应变片介绍
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电阻应变片的原理及应用1. 电阻应变片的原理电阻应变片是一种常见的用于测量物体形变的传感器。
它利用了金属材料在受力后导电性能的变化,通过测量电阻的变化来间接测量物体的形变。
电阻应变片的原理基于金属材料的应变效应。
当金属受到外力作用时,其晶格结构会发生变化,从而使电阻发生变化。
这种应变效应被称为压阻效应。
电阻应变片通常采用金属箔片的形式,由特殊的合金材料制成。
当受到外力拉伸或压缩时,金属箔片会产生相应的应变,从而导致电阻值发生变化。
具体来说,电阻应变片通常由四个电阻元件组成,形成一个电桥电路。
两个电阻应变片被安装在测量物体上,分别受到压缩或拉伸的力。
另外两个电阻元件被用作参考电阻,保持恒定。
当物体受力时,电桥电路中的电阻发生变化,通过测量电桥的输出电压或电流变化,可以间接测量物体的形变。
2. 电阻应变片的应用电阻应变片的应用非常广泛,下面列举了几个常见的领域:•力学研究:电阻应变片常用于力学研究领域,用于测量材料的应力和应变。
通过将电阻应变片安装在试样上,可以实时监测试样在受力过程中的应变情况,从而分析材料的力学性质。
•工程结构监测:电阻应变片在工程结构监测中得到广泛应用。
例如,在桥梁、建筑物或机械设备中安装电阻应变片,可以实时监测结构的应变情况,及时发现结构的异常变形,提前采取相应的维修措施。
•汽车工业:在汽车工业中,电阻应变片被广泛应用于刹车系统、悬挂系统和发动机控制系统等。
通过测量车辆部件的应变情况,可以提高汽车的行驶安全性和性能。
•航空航天领域:电阻应变片在航空航天领域也有重要的应用。
例如,在飞机的机翼、机身和发动机上安装电阻应变片,可以实时监测结构的应变情况,确保飞机的结构安全可靠。
•医学领域:电阻应变片在医学领域也有一定的应用。
例如,在人工关节的研发和临床应用中,电阻应变片可以用于测量人工关节在运动过程中的应变,从而评估关节的性能和使用寿命。
以上只是电阻应变片应用的几个典型领域,实际上,在工业、科研和生活中都存在着很多其他的应用场景。
应变片测试原理及在实际工程中的应用引言:应变片是一种常见的测量应力和应变的传感器,广泛应用于各个领域的工程实践中。
本文将介绍应变片测试的基本原理,并探讨其在实际工程中的应用。
一、应变片测试的基本原理应变片是一种通过测量物体的表面应变来反映物体受力情况的传感器。
其基本原理是利用应变电阻效应,即当金属材料受到应变时,其电阻值也会相应发生变化。
应变片通常由金属材料制成,其表面涂覆有一层薄膜电阻材料,在应变作用下,电阻材料的电阻值会发生变化,通过测量电阻值的变化,可以计算出物体的应变量。
在实际应用中,应变片通常被粘贴或焊接在被测物体的表面上,当物体受到外界力的作用时,应变片也会发生相应的应变。
应变片上的电阻值变化可以通过电桥电路或其他测量电路进行检测和测量,从而得到物体的应变量。
根据测量电路的不同,可以获取不同类型的应变数据,如应变量、应力等。
二、应变片测试在实际工程中的应用1. 结构安全评估应变片测试在结构安全评估中起着重要作用。
通过在建筑物、桥梁、航空航天器等结构物上安装应变片,可以实时监测结构物的应变变化,以评估其安全性。
例如,在地震工程中,通过监测建筑物的应变变化,可以判断其在地震时的变形情况,从而提前采取相应的防护措施,保障人员的安全。
2. 材料研究与开发应变片测试在材料研究与开发领域也得到了广泛应用。
通过在材料表面贴附应变片,可以实时监测材料在不同应变条件下的性能变化。
