通道（有1，2，3…12共12 个通道）接线排上时，一定要记录该通道所测应变是代表哪一点哪一方向的应变。 2、在进行静态多点应变测量（加一级载荷同时测量2个测点以上的应变）时， 所有测点测量片的两根引线均接到应变仪不同通道接线排上的A,B接线柱上，温度补偿片单独接到应变仪最左边无测点通道号的公共补偿接线柱上。 3、多点应变测量接线时应遵循由上而下，同一高度的两枚应变计则先前而后， 有环轴向应变计的先环向后轴向的原则，分别按顺序接到应变仪的1，2 (12) 通道上。这样便于在测量过程中及时进行比较及时纠正错误。 4、单点应变测量时，随便接到哪一个通道均可，测量片接A,B桥臂，补偿片接 B,C桥臂。 5、粘贴于不同教学构件上的应变计灵敏系数可能不同，测量前均要对使用的应 变仪进行灵敏系数设定（设定方法见应变仪具体介绍）。 6、所有接上应变计导线的接线柱必须拧紧，测量过程中不允许拉动导线，因是 电阻变化转变成应变的测量，任何松懈的接线和测量中拉动导线都会引起接触电阻的变化，造成应变读数的变动。 应变电测实验过程中的注意事项 （1）所有应变电测的教学试件上均有编号，并用标签标出试样尺寸，材料常数E，μ，应变计的灵敏系数k，以及载荷等有关参数，必需作记 录。 （2）实验数据必需经指导老师审查、签字并连同实验报告一起交回实验室。 （3）实验时不得用手及工具剥开应变计的密封胶。 （4）实验完毕应卸下导线，卸去载荷关闭加载台和应变仪的电源，并使实验现场恢复原状。
电阻基础知识 电阻” 导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R 表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Ω、kΩ、MΩ 表示。 一、电阻的型号命名方法 国产电阻器的型号由四部分组成（不适用敏感电阻） 第一部分：主称，用字母表示，表示产品的名字。如R 表示电阻，W 表示电位器。 第二部分：材料，用字母表示，表示电阻体用什么材料组成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。 第三部分：分类，一般用数字表示，个别类型用字母表示，表示产品属于什么类型。1-普通、2-普通、3-超高频、4-高阻、5-高温、6- 精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。 第四部分：序号，用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外型尺寸和性能指标等。例如：R T 1 1 型普通碳膜电阻a1} 二、电阻器的分类 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。 三、主要特性参数 1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。 2、允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。 允许误差与精度等级对应关系如下：±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级 3、额定功率：在正常的大气压力90-106.6KPa 及环境温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。
XL2102系列动态电阻应变仪一、概述 在研究结构或材料的应力时，不可避免的要使用到电阻应变仪。电阻应变仪是测量结构及材料在载荷作用下变形的应力分析仪器。使用应变仪将被测应变（一般几个微应变至几千微应变之间）转换成电阻率变化进行测量，最后用应变的标度显示出来。 应变仪按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。其中静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。 静态电阻应变仪用电学方法测量不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变，测量应变频率范围10Hz 以内的静载应变。 动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变, 其工作频率一般在10kHz 以下。 超动态电阻应变仪多应用于测量爆炸，高速冲击等瞬态应变测量, 其工作频率一般在10kHz 以上。 动静态电阻应变仪实质上还是一款静态应变仪，只是兼做较低频率的单点动态应变测量，测量应变一般是静态或频率在200Hz 以内的动态应变。 二、电阻应变仪基本工作原理 电阻应变片作为电阻应变仪使用的测量用敏感元件，本身就是一个电阻式传感器，以本身的电阻变化来反映需要测量的机械应变，然后通过应变仪以应变大小的电信号显示出来。 电阻应变仪的基本电路包括电桥电路、放大器、功率放大器、低通滤波器和稳压电源等电路。应变仪的功能：1）将应变片引进的相对电阻变化准确的变成电信号；2）将电信号进行放大；3）将放大后的电信号按应变量显示或指示出来。
