使用应变仪器注意事项.docVIP

江苏东华测试技术有限公司:江苏省靖江经济开发区 中洲路30号 邮编: 214500 电话:4893199 工作原理:1 测量原理: 以1/4桥、120桥臂电阻为例对测量原理加以说明。如图3所示:图3 测量原理图中: Rg为测量片电阻, R为固定电阻, KF为低漂移差动放大器增益, 因 Vi=0.25EgK, 即 Vo=KFVi=0.25KFEgK,所以 = (1)式中: Vi为直流电桥的输出电压 Eg为桥压(V) K为应变计灵敏度系数 为输入应变量() Vo为低漂移仪表放大器的输出电压(V) KF为放大器的增益当Eg=2V K=2时 =Vo/KF()对于1/2桥电路 2Vo = (2) EgKKF对于全桥电路 Vo = (3) EgKKF这样, 测量结果由软件加以修正即可。 仪器维护及故障排除:1 仪器的维护:1.1 本仪器是组仪器, 属于通用仪器, 若在超过环境规定条件的现场使用, 应注意避免酸、碱、盐、雾、雨淋及过强的幅射场、电场、磁场。1.2 电源电压必须在220V10, 50Hz2内。1.3 存放时, 应将仪器盖好, 防止灰尘污染, 以减小插座的接触电阻, 若一旦污染, 应根据污染性质选择适当的溶剂(如无水乙醇、乙醚、四醚化碳等), 以白绸布蘸少许将污物擦净。1.4信号线插头未插在仪器上时，应将保护套套上，以免损坏插针。2 故障的排除:2.1 未能检测到存在的数据采集箱。2.1.1 电源/控制器电源未打开。2.1.2 USB通讯电缆线未接、短路、断路或接触不良。2.1.3通讯扩展线未接、短路、断路或接触不良。2.1.4重新热插拔一下USB通讯线；2.2 平衡未成功:2.2.1 应变计电阻误差偏大2.2.2 连接导线长度不等2.2.3 接触不良2.3 测量结果不稳定及漂移偏大2.3.1 未能良好接地2.3.2 电源电压超范围2.3.3 周围存在强干扰源2.3.4 桥臂电阻不稳定2.4 一般来讲,仪器在设计和制造中已充分考虑能够提供用户多年的无故障运行, 若出现影响其正常功能的故障时, 请首先考虑其外部原因, 如上所述。然而一旦出现元件的早期失效, 就应切断电源, 以防止故障进一步扩大而损坏仪器, 若故障一时无法排除, 请立即与本公司取得联系,以免影响您的工作。一、 用电阻应变片测量应变的基本原理：用电阻应变片测量应变时，要将应变片粘贴到试件上，当试件发生变形，应变片就会跟随一起变形，这时应变片中的电阻丝就会因其机械变形而导致电阻丝的电阻发生变化，电阻的变化也就反应了结构的变形情况，这就是用电阻应变片测量应变的基本原理。二、 用电阻应变片测量应变的基本原则：从电阻应变片测量应变的基本原理中可以看出，首先要保证应变片与被测物体共同产生变形，其次，要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定，才能得到准确的应变测量结果，这是应变片粘贴的基本原则。因此应变片本身的质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大，应变片必须牢固地粘贴在试件的被测测点上，因此对粘贴的技术要求十分严格。为保证粘贴质量和测量正确，要求如下：1. 认真检查、分选电阻应变片，保证应变片的质量；2. 测点基底平整、清洁、干燥，使应变片能够牢固地粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡；3. 粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定，工艺性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温、湿度影响小，确保粘贴质量，并使应变片与试件绝缘，且不发生蠕变，保证电阻应变片电阻值的稳定；4. 粘贴的方向和位置必须准确无误，因为试件上不同位置、不同方向的应变是不同的，应变片必须粘贴到要测试的应变测点上，也必须是要测试的应变方向。5. 