例如,在新材料的研究过程中,可以通过应变片测试来评估材料的强度、刚度等力学性能,从而优化材料的配方和制备工艺。
3. 汽车工程应变片测试在汽车工程中也有重要应用。
通过在汽车车架、悬挂系统等关键部位安装应变片,可以实时监测汽车受力情况,评估车辆的安全性和舒适性。
例如,在汽车碰撞测试中,可以通过应变片测试来测量车身在碰撞过程中的应变量,从而评估车辆的结构强度和安全性能。
4. 电子设备制造应变片测试在电子设备制造中也得到了广泛应用。
通过在电子设备的印刷电路板上安装应变片,可以实时监测设备在工作过程中的应变变化,评估设备的稳定性和可靠性。
应变片常用形式应变片是一种用于测量物体变形的传感器,常用于工程领域中的应变测量。
应变片的常用形式有:电阻应变片、电容应变片、纤维光栅应变片和光纤布拉格光栅应变片等。
本文将对这些常用形式进行介绍和比较。
电阻应变片是最常见的一种应变片形式。
它通过利用电阻材料的电阻值随应变变化而发生改变的特性,来测量物体的应变。
电阻应变片通常由两层金属箔片和介电层构成,其中一层金属箔片粘贴在被测物体上,另一层金属箔片作为参考电阻。
当物体发生应变时,受力引起的变形将导致电阻值的改变,通过测量电阻值的变化来计算应变量。
电容应变片是另一种常见的应变片形式。
它利用电容器的电容值随应变变化而发生改变的原理来测量物体的应变。
电容应变片通常由两层金属箔片和介电层构成,其中一层金属箔片粘贴在被测物体上,另一层金属箔片作为参考电容。
当物体发生应变时,受力引起的变形将导致电容值的改变,通过测量电容值的变化来计算应变量。
纤维光栅应变片是一种基于光纤传感技术的应变测量装置。
它利用光纤中的光栅结构来测量应变。
纤维光栅应变片通常由光纤和光栅传感区组成,其中光栅传感区被粘贴在被测物体上。
当物体发生应变时,光栅结构会发生形变,从而改变光纤中光的传播特性,通过测量光信号的变化来计算应变量。
光纤布拉格光栅应变片是一种利用布拉格光栅原理测量应变的装置。
它通过在光纤中形成布拉格光栅结构来测量应变。
光纤布拉格光栅应变片通常由光纤和布拉格光栅传感区组成,其中布拉格光栅传感区被粘贴在被测物体上。
当物体发生应变时,光栅结构会发生形变,从而改变光纤中的衍射波长,通过测量衍射波长的变化来计算应变量。
对于这些常用形式的应变片,它们各自具有不同的特点和适用范围。
电阻应变片具有测量范围广、精度高的优点,适用于静态和动态应变测量;电容应变片具有灵敏度高、抗干扰能力强的优点,适用于小应变测量和高频应变测量;纤维光栅应变片具有体积小、抗干扰能力强的优点,适用于复杂环境下的应变测量;光纤布拉格光栅应变片具有高精度、长测距的优点,适用于大范围应变测量和结构健康监测。
使用应变片进行测量的介绍引言:应变片是一种常用的测量工具,它可以测量物体受力后的形变情况,从而帮助我们了解物体的应变状态。
应变片的原理是利用电阻片的导电性能随形变而发生变化,通过测量电阻值的变化来判断物体的应变情况。
本文将介绍应变片的基本原理、应用领域以及使用注意事项。
一、应变片的基本原理应变片的基本原理是利用电阻片的导电性能随形变而发生变化。
应变片通常由金属箔片制成,其表面附着有导电性的金属薄膜。
当物体受力产生应变时,应变片也会发生相应的形变,导致金属箔片中的导电薄膜的长度或宽度发生变化,从而改变了电阻值。
通过测量电阻值的变化,我们就可以了解物体的应变情况。
二、应变片的应用领域1. 结构应变测量:应变片可以用于测量各种结构件的应变状态,例如桥梁、建筑物等。