动态应变仪电路组成及使用以我公司生产的XL2102系列动态电阻应变仪中XL2102A 动态电阻应变仪为例进行介绍。 动态应变仪由测量电桥、标定电路、放大器、滤波器等基本电路组成。 三、XL2102A 动态电阻应变仪介绍 3.1 XL2102A动态应变仪性能特点 XL 2102A型动态电阻应变仪采用MCU 控制桥路自动平衡，调零精度高，重复性好，可实现零点永久保存；四档直流供桥电压，测量范围宽、频响高。 XL2102A 型动态应变仪可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的应力分析。配接压力、拉力、扭矩、位移和温度传感器，可对上述物理量进行测试。在材料研究、机械制造、水利工程、铁路运输、土木建筑及船舶制造等行业得到了广泛应用。 1. 数字化智能设计，操作简单，使用方便 2. 测量通道可选4、6、8路，多通道组合式铝合金框架结构 3. 按键自动平衡，精确调零，掉电后自动保持平衡值 4. 内置高精度放大器、A/D转换器等优选电路，工作稳定可靠 5. 测量电桥接线端子为台湾町洋公司出品，经久耐用，耐磨损 3.2 XL2102A动态应变仪结构组成 3.2.1 XL2102A动态应变仪系统组成 XL2102A 动态应变仪由测量电桥盒、标定电路、放大电路、低通滤波电路、桥路平衡电路、显示电路、过荷指示电路及供电电源等电路组成。
电阻知识及分类
电阻知识及分类 概述 电阻的英文名称为resistance， 通常缩写为R，它是导体的一种基本 性质，与导体的尺寸、材料、温度有 关。欧姆定律指出电压电流和电阻三 者之间的关系为I=U/R，亦即R =U/I。电阻的基本单位是欧姆，用希 腊字母“Ω”来表示。电阻的单位欧姆 有这样的定义：导体上加上一伏特电压时，产生一安培电流所对应的阻值。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。事实上，“电阻”说的是一种性质，而通常在电子产品中所指的电阻，是指电阻器这样一种元件。“找一个100欧的电阻来！”，指的就是一个“电阻值”为100欧姆的电阻器，欧姆常简称为欧，单位为欧姆Ω、千欧KΩ、兆欧MΩ。 电阻器是电气、电子设备中用得最多的基本元件之一。主要用于控制和调节电路中的电流和电压，或用作消耗电能的负载。
电阻器的分 类 电阻器有不同的分类方法。 1、按材料分，有碳膜电阻、水泥电阻、合成 碳膜电阻器、金属膜电阻和线绕电阻化学 沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氧 化膜电阻器。等不同类型； 2、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、 有机合成实心碳质电阻器。 3、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕 电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电 阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、 光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、 湿敏电阻器。 ５、按功率分，有、、、、1W、2W等额定功率的电阻；按电阻值的精确度分，有精确度为± 5%、± 10%、± 20%等的普通电阻，还有精确度为± 0.1%、± 0.2%、± 0.5%、±
l%和± 2%等的精密电阻。电阻的类别可以通过外观的标记识别。 电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。在电子产品中，以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类，但常用、常见的有RT型碳膜电阻、RJ型金属膜电阻、RX型线绕电阻，还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律，第一个字母R代表电阻；第二个字母的意义是：T－碳膜，J－金属，X－线绕，这些符号是汉语拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中，常可以看到外表涂覆绿漆的电阻，那就是RT型的。而红颜色的电阻，是RJ型的。一般老式电子产品中，以绿色的电阻居多。为什么呢？这涉及到产品成本的问题，因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好，但制造成本也高，而碳膜电阻特别价廉，而且能满足民用产品要求。 电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦
LK2107A型超动态应变仪使用说明书
目录 概述 性能特点----------------------------------3主要技术指标--- ------------------------3前面板说明-------------------------------4后面板示意-------------------------------4组成及结构 LK2107A测试示意图------------------5使用及维护 使用方法----------------------------------5使用注意事项----------------------------7维护----------------------------------------9保修事项 保修----------------------------------------9附录 附件清单----------------------------------9联系地址----------------------------------9 概述