做好防潮工作，使应变片在使用过程中不受潮，以保证应变片电阻值的稳定；三、 方法及步骤（正常）：1. 电阻应变片的选择：在应变片灵敏数K相同的一批应变片中，剔除电阻丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用数字万用表的电阻档测量应变片的电阻值R，将电阻值在1202范围内的应变片选出待用，记录该片的阻值和灵敏系数(应变片灵敏系数由厂家标定)。2. 试件表面的处理：用锉刀和粗砂纸等工具将试件在钢板上的贴片位置的油污、漆层、锈迹、电镀层除去，再用细砂纸打磨成45交叉纹，之后用镊子镊起丙酮棉球将贴片处擦洗干净，至棉球洁白为止。见图1-1。图1-1 钢试件应变片粘贴处表面处理示意图打磨区试件(小钢板)3. 测点定位：应变片粘贴的位置及方向对应变测量的影响非常大，应变片必须准确地粘贴在结构或试件的应变测点上，而且粘贴方向必须是要测量的应变方向。实验中假设要测定试件的中心点的轴向应变，为达到上述要求，对于钢构件，要在试件上用钢板尺和划针画一个十字线(一根长，一根短)，十字线的交叉点对准测点位置，较长的一根线要与应变测量方向一致。见图1-2。图1-2 钢试件应变片定位示意图试件(小钢板)应变测量方向应变测量中心点4. 应变片粘贴：(1) 应变片的粘贴：注意分清应变片的正、反面(有引出线引出的一面为正面)，用左手捏住应变片的引线，右手上胶，在应变片的粘贴面(反面)上匀而薄地涂上一层粘结剂(502瞬间粘结剂)。待一分钟后，当胶水发粘时，校正方向(应变片的定位线与十字线交叉线对准，其电阻栅的丝绕方向与十字线中较长线的方向一致，即保证电阻栅的中心与十字交叉点对准，再垫上塑料薄膜，用手沿一个方向滚压12分钟即可。(2) 见图1-3。图1-3 钢试件应变片粘贴示意图应变片(胶基)定位线粘贴要点：分清正反面，胶水不要涂得太多而影响粘贴效果，方向和位置必须准确。(3) 应变片粘贴完毕后的检查：应变片贴好后，先检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象，再用数字万用表的电阻档检查应变片有无短路、断路和阻值发生突变(因应变片粘贴不平整导致)的现象，如发生上述现象，就会影响测量的准确性，这时要重贴。5. 导线固定：由于应变片的引出线很细，特别是引出线与应变片电阻丝的连接强度很低，极易被拉断，因此需要进行过渡。导线是将应变片的感受信息传递给测试仪器的过渡线，其一端与应变片的引出线相连，另一端与测试仪器(通常为应变仪)相连接。(1) 接线柱的粘贴：接线柱的作用是将应变片的引线与接入应变仪的导线连接上。用镊子将接线柱按在要粘贴的位置，然后滴一滴胶水在接线柱边缘，待一分钟后，接线柱就会粘贴在试件上。见图1-4。(注意：接线柱不要离应变片太远，否则会使应变片的引出线与试件接触而导致应变片与试件短路。若接线柱与应变片相隔较远时，则要在引线的下面粘贴一层绝缘透明胶带，防止引出线与试件接触。)图1-4 接线柱粘贴示意图接线柱透明胶带(a) 接线柱距应变片较近(b) 接线柱距应变片较远接线柱点胶水处(2) 焊接：用电烙铁将应变片的引出线和导线一起焊接在接线柱上。焊接要点：连接点必须用焊锡焊接，以保证测试线路导电性能的质量要求，焊点大小应均匀，不能过大，不能有虚焊。技巧一：接线柱挂锡。电烙铁热了之后，先挂少许松香，再挂少许焊锡，然后将电烙铁在接线柱上放置23秒钟左右拿开即可。通常要求接线柱上基本挂满焊锡，如果接线柱上未能挂上焊锡或挂的焊锡较少，可再重复一次。见图1-5。(注意：焊锡也不可太多，若焊锡太多流到试件上，则会引起应变片与试件发生短路现象。)技巧二：导线挂锡。电烙铁热了之后，先挂少许松香，再挂少许焊锡，然后将电烙铁与导线的裸露线芯的四周都接触上，整个导线挂锡就完成了。(注意：导线挂锡一端的裸露线芯不能过长，以31mm为宜。)技巧三：引出线及导线的焊接。先用导线挂锡的一端将应变片的引出线压在接线柱上，再把电烙铁放到接线柱上，当焊锡熔化之后立即将电烙铁移走，拿导线的手此时不能移动，35秒之后，焊锡重新凝固，整个的焊接就完成了。