通过在结构件上安装应变片并连接到测量仪器上,我们可以实时监测结构的应变情况,从而判断结构的稳定性和安全性。
2. 材料力学研究:应变片可以用于材料的力学性能研究。
通过在材料表面粘贴应变片,并施加不同的力或载荷,我们可以测量材料的应变变化,从而了解材料的力学性能,如弹性模量、屈服强度等。
3. 汽车工程:应变片广泛应用于汽车工程领域。
例如,在汽车车身结构上安装应变片,可以测量车身在行驶过程中受到的应变情况,从而评估车身的刚性和安全性。
4. 机械工程:应变片在机械工程中也有重要的应用。
例如,在机械零件上安装应变片,可以测量零件在受力时的应变情况,从而评估零件的可靠性和耐久性。
三、使用应变片的注意事项1. 安装位置:应变片的安装位置应选择在受力较大或需要测量的部位。
安装时应保证应变片与被测物体紧密贴合,避免空隙产生。
2. 温度影响:应变片的电阻值可能会受到温度的影响,因此在进行测量时需要注意环境温度的变化。
可以根据应变片的温度特性进行校准或修正。
3. 电路连接:应变片需要与测量仪器进行连接,连接时要确保电路的可靠性和稳定性。
可以采用导线连接或者无线传输方式。
传感器应变片的种类和特点
一、引言
传感器应变片是一种常见的传感器类型,它可以将物体受到的压力、
重量等力学量转换成电信号输出,用于测量和控制。
在工业、农业、
医疗等领域都有广泛的应用。
本文将介绍传感器应变片的种类和特点。
二、传感器应变片的基本原理
传感器应变片利用材料受力时产生微小形变这一特性,将形变转化为
电信号输出。
具体来说,当物体受到拉伸或压缩时,其表面会发生微
小的形变,这种形变会导致应变片内部电阻值发生微小改变,从而产
生微弱电信号。
三、传感器应变片的种类
1. 金属薄膜应变片:由金属薄膜制成,适用于高精度测量。
2. 导电橡胶应变片:由导电橡胶制成,适用于柔性测量。
3. 石英晶体应变片:由石英晶体制成,适用于高温环境下的测量。
4. 光纤光栅应变传感器:利用光栅技术实现测量,并能够进行远程测量。
四、传感器应变片的特点
1. 灵敏度高:传感器应变片能够将微小的形变转化为电信号输出,具
有高灵敏度。
2. 可靠性高:传感器应变片采用材料科学制造而成,具有较高的可靠
性和稳定性。
3. 精度高:传感器应变片适用于高精度测量,能够实现较高的精度要求。
4. 体积小:传感器应变片体积小巧,易于安装和使用。
5. 应用广泛:传感器应变片在各个领域都有广泛的应用,如工业、医疗、农业等领域。
五、结论
本文介绍了传感器应变片的种类和特点。
不同种类的应变片适用于不
同场景下的测量需求,但它们都具有高灵敏度、可靠性高、精度高等
优点。
随着技术不断发展,传感器应变片将在更多领域得到广泛运用。
应变片测力原理应变片是一种用于测量物体受力情况的传感器,它利用材料在受力时产生的应变变化来实现测力的目的。
应变片测力原理是基于应变片的工作原理来实现的,下面我们将详细介绍应变片测力原理及其应用。
应变片是一种特殊的传感器,它通常由金属或半导体材料制成。
当物体受到外力作用时,应变片会产生应变,即材料的长度、宽度或厚度会发生微小的变化。
这种微小的变化可以通过应变片内部的电阻变化来进行测量。
应变片上粘贴有一层导电材料,当应变片受到外力作用时,导电材料的电阻会发生变化,通过测量电阻的变化就可以得到物体受力的大小。
应变片测力原理利用了材料在受力时的应变特性,通过测量应变片内部电阻的变化来实现对物体受力的测量。
这种原理可以应用于各种领域,如工业生产、机械制造、航空航天等。
