材料力学：补充：电测法的基本原理
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材料力学电测实验部分
将减小，可见电阻值随变形而发生变化。由实验可知，
当变形在一定范内，线应变与电阻变化率之间存在线性
关系。即：
Rl Rl
KK片
4.应变仪电桥的工作原理
目前的应变仪均采用惠斯通电桥电路测量应变片的阻值变化。 四臂电桥如图所示：
UBD ＝ E4K(1234)
式中： 1、2、3、4 分别代表 R1、R2、R3、R4四个应变片所感 受的应变值，我们称此式为电桥的 加减特性。
型号、精度、量程等，并画出实验装置简图; •实验原理简述; •实验内容及步骤; •原始实验数据：包括所用材料的力学性能指标，如：
材料名称及牌号、弹性模量E。机、仪器的量 程，加载速度、应变仪的灵敏系数、电阻片的 灵敏系数、试样的几何尺寸等; •实验数据的处理：实验数据应列表和以曲线形式给 出，注明测量单位，给出最终实验结果。对结 果应定性分析实验误差，分析主要误差来源;
h/4 h/2 实验曲线
思考题
1、用梁上表面1，2两枚电阻片组成半桥测量会 得到什么结果，为什么？
2、用1，9两枚电阻片组成对臂测量时测量结果 如何，为什么？
3、如果载荷P与矩形梁的中性轴不垂直时，对 测量结果有什么影响，如何利用组桥方法来 消除这种影响。
参考数据表格
组测 桥量 方点 式号
1
2
3 单 臂4 测 量5
单臂（¼ 桥）测量
在AB桥臂上接入工作片，BC桥臂上接入补偿片，温度影响将 互相抵消。
UBD ＝ E4K(124)
1＝ T
＝
2
T
3＝4＝0
UBD＝
EK 4
半桥测量
在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。
UBD ＝ E4K(1234)
电测法的原理及应用
电测法的原理及应用1. 电测法的概述电测法（Electrical Measurement）是一种用电流、电压或电阻等电学参数来对物体进行测量的技术方法。
它广泛应用于科学研究、工程技术和工业生产等领域，以实现对物体电性质、电特性和电参数的测量、分析和控制。
2. 电测法的原理电测法主要基于以下几个原理进行测量：2.1 电流测量原理电测法通过测量电流来了解物体的电性质。
电流测量可以通过感应法、位移法、霍尔元件和锁相放大器等方式进行。
2.2 电压测量原理电压测量是电测法中常用的测量方法之一。
电压测量可以通过电压表、差动放大器和信号调理电路等设备进行。
2.3 电阻测量原理电阻测量通过测量电阻来判断物体的电导率和电阻率等电学特性。
电阻测量可以通过电桥、电阻表和四引线阻抗测量等方法进行。
2.4 电导测量原理电导测量是衡量物体导电性能的常用方法之一。
电导测量可以通过电导计和电流源等设备进行。
3. 电测法的应用3.1 科学研究领域•在物理学领域，电测法用于测量材料的电导率、磁性和热性等特性。
•在化学科学领域，电测法用于测量化学反应在不同电位下的反应速率和电化学性质。
•在生物医学领域，电测法用于测量人体的生物电信号，如心电图、脑电图和肌电图等。
3.2 工程技术领域•在电力系统中，电测法用于测量电网电流和电压，以实现对电网的监测和控制。
•在电子电路领域，电测法用于测量电路的电压、电流和功率等电参数，以验证电路的性能和正确性。
•在通信领域，电测法用于测量信号的幅度、频率和相位等特性，以实现对通信设备的调试和维护。
3.3 工业生产领域•在能源行业，电测法用于测量石油、天然气和水的电导率和电阻率等参数，以实现对资源的开发和利用。
•在材料加工领域，电测法用于测量材料的电导率、电阻率和磁化率等特性，以实现对材料加工过程的监测和控制。
•在制造业中，电测法用于测量产品的电气性能和安全性能，以确保产品符合相关的标准和要求。
4. 总结电测法作为一种电学测量技术，具有广泛的应用领域和重要的意义。
电测法的基本原理
R1 + ∆R1 R4 + ∆R4 )−( ) E （式 7） R1 + R2 + ∆R1 + ∆R2 R3 + R4 + ∆R3 + ∆R4
由式 6 和式 7 可以解出电桥电压的变化量 ∆U DB ，当 ∆R / R << 1 ， ∆U DB 可简化为
∆U DB =
∆R3 ∆R ∆R2 ∆R a b ( 1− )E − ( 4 − )E 2 2 R2 R3 (1 + a ) R1 (1 + b) R4
∆U DB =
E EK ∆R1 / R1 = ε1 4 4
( 图2)
R4
2.