(注意：引出线不要拉得太紧，以免试件受到拉力作用后，接线柱与应变片之间距离增加，使引出线先被拉断，造成断路；也不能过松，以避免两引出线互碰或引出线与试件接触造成短路。焊接完成后将引出线的多余部分剪掉。)图1-5 接线柱粘贴示意图6. 绝缘度检查：应变片与试件之间必须是绝缘的，否则，实际电阻就会是应变片的电阻与试件电阻的并联，从而导致测试的不准确。检查绝缘度就是用兆欧表(测量大电阻的专用仪器)检查应变片与试件之间的绝缘电阻，绝缘电阻在50M（100）以上为合格，低于50M则用红外线灯烤至合格，若再达不到要求，则重贴。图1-6 绝缘度测量方法示意图MWLE0手柄兆欧表兆欧表的使用方法：兆欧表的E端接试件，L端接应变片的引线，由慢至快地摇动仪表的手柄，指针偏转至某一位置基本不动时，读数即为绝缘电阻值。见图1-6。7. 制作防潮层：应变片在潮湿环境或混凝土中必须具有足够的绝缘度，一旦应变片受潮，其阻值就会不稳定，从而导致无法准确地测量应变，因此，在应变片贴好后，必须制作防潮层。防潮层可以用环氧树脂一份CH31A与一份CH31B混合而成，然后将配置好的防潮剂涂在应变片上(包括引线的裸露部分)，也可以用硅橡胶涂在应变片上(防潮要求不高时采用)，再用万用表和兆欧表检查一遍。防潮剂一般需固化24小时。附：方法及步骤（特殊）超导模型电阻应变测量中，要求粘结剂能把电阻片牢牢粘贴在被测试件的表面上；在试件受力时粘结剂应及时、全部地把试件变形传递给敏感栅。电阻应变测量在低温（4.2K）下进行，选用Micro-Measurement公司生产的WK-09-062TZ-120型应变片和M-Bond 600牌粘结剂。M-Bond 600牌粘结剂适用于高精度应变测量，使用温度范围为-269+370，满足测量要求。因为M-Bond 600牌粘结剂是双组分（树脂和固化剂）、稀释的环氧酚醛粘结剂，使用前按照如下步骤混合： （1）脂和固化剂的瓶子打开前必须置于室温环境； （2）用一次性塑料漏斗将标有“固化剂”的瓶子中的溶液全部倒入标有“粘合剂”的盛树脂的瓶子中； （3）盖紧瓶盖，使劲摇动混合溶液10秒钟，使两种组分充分混合； （4）在混合溶液的标签纸上注明混合日期； （5）新配置的粘结剂静置1小时以上，即可使用。室温环境下，有效期为两个星期。 三、变片粘贴工艺 为了保证测量精度，使测量工作正常进行，选好了应变片和粘结剂，还要执行正确严格的粘贴工艺。在超导模型线圈实验电阻应变测量中，选用M-Bond 600牌粘结剂，分别在拉杆、压块等试件上粘贴了应变片，具体粘贴工艺如下： （1）先用CSM-1A牌去污剂将被测表面的锈皮、油污和附着物全部除尽，露出光泽的金属表面。然后用320目砂纸交叉打磨至光洁度为 5，磨削方向与应变片主轴方向成45角。抛光后，用丙酮擦拭贴片处，再用纱布棉拭擦净，然后用划针在测点上画一十字线。 （2）重新用丙酮清洗测点及其附近，用牙签在应变片基底上均匀地涂刷一层薄薄的粘结剂，把应变片贴到试件上应粘贴的位置与方向后，盖上一小张聚四氟乙烯薄膜，用食指轻轻在上滚动，挤出气泡和多余的粘结剂。 （3）用弹簧压板给应变片施加275350kN/m2的固化压力，自然干燥4小时后，放进烘烤箱以8/m的速度升温至110，保温4小时，然后随炉冷却至室温。取下弹簧压板，再次放进烘烤箱以8/m的速度升温至140，保温2小时，然后随炉冷却至室温。 （4）为了防止导线摆动而将应变片拉坏，在应变片旁粘贴一块接线端子，选用Micro-Measurement公司生产的适用于低温的570-28R型焊锡，把应变片引线焊在接线块上。最后在应变片上和暴露在外的焊接处涂一层粘结剂，常温固化，达到防护应变片的目的。 桥路类型桥路类型指在应变电桥中，根据不同的测试情况，接应变计的数量和方式有不同。在本公司的产品中具体分为方式1到方式6。序号名称及用途现场实例方式11/4桥适用于测量简单拉伸压缩或弯曲应变方式2半桥（1片工作片，1片补偿片）适用于较恶劣环境中的测量简单拉伸压缩或弯曲应变方式3半桥（2片工作片）适用于环境温度变化较大情况下的测量简单拉伸压缩或弯曲应变方式4半桥（2片工作片）适用于只测弯曲应变，消除