在工业生产中,应变片测力原理可以用于监测设备的受力情况,帮助工程师了解设备的工作状态,及时进行维护和保养。
在机械制造领域,应变片测力原理可以用于测试材料的强度和耐久性,确保产品的质量和安全性。
在航空航天领域,应变片测力原理可以用于飞机和航天器的结构设计和测试,保证其在飞行过程中的安全性和稳定性。
除了上述应用,应变片测力原理还可以应用于医疗设备、汽车制造、体育器材等领域。
在医疗设备中,应变片测力原理可以用于测量人体的受力情况,帮助医生了解患者的身体状况。
在汽车制造中,应变片测力原理可以用于测试汽车零部件的耐久性和安全性,确保汽车在行驶过程中的稳定性和可靠性。
在体育器材领域,应变片测力原理可以用于测试运动员的力量和速度,帮助他们提高训练效果和竞技成绩。
总之,应变片测力原理是一种基于材料应变特性的测力原理,通过测量应变片内部电阻的变化来实现对物体受力的测量。
它在各个领域都有着广泛的应用,为工程师和科研人员提供了重要的测量工具,有助于提高产品质量和安全性,推动科技进步和社会发展。
希望本文对您了解应变片测力原理有所帮助。
电阻应变片的种类电阻应变片是一种常见的传感器元件,用于测量物体的应变变化。
根据其结构和材料的不同,电阻应变片可以分为多种类型。
本文将介绍几种常见的电阻应变片。
第一种是金属电阻应变片。
金属电阻应变片由金属材料制成,常见的金属材料有铜、铝、钢等。
金属电阻应变片的特点是稳定性好、灵敏度高、温度影响小。
它们通常用于测量金属结构的应变变化,如桥梁、建筑物等。
金属电阻应变片的制作工艺相对简单,成本较低,因此被广泛应用于工程领域。
第二种是半导体电阻应变片。
半导体电阻应变片由半导体材料制成,常见的半导体材料有硅、锗等。
半导体电阻应变片的特点是灵敏度高、温度影响小、线性度好。
它们通常用于测量微小应变变化,如微机械系统、生物医学领域等。
半导体电阻应变片的制作工艺较为复杂,成本较高,因此主要应用于高精度测量领域。
第三种是薄膜电阻应变片。
薄膜电阻应变片由金属薄膜制成,常见的金属薄膜有铂、镍、铬等。
薄膜电阻应变片的特点是灵敏度高、响应速度快、适用于小尺寸测量。
它们通常用于测量微小应变变化,如电子设备、汽车工业等。
薄膜电阻应变片的制作工艺相对简单,成本适中,因此在工业领域得到广泛应用。
第四种是光纤电阻应变片。
光纤电阻应变片利用光纤传感技术,将光纤与电阻应变片相结合,实现对应变的测量。
光纤电阻应变片的特点是抗干扰能力强、测量范围广、适用于复杂环境。
它们通常用于测量大型结构的应变变化,如飞机、船舶等。
光纤电阻应变片的制作工艺较为复杂,成本较高,因此主要应用于高精度测量领域。
以上是几种常见的电阻应变片的种类。
不同的电阻应变片适用于不同的测量场景,选择合适的电阻应变片对于获得准确的测量结果至关重要。
随着科技的不断进步,电阻应变片的种类和性能也在不断提升,为各行各业的测量需求提供了更多选择。
应变片的可变形范围-概述说明以及解释1.引言1.1 概述应变片是一种可变形元件,常用于测量和控制物体的变形程度。
它可以根据外部力的作用而发生形变,将形变转化为电信号输出,从而实现对物体变形的精确测量和监测。
应变片在工程领域具有广泛的应用,如结构健康监测、机械控制系统、压力传感器等。
应变片的可变形范围是指应变片在外力作用下能够承受的形变程度。
这个范围取决于应变片的材料特性、几何形状以及布置方式等因素。
不同种类的应变片有不同的可变形范围。
一般来说,应变片能够在微小到大范围内发生形变,从几微米到几毫米不等。