半桥测量 电桥中相邻两个桥臂参与机械变形的电阻片(R1.R2)，其它两个桥
臂 不 参 加 机 械 变 形 ( 如 图 3) ， 这 时 电 桥 输 出 电 压 为 ：
∆U DB =
E ∆R1 ∆R2 EK ( − )= (ε 1 − ε 2 ) 4 R1 R2 4
电阻仪是测量应变的专用仪器， 电阻仪的输出电压 U DB 是用应变值 ε 仪 直接显示的。 与电阻片的灵敏系数 K 相对应，电阻仪也有一个灵敏系数 Κ 仪 ，当 Κ 仪 ＝K 时， ε 仪 ＝ ε 即电阻仪的读数 ε 仪 值不必修正，否则，需要按下式进行修正。
Κ 仪 ε 仪 = Kε
梁上由抽样标定测得，标定梁为纯弯曲梁或等强度梁。对于电阻片来说，式 5 可写成
∆R = kε R
式中 k 为电阻应变片的灵敏系数。 k 值在电阻应变片出厂时由厂方标明， k 值一般为 2.0 左右。
二、
测量电路及其工作原理
1. 测量电路 测量电路的作用是将电阻片感受的电阻变化率 ∆R / R 变换成电压变化输出，再 经放大电路放大。测量电路有多种，最常使用的就是惠斯登电桥电路，它有四个桥 臂 R1，R2，R3，R4 顺序地接在 A，B，C，D 之间（如下图） 。电桥的对角点 AC 接 电源 E，另一对角 BD 为电桥的输出端，其输出电压为 UDB ，可证明输出电压：
材料力学-电测实验
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河南理工大学土木工程学院 力学实验中心
电测实验
电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量，通
过敏感元件感受下来并转换成电量，然后通过专门的应变测量设备 进行测量的一种实验方法。
应变信号
传感器 电信号
电容传感器 电感传感器 电阻传感器 显示系统
测量系统
应变信号
电测实验
二、工作原理
固定端 扇形加力架
450 应变花
450 应变花
材料力学组合实验台
弯扭结构组件
电测实验
三、实验材料 实验材料，如下图所示：
l1
A
B
A
l2
P
弯扭组件及应力状态图
组桥方式
电测实验
四、实验步骤及注意事项 试件准备：游标卡尺测量加力架的长度 l 2 、应变片到加力架的距 离
l1 。
试验机准备：1、预载，钢丝绳松弛状态下，将测力仪初始读数调成
B 和厚度 t
，计算试件
，根据测点情况选择合适的桥路；3、调零，在测量仪显示读数为零
时，将应变仪各测点的读数调为零；4、加载；顺时针缓慢转动手轮
加载，力每增加 1KN ，记一个应变值，最终载荷为 4 KN ；5、数据 处理 ；6、卸载 。
E
电测实验
五、实验结果处理
1、由载荷增量 P 计算应力增量
1
电阻应变片工作原理 机械量 电阻丝 电量 设一根金属电阻丝
L D
L R ln R ln ln l ln A A dR d dL dA dA dD dL 2 2 2 R L A A D L
dR d dL dA d (1 2 ) R L A
河南理工大学土木工程学院 力学实验中心
电测实验
电测法就是将物理量、力学量、机械量等非电量，通
过敏感元件感受下来并转换成电量，然后通过专门的应变测量设备 进行测量的一种实验方法。
应变信号
传感器 电信号
电容传感器 电感传感器 电阻传感器 显示系统
测量系统
应变信号
电测实验
二、工作原理
固定端 扇形加力架
450 应变花
450 应变花
材料力学组合实验台
弯扭结构组件
电测实验
三、实验材料 实验材料，如下图所示：
l1
A
B
A
l2
P
弯扭组件及应力状态图
组桥方式
电测实验
四、实验步骤及注意事项 试件准备：游标卡尺测量加力架的长度 l 2 、应变片到加力架的距 离
l1 。