LK2107A系列超动态电阻应变仪是秦皇岛龙科测控技术有限公司生产的，可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的应力分析。配接压力、拉力、扭矩、位移和温度传感器，对上述物理量进行测试。因此该系列仪器在材料研究、机械制造、水利工程、铁路运输、土木建筑及船舶制造等行业得到了广泛应用。 LK2107A系列超动态电阻应变仪(WWW#LKCKJS#COM)采用专有电路进行精心设计，自动桥路平衡，因而平衡精度高，零点稳定性好，深受用户喜爱。采用MCU控制桥路自动平衡，调零精度高,重复性好，可实现零点长时间保存；同时因配四档可调桥压，测量范围宽、频响高。因此LK2107A型超动态应变仪可广泛应用于各类超动态应变测试。 性能特点 1、数字化智能设计，操作简单，使用方便 2、测量通道可选4、6、8路，多通道组合式结构 3、按键自动平衡，精确调零，掉电后自动保持平衡值 4、内置高精度放大器、A/D转换器等优选电路，工作稳定可靠 主要技术指标 1、通道数：标准配置8路（可选2-6路） 2、适用桥路电阻：120Ω~1KΩ 3、供桥电压：2V、4V、6V、10V(电流30mA) 4、应变系数：K=2.00 5、电桥平衡范围：±1%×R（R——使用桥路电阻) 微调范围：±100με 6、平衡方式：自动平衡，平衡值自动保持 7、输入阻抗：大于100MΩ 8、灵敏度：1v/1000με（2V桥压） 9、非线性：小于0.1% 10、增益：20、40、100、200、400、1000；误差±0.5% 11、稳定性：零点漂移＜1μV/℃\0.5%F.S/4小时;灵敏度变化＜±0.1%/4小时 12、共模抑制比：大于100dB 13、频响：DC~2.5MHz(-3dB±1dB) 14、低通滤波(Hz)(-3dB±1dB)：6档50k、100k、300k、500k、1M 、F 15、信噪比：大于50dB 16、校准值：1kμε、2kμε、5kμε、10kμε、20kμε（±0.5%) 17、输出：±10V0-P (电流10mA) 18、电源：A C220V(±10%)50H z(±1H z) 19、工作环境：温度0~40℃；湿度30%~90%（不结露） 20、外形尺寸(mm): 420×375×175（宽×深×高）（8通道） 21、功耗：约35W 22、重量：~11Kg
连云港连云港大港中等专业学校教案 教师姓名授课班级课程名称电子电工授课日期第周年月日授课时数2学时授课章节 名称 电阻器知识简介 教学目标1、知识目标：电阻器的结构和特性 2、能力目标：电阻器的质量判别 3、情感目标：提高学生对本课程的学习兴趣，增强自信心 教学重点及难点教学重点：电阻器的质量判别教学难点：电阻器的标志方法 教具及教学方 法教具：电脑、投影仪 教学方法：演示法、讲解法 课堂教学设计 电阻器知识简介 导入： 任务一、电阻器的概述理论知识： 简介 电阻知识简介及分类概述备注课题 讲授
电阻的英文名称为resistance，通常缩写为 R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、 材料、温度有关。 欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常用单 位还有千欧(kΩ)，兆欧(MΩ)。 电阻器是电气、电子设备中用得最多的基 本元件之一。主要用于控制和调节电路中的电 流和电压，或用作消耗电能的负载。 分类 电阻器有不同的分类方法。 电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电 阻，特种电阻。 固定电阻 (1) 符号 (2) 电阻器型号命名方法 电阻器的型号命名方法根据GB2471-81，见表B301。 表B301电阻器型号的命名方法 第一部分：主称第二部分：材料第三部分：特征 第四部分：序号符号意义符号意义符号电阻器电位器 R电阻器T碳膜1普通普通对主称、材料相 同，仅性能指标 H合成膜2普通普通 检查完成 任务情况 巡视辅导
W 电位器 S 有机实芯 3 超高频 — 尺寸大小有区别，但基本不影响互换使用的产品，给同一序号；若性能指标、尺寸大小明显影响互换时，则在序号后面用大写字 母作为区别代号。 N 无机实芯 4 高阻 — J 金属膜 5 高温 — Y 氧化膜 6 — — C 沉积膜 7 精密 精密 I 玻璃釉膜 8 高压 特殊函数 P 硼酸膜 9 特殊 特殊 U 硅酸膜 G 高功率 — X 线绕 T 可调 — M 压敏 W — 微调 G 光敏 D — 多圈 R 热敏 B 温度补偿 用 — C 温度测量用 — P 旁热式 — W 稳压式 — Z 正温度系数 — (3) 电阻值的标识 例如：按部颁标准规定，电阻值的标称值应为表B302所列数字的10n 倍，其中，n 为正整数、负整数或零。 精密金属膜电阻器 R J 7 3 第四部分：序号 第三部分：类别(精密) 第二部分：材料(金属膜) 第一部分：主称(电阻器) 表B302电阻器(电位器、电阻器)标称系列及误差表