为了能够满足不同应用领域的需求,目前市面上存在多种类型的应变片,包括片式应变片、网格式应变片、薄膜应变片等。
它们具有不同的可变形范围和灵敏度。
片式应变片通常具有较大的可变形范围,适用于需要较大形变的场景。
而网格式应变片和薄膜应变片则更适用于需要高精度测量和控制的场合,其可变形范围相对较小。
总之,应变片作为一种重要的变形测量元件,其可变形范围是评估其性能的重要指标之一。
在选择和应用应变片时,需要根据实际需求考虑其可变形范围,以确保测量结果的准确性和可靠性。
随着科技的不断进步,相信在未来,应变片的可变形范围会不断扩大,为更广泛的应用领域提供更丰富的选择。
1.2 文章结构文章结构部分是对整篇文章的组织和安排进行说明,让读者对文章的内容和思路有一个清晰的了解。
在这篇文章中,文章结构部分可以包括以下内容:本文的文章结构如下:2. 正文2.1 第一个要点在这一部分,我们将详细介绍应变片的可变形范围的定义和基本概念。
我们将探讨不同类型的应变片,从弯曲应变片到拉伸应变片,并分析它们的可变形范围。
我们将介绍应变片的结构和原理以及如何测量和计算可变形范围。
2.2 第二个要点这一部分将重点讨论影响应变片可变形范围的因素。
我们将探讨材料的选择对可变形范围的影响,以及应变片的设计和制造对可变形范围的影响。
我们还将研究环境条件对应变片可变形范围的影响,例如温度和湿度的变化。
三轴应变片三轴应变片可以说是现代工业自动化及互联网智能发展过程中的重要配件之一,它具有精度高、量程宽、可靠性好、测试容易等优点,经常使用于飞机、船舶、机器人和核能发电厂的各种测试中,也是工业自动化和可靠设备制造领域中十分重要的组成部分。
一、三轴应变片基本介绍1. 三轴应变片是一种可以对多轴运动和应变进行测量和控制的设备,它主要由应变片、放大器等部件组成,它们可以直接将体积变形数据转换为电信号,从而实现实时的多轴运动应变监控和控制。
2. 三轴应变片的输出量程可以在1000με 到1με 之间进行调节,它的精度可以达到±0.005%,同时具有温度补偿能力,保证了应变片的较高精度和可靠性。
3. 除了用于测量实时多轴运动应变外,三轴应变片还可以用于静态场景,比如测量各种桥梁、隧道、建筑结构等混凝土变形情况,从而获取相关物件的变形数据。
二、三轴应变片的应用领域1. 飞机、船舶及其他运动工程:三轴应变片可用于测量飞机、船舶及其他运动工程的受力、疲劳、应变等数据,实现精准测量及控制。
2. 机器人系统:三轴应变片可用于机器人的机构建模和控制,靠近机器人的本地环境中的物体进行精确干涉,从而控制机器人的姿态及活动范围。
3. 核能发电厂:三轴应变片可用于测量发电厂各种受力、疲劳及应变比,实现发电厂组件的智能监测和控制,确保发电厂发电安全。
4. 其他:三轴应变片也可以用于工业自动化、地震监测等领域。
三、三轴应变片的优点1.精度高:三轴应变片的输出量程可以在1000με 到1με 之间进行调节,它的精度可以达到±0.005%;2.量程宽:三轴应变片具有广泛的量程,能够满足多种不同的应变测量需求;3.可靠性好:三轴应变片具备温度补偿功能,有效地保证运行精度不会受到环境温度变化的影响;4.测试容易:三轴应变片能够将体积变形数据转换为电信号,使测量更加便捷。
应变片的工作原理应变片是一种常见的传感器,它可以用来测量物体表面的应变变化。
应变片的工作原理是基于金属材料的电阻随着应变变化而发生变化。
在本文中,我们将详细介绍应变片的工作原理及其应用。
首先,让我们来了解一下应变片的结构。
应变片通常由一个薄膜金属材料制成,金属材料的电阻随着应变而变化。