试验机准备：1、预载，钢丝绳松弛状态下，将测力仪初始读数调成
B 和厚度 t
，计算试件
，根据测点情况选择合适的桥路；3、调零，在测量仪显示读数为零
时，将应变仪各测点的读数调为零；4、加载；顺时针缓慢转动手轮
加载，力每增加 1KN ，记一个应变值，最终载荷为 4 KN ；5、数据 处理 ；6、卸载 。
E
电测实验
五、实验结果处理
1、由载荷增量 P 计算应力增量
1
电阻应变片工作原理 机械量 电阻丝 电量 设一根金属电阻丝
L D
L R ln R ln ln l ln A A dR d dL dA dA dD dL 2 2 2 R L A A D L
dR d dL dA d (1 2 ) R L A
第三节电测法原理哈工程材料力学实验
应变计及其转换原理
二、电阻应变计的分类
金属丝式 根据敏感栅 制作方法 金属电阻 应变计 根据敏 感栅所 用材料 单轴应变计 根据敏感栅 结构形式 应变花（多轴应变计） 半导体应变计 丝绕式 短接式
应变计
金属箔式应变计
应变计及其转换原理
三、电阻应变计的转换原理
• 试验时，用专用胶水将应变片粘贴在构件表面需要测定 应变的部位，并使应变片的纵向沿需测定应变的方向。 这样，当该处沿此方向产生应变时，应变片也产生同样 的应变，敏感栅的电阻就由初始值R变为R+R。
电测法基本原理
电测法基本原理
• 应变计电测技术—— 是一种确定构件表面应力
状态的实验应力分析方法。
被测构件 应变片 测量电路 放大线路
电阻应变片量测过程示意
显示记录器
测量原理—— 测量过程中，将应变计（或称应变片）
粘贴在构件的被测点上，构件受力变形时，应变计随构件一 起变形，于是电阻值产生相应的变化，但这一阻值的变化是 及其微小的，需要通过电子测量线路进行电量变换并放大， 由指示或记录仪表进行量测记录；或输入计算机进行数据处 理，从而得到所需要的应变或应力值。
电测法基本原理
• 应变计电测技术主要优点
1 应变计尺寸小、重量轻。一般对构件的工作状态和应力分布影响很小。 2 测量灵敏度高、精度高、量程大。应变最小分辨率可达1微应变（με）， 一般应变片的测量范围可达±20000 με。
3 应用范围广。目前已成为水利、土建、机械、石油、船舶、宇航等各部门进 行实验研究的重要手段。
B
R1 A R3 D UAC R4 R2 C
UBD
半桥测量——电桥的两个桥臂AB 和BC上均接工作应变计。
电测法测t型杆件弯矩
电测法测t型杆件弯矩电测法测t型杆件弯矩1. 引言在工程领域，弯矩是一个十分重要的物理量，它描述了杆件受力情况下的弯曲程度。
而准确地测量和估算杆件的弯矩对于确保结构的安全和可靠性至关重要。
其中，电测法作为一种常见和有效的测量方法被广泛应用于测量杆件的弯矩。
本文将深入探讨电测法测量t型杆件弯矩的原理、方法和应用，并就个人见解加以阐述。
2. 电测法的基本原理电测法是通过测量杆件上产生的电压或电流来推导出杆件悬臂端点的弯矩。
根据悬臂梁的受力原理，在杆件受力时，悬臂端点会发生弯曲，因而产生变形。
这种变形会引起电阻值或感应电流的变化，通过测量这种变化可以推导出杆件受到的弯矩。
3. 电测法测量t型杆件弯矩的方法在实际应用中，电测法常常通过悬臂长度上的应变片传感器来实现。
应变片是一种能够精确测量悬臂端点变形的传感器。
当杆件受到弯矩作用时，应变片会产生电压变化，并通过电路传递给测量仪器。
通过调整电流和电压的测量值，可以得出杆件悬臂端点受到的弯矩。
4. 电测法测量t型杆件弯矩的应用电测法广泛应用于各个领域，特别适用于材料力学和结构工程中。
在材料力学中，电测法能够精确测量杆件的弯曲性能，为材料的研究提供了重要依据。
在结构工程中，电测法可用于测量桥梁、建筑物等结构的受力情况，及时监测结构的健康状况，确保结构的使用安全和使用寿命。