当物体受到外力作用时,表面会发生应变,这种应变会导致应变片上金属材料的电阻发生变化。
通过测量电阻的变化,我们可以得知物体受到的应变大小。
其次,让我们来详细了解一下应变片的工作原理。
应变片的电阻变化可以通过应变片的电桥电路来测量。
电桥电路是由四个电阻组成的平衡电路,当电桥电路平衡时,电桥中的电流为零。
当应变片受到应变时,电桥中的电流会发生变化,通过测量电流的变化,我们可以得知应变片受到的应变大小。
除了电桥电路,应变片还可以通过应变片测力传感器来测量物体受到的力。
应变片测力传感器是将应变片与力传感器结合在一起,当物体受到力作用时,应变片会产生应变,通过测量应变片的电阻变化,我们可以得知物体受到的力大小。
应变片的工作原理使得它在工业领域得到了广泛的应用。
应变片可以用来测量物体受到的应变、力、压力等物理量,因此在机械设备、汽车、航空航天等领域都有着重要的应用。
例如,应变片可以用来测量机械设备受到的应变,帮助工程师分析设备的工作状态,预防设备的损坏;应变片还可以用来测量汽车受到的力,帮助工程师改进汽车的设计,提高汽车的安全性能。
总之,应变片是一种常见的传感器,它的工作原理是基于金属材料的电阻随着应变变化而发生变化。
通过测量电阻的变化,我们可以得知物体受到的应变大小。
应变片在工业领域有着广泛的应用,可以用来测量物体受到的应变、力、压力等物理量,帮助工程师分析设备的工作状态,改进产品的设计。
希望本文能帮助读者更好地了解应变片的工作原理及其应用。
应变片介绍
一、应变片的选择:
应变片是由排列成栅状的高阻金属丝、高阻金属箔或半导体粘贴在绝缘的基片上构成。
上面贴有覆盖片(即保护片),电阻丝两端焊有较粗的铜丝作引线,以便与测量电路连接。
如图1—1所示。
图1-1 应变片
应变片种类丰富,在不同的实验条件需选择不同的应变片.下面介绍几种典型的应变片:
用于残余应力测量的应变片
高延伸率金属线应变片
用于复合材料用的应变片
高温箔金属应变片
低温箔金属应变片
带温度传感器的箔金属应变片
防水型箔金属应变片
测量螺栓轴向拉力的应变片
二、电阻应变计型号的编排规则:
1、类别 (B:箔式;T:特殊用途;Z:专用(特指卡玛箔));
2、基底材料种类 (B:玻璃纤维增强合成树脂;F:改性酚醛;A:聚酰亚胺;E:酚醛-缩醛;Q:纸浸胶;J:聚氨酯);
3、标准电阻值(单位);
4、敏感栅长度(单位为mm);
5、敏感栅结构形式
6、极限工作温度(单位℃);
7、温度自补偿或弹性模量自补偿代号(9:用于钛合金; M23:用于铝合金;11:用于合金钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;16:用于奥氏体不锈钢和铜基材料;23:用于铝合金;27:用于镁合金;);
8、接线方式 (X:标准引线焊接方式;D:点焊点;C:焊端敞开式;U:完全敞开式,焊引线;F:完全敞开式,不焊引线;X**:特殊要求焊圆引线,**表示引线长度;BX**:特殊要求焊扁引线,**表示引线长度;Q**: 焊接漆包线,**表示引线长度;G**:焊接高温引线,**表示引线长度)
如BF350--3AA80(23)X6的含义是:
该应变片是箔式的,基底材料为改性酚醛,标准电阻值为350,敏感栅结构为AA型且其长度为3mm,应变片的极限工作温度为80℃,用于铝合金的温度自补偿,采用标准引线焊接方式,其引线长度为6mm。
三、应变计的自动补偿及其选用
1) 温度补偿及选用
应变计安装在具有某一线膨胀系数的试件上,试件可以自由膨胀并不受外力作用,在缓慢升(或降)温的均匀温度场内,由温度变化引起的指示应变称为热输出。
热输出是由应变计敏感栅材料的电阻温度系数和敏感栅材料与被测试件材料之间线膨胀系数的差异共同作用、迭加的结果,可由以下公式表示:ξ t=[(αt/k)+βe-βg]]△t (2-1-2)
式中αt、βg分别为应变计敏感栅材料的v电阻温度系数(1/C)和线膨胀系数(1/C),K为应变计的灵敏系数,βe为试件的线膨胀系数(1/C),△t为偏离参考温度的温度变化量(C)。
热输出是静态应变测量中最大的误差源,而且应变计的热输出分散随着热输出值的增大而增大.当测试环境存在温度梯度或瞬变时,这种差异就更大。
因此,理想的情况是应变计的热输出值超于零,满足这一要求的应变计称为温度自补偿应变计。
通过调整合金成配比,改变冷轧成型压缩率以及适当的热处理,可以使敏感栅材料的内部晶体结构重新组合,改变其电阻温度系数,从而使应变计的热输出超过零,实现对弹性元件的温度自补偿。
一般应从以下四个方面进行选择:
Ⅰ.目前应变计常用的温度自补偿系数有:9、11、16、23、27。
其中“9”用于钛合金;“11”用于合金铜、马氏不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;“16”用于奥氏不锈钢和铜基材料;“23”用于铝合金;“27”用于镁合金。
Ⅱ.当温度自补偿应变计与测试件材料匹配时,在补偿温度范围内,热输出误差较小。
Ⅲ.当温度自补偿应变计所要求使用材料的线膨胀系数与测试件材料有微小差异时,应选用两片或四片应变计组成半桥或全桥,以消除热输出带来的影响。
Ⅳ.采用1/4桥路进行应力测量时,除安装在试件表面的工作应变计外,还应在与测试材料相同的补偿块上安装相同批次的应变计作为补偿片,并与工作片处于相同的环境条件下,这两片应变计分别接在惠斯通电桥的相临桥臂,以消除热输出的影响。
2) 蠕变自补偿及选用
传感器弹性元件因其材料的滞弹性效应而存在固有微蠕变特性,表现为传感器的输出随时间增加而增加(正蠕变)。
电阻应变计的基底和贴片用粘结剂具有一定的粘弹性,使应变计的输出随时间的增加而减少;而敏感栅材料存在滞弹性效应使应变计输出随时间的增加而增加,迭加后的结果是应变计在承受固定载荷时呈现或正或负的蠕变特性,其方向和数值可以通过改变敏感栅结构设计、调整基底材料配比及关键工艺参数加以调节。
在弹性体确定后选择蠕变与弹性体固有蠕变数值相等但方向相反的应变计,就能对弹性体本身的不完善性进行补偿。
同理,对传感器制造过程中其他因素引入的蠕变误差也可以用此方法进行调整,并把传感器的综合蠕变数值控制在最小范围内,这就是应变计蠕变补偿的基本原理。
一般应从以下四个方面进行选择:
Ⅰ.首次使用时,可选用一种或两种蠕变相差较大(不同蠕变标号)的应变计粘贴在弹性体上,根据实测的综合蠕变大小和方向最终确定与传感器相匹配的蠕变标号。
Ⅱ.对弹性体材料、结构相同的传感器来说,量程越小,蠕变越正,应选择蠕变越负的应变计。
Ⅲ.不同弹性体材料具有不同的蠕变特性,应选用不同蠕变标号的应变计。
Ⅳ.传感器的系统蠕变除与弹性体、应变计、粘结剂等主要因素有关外。
还受密封结构形式、防护胶、生产工艺参数等影响。
但这种误差的量值和方向是可预知的,选择蠕变标号时应一同考虑。
3) 弹性模量自补偿及选用
材料的弹性模量一般随着环境温度的升高而下降。
根据虎克定律ε=δ/E,在载荷不变的情况下,随着温度的升高构件的变形量将增大,因而应变计所测量的应变ε也随之增加,这时,如果应变计的灵敏系数K能随温度升高而适当降低,根据R/R=Kε,将会是应变计的输出不随温度改变,从而实现弹性模量补偿,这类应变计就称为弹性模量自补偿应变计。