5. 个人观点和理解电测法作为一种精确测量杆件弯矩的方法，在工程领域具有广泛的应用前景。
在我的理解中，我认为电测法的核心原理是通过测量杆件产生的电压或电流来间接推导其弯矩。
这种非接触式的测量方法不仅可以提高测量的精确性，还能够避免对杆件的额外影响。
电测法还具有实时监测的能力，可以及时检测到结构变形情况，从而有效预防事故的发生。
6. 总结与回顾通过本文对电测法测量t型杆件弯矩的深入讨论，我们了解到了这一测量方法的基本原理、方法和应用领域。
电测法作为一种常用且有效的测量方法，为我们提供了一个非接触式、精确且实时的测量方案。
电测法的基本原理
工程力学实验指导书提高部分实验分析南京航空航天大学金城学院目录一、动应力测定试验二、叠梁应力、应变测定实验三、复合梁应力、应变测定实验四、压杆稳定实验五、大柔度稳定性实验六、弯曲疲劳试验（示范）一、 动应力测定实验（一） 实验目的1、 了解测量动应变的测量方法，测定简支梁的动应力。
2、 掌握动态应变仪的基本原理与使用方法；（二） 实验设备1、 弯扭组合实验装置WNG-1；2、 DH —5922 动态应变测试仪；（三） 原理及方法结构在承受动载作用或强迫振动时，结构上各点的应变随时间改变而变化，相应的，各点的应力也随时间改变而改变。
这种应变成为动应变，相应的应力称为动应力。
为了测量动应力d σ，通常测出动应变d ε然后通过d d E εσ⋅=得出动应力。
在电阻应变测量中，动态应变测量与静态应变测量不同。
静态应变不随时间变化，可以直接读取或将数据打印出来。
而动态应变随时间改变而发生变化，必须通过记录仪器进行实时记录或存储，然后进行信号处理。
动态应变不但要测量其应变幅值，还要测量其随时间的变化规律，或者测量其变化频率。
不失真地记录动态应变是保证测量精度的基础。
在电阻应变测量技术中，动态应变与静态应变的测量原理是基本相同的，只是测量系统有差异。
由于被测应变的频率不同，各种动态应变记录仪器的频率适用范围都有限制，因此应根据动应变频率范围选择合适的仪器，除此之外还需考虑仪器之间的阻抗匹配以及数据处理方式。
目前，在一般的动态应变测量中，光线示波器和磁带记录仪正逐渐被与计算机相联系的动态应变测试系统所代替。
本试验采用DH5922动态应变测试仪，其试验装置示意图如图6.1所示。
它是由加载装置、动态应变测试系统以及计算机三部分组成。
其中加载装置为一个简支梁中间安装一个带有偏心质量块的可调速小马达，在梁靠近中心位置上下表面上粘贴应变片，组成半桥测量桥路。
当启动马达时，由于偏心质量块的旋转所产生的离心力作用，使简支梁发生振动，在梁的垂直方向上产生了一个按正弦规律变化的周期性动载荷。
14电测法简介
主方向为 45
1 3 max
1 3
1 1 T
3
4
0
2
3
T
1
T
R
1
2
3
4
21
1
1
E
1
1
E
max
max
E
2 1
R
T
T
T
R2 45
T
R1
45
R1
R2
max
R3
R4
二、电子测量仪器及其原理 1. 电子测量仪器 电阻应变仪（简称应变仪）， 用来测量电阻应变片应变的专用电 子仪器，其基本测试电路为惠斯登电桥（简称电桥）。
U
2. 惠斯登电桥的工作原理
电桥四个桥臂的电阻分别为R1、R2、R3 与 R4；A 与 C 为电桥的输入端，接电源，输 入电压为U ；B 与 D 为电桥的输出端，接 仪表，其输出电压则为
4
由于 KU / 4 为常数，故可以将电阻应变
U
仪的输出按照应变来标定，从而直接得
到应变仪的读数应变：
R
4U KU
1 2
3 4
R
4U KU
1 2
3 4
3. 惠斯登电桥的基本特性
1）应变仪的读数应变等于电桥四个桥 臂上应变片实际感受应变的线性叠加，
其中，相邻桥臂的应变异号，相对桥臂
U
的应变同号，即
R 1 2 3 4 2M
M
EWz 2
R
R1
R4
[例2] 用电测法测定图示纯弯曲梁所受弯矩 M。试确定测试方案，
并给出弯矩 M 与应变仪读数应变 R 之间的关系。已知材料的弹性
模量为E ；梁的抗弯截面系数为Wz 。
材料力学实验(6)
第三章基本实验部分§3－1 拉伸实验一、目的1、测定低碳钢的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率ψ；2、测定铸铁的强度极限σb；3、观察拉伸过程中的各种现象（屈服、强化、颈缩、断裂特征等），并绘制拉伸图（P－ΔL 曲线）；4、比较塑性材料和脆性材料力学性质特点。
二、原理将划好刻度线的标准试件，安装于万能试验机的上下夹头内。
开启试验机，由于油压作用，便带动活动平台上升。
因下夹头和蜗杆相连，一般固定不动。
上夹头在活动平台里，当活动平台上升时，试件便受到拉力作用，产生拉伸变形。
变形的大小可由滚筒或引伸仪测得，力的大小通过指针直接从测力度盘读出，P-ΔL曲线可以从自动绘图器上得到。
低碳钢是典型的塑性材料，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。
用试验机的自动绘图器绘出低碳钢和铸铁的拉伸图（如图3-1）。
对于低碳钢试件，在比例极限内，力与变形成线性关系，拉伸图上是一段斜直线（试件开始受力时，头部在夹头内有一点点滑动，故拉伸图最初一段是曲线）。
低碳钢的屈服阶段在试验机上表现为测力指针来回摆动，而拉伸图上则绘出一段锯齿形线，出现上下两个屈服荷载。
对应于B′点的为上屈服荷载。
上屈服荷载受试件变形速度和表面加工的影响，而下屈服荷载则比较稳定，所以工程上均以下屈服荷载作为计算材料的屈服极限。
屈服极限是材料力学性能的一个重要指标，确定Ps时，须缓慢而均匀地使试件变形，仔细观察。
(a)低碳钢拉伸图图3-1 (b)铸铁拉伸图试件拉伸达到最大荷载P b以前，在标距范围内的变形是均匀分布的。
从最大载荷开始便产生局部伸长的颈缩现象；这时截面急剧减小，继续拉伸所需的载荷也减小了。
试验时应把测力指针的副针（从动针）与主动针重合，一旦达到最大荷载时，主动针后退，而副针则停留在载荷最大的刻度上，副针指示的读数为最大载荷P b。
铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷P b，而突然发生断裂。
电法的原理
电法的原理
电法是一种测定电导率、电阻率和电极化率等电学参数的方法。
它基于材料的电导性差异以及电流通过物体时发生的电压变化。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 电导率的测定原理：通过施加电压，使电流通过待测物体，并测定电压与流经电流的比例关系，从而计算电导率。
电导率越高，电流通过物体时电压降低越小，反之则电压降低越大。
这是因为电流在电导率高的物质中传输更容易，电压降低更小。
2. 电阻率的测定原理：电阻率是电导率的倒数，可以通过电导率测定结果倒数求得。
电阻率反映了物质对电流通过的阻力大小，与物质本身的特性有关。
电阻率高的物质传导电流更困难。
3. 电极化率的测定原理：电极化是电流通过电解质溶液时产生的化学反应。
电极化率表示电极（特别是电极表面）在电解过程中被极化的能力。
电极化率的测定原理是通过施加电压，使电流通过电解质溶液，测量电压与流经电流的比例关系，从而计算电极化率。
电极化率与溶液中的电荷转移速度有关，高的电极化率意味着电极表面上的电荷转移速度较慢。
综上所述，电法的原理是基于电导性差异和电流通过物体时产生的电压变化，通过测量电压与流经电流的比例关系来计算电学参数。
其中包括电导率、电阻率和电极化率等参数的测定。