弹性模量自补偿应变计能起到普通应变计和弹性模量补偿电阻器的共同作用,将自动消除传感器因弹性模量随温度变化所造成的测量误差。
如果弹性模量自补偿应变计与弹性体材料良好匹配,则传感器温度灵敏度漂移可优于0.001%F.S。
他于目前常用的串联弹性模量补偿电阻器降低拱桥电压的方法相比,具有补偿精度高、稳定性好、灵敏度高、传感器制造工艺简单、成本低等优点。
但单纯弹性模量自补偿应变计存在以下问题:应变计热输出值较大,致使传感器输出电阻温度系数超差,零点温度漂移较大。
我厂经多年研究,研制并开发生产出温度自补偿与弹性模量自补偿兼顾型应变计,尤其是半桥和全桥应变计因温度性能比较好而受用户欢迎,被广泛采用。
一般应从以下两个方面进行选择:
Ⅰ.弹性模量自补偿应变计必须与弹性体材料相匹配,才能取得比较满意的补偿效果。
选用时,一般应根据至少5套传感器的实测数据选择所匹配的应变计。
Ⅱ.这种应变计对大多数结构材料不具有温度自补偿能力,热输出系数比一般温度自补偿应变计略大,热输出分散指标较小,因此推荐用于内部温度梯度较小的传感器。
三、应变片的选择
应变片是一种重要的测量敏感元件,它有很多品种系列。
长的有几百毫米,短的只有0.2mm,有单片、双片、应变花和各种特殊形状的图案,可以用在高温、低
温和其他各种场合,其用途主要在实验应力分析中测量应力,但也可以做成各种类型的传感器,如压力传感器、加速度计、线位移传感器等。
目测电阻应变片有无折痕断丝等缺陷,有缺陷的应变片不能贴。
用数字万用表测量应变片电阻值大小。
同一电桥中各应变片之间阻值相差不得大于0.5欧姆
四、应变片的测量原理
电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应,即金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。
变化值和应变片粘贴的构件表面的应变成正比,最后通过测量电路和转换电路,输出相应的电压和电流。
当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时,电阻丝也随着一起变形(伸长或缩短),
因而使电阻丝的电阻发生改变(增大或缩小)。
应变片测量电路(下图为1/4桥)
令R1=R2=R3=R,R4=R+dR
V与应变成线形关系,可以用电桥测量电压测量应变
五、应变片的粘贴方法
1、试件表面处理:贴片处先用打磨机打磨平整,然后用纱纸打磨出刻痕,接着用酒精棉球或丙酮液体反复擦洗贴处,直到棉球无黑迹为止。
2、在应变片基底上挤一小滴502胶水,轻轻涂抹均匀,立即放在应变贴片位置,然后用塑料薄膜覆盖在应变片上,压挤,把气泡挤出来,否则会影响测量结果的准确性。
3、焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到应变片的两对固定端子上,再用电烙铁将导引线焊接到靠外的一对固定端子。
分别固定引线和导线避免了拉动导线时同时影响到应变丝,从而影响测量结果的准确性。
电烙铁在焊前蘸少量香,起到防潮,促进焊点形成作用
把应变片的引线焊接到两对端子上
把导线焊接到靠外的一对端子上
把多余的应变片引线剪除,以免造成短路
4、用兆欧表检查:应变片与试件之间的绝缘组织,应大于500M欧;两导线的末端电阻应等于应变片阻值(120欧姆)。
5、应变片保护:用704硅橡胶或AB胶覆于应变片上,防止受潮。