应变测量技术.doc

上海交通大学应变测量技术孙红云1110509105B1105093 目 录一、 前言3二、 电测法32.1、金属电阻应变片32.1.1金属电阻应变片的分类及其结构32.1.2 金属电阻应变片工作原理简介42.1.3 应变花52.1.4 金属电阻应变片电桥电路图62.1.5 温度补偿72.2 半导体应变片112.2.1 半导体应变片的定义及其应用112.2.2半导体应变片分类122.2.3 半导体应变片的优缺点132.3 应变电测法的优缺点13三、 光测法143.1 光弹法的分类143.1.1三维光弹性143.1.2散光光弹性143.2.3 双折射贴片153.1.4 全息干涉法153.2 光弹实验原理的阐述153.3 光纤应变测量技术163.3.1 低相干法光纤应变测量原理163.4 光测法的主要优点19四、 应变测量技术举例：194.1 一种基于微波二极管的动态应变测量装置194.2 一种基于光透过测量技术方法：22五、 附录24一、 前言应变测量是材料和结构力学性能试验中的一项基本任务，是了解材料在力学载荷等因素作用下的变形、损伤和失效行为的基础，对于确定结构设计许用值、结构寿命预测和评估等均有重要价值。应变测量方法主要包括：电测法、光测法、声发射、脆性涂层法、应变机械测量法等。其中以电测法和光测法应用最为广泛。二、 电测法 电测法是借助于电子仪器，将应变这一非电量转为电量的测量方法。它可以用于现场测定和模拟测定。电测法中应用最广泛的是电阻应变测试法， 基本原理是用电阻应变片测定构件表面的线应变，再根据应变应力关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。这种方法是将电阻应变片粘贴的被测构件表面，当构件变形时，电阻应变片的电阻值将发生相应的变化，然后通过电阻应变仪将此电阻变化转换成电压（或电流）的变化，再换算成应变值或者输出与此应变成正比的电压（或电流）的信号，由记录仪进行记录，就可得到所测定的应变或应力。2.1、金属电阻应变片电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。其应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 2.1.1金属电阻应变片的分类及其结构金属电阻应变片分为丝式、箔式，薄膜式三种。金属丝电阻应变片的典型结构见图。它主要由粘合层1、3，基底2、盖片4，敏感栅5，引出线6构成。 金属箔式应变片的敏感栅，则是用栅状金属箔片代替栅状金属丝。金属箔栅采用光刻技术制造，适用于大批量生产。由于金属箔式应变片具有线条均匀、尺寸准确、阻值一致性好、传递试件应变性能好等优点，因此，目前使用的多为金属箔式应变片，其结构见下图。 薄膜式应变片的敏感栅是以蒸镀或溅射法沉积的金属、合金薄膜制成的。其厚度一般在0.1m以下。实际上，通常是将薄膜式应变片与传感器的弹性体制成一个不可分割的整体，亦即在传感器弹性体的应变敏感部位表面上首先沉积形成很薄的绝缘层，然后在其上面沉积薄膜应变片的图形，然后再覆上一层保护层。由于薄膜式应变片与传感器的弹性体之间只有一层超薄绝缘层（厚度仅为几个纳米），很容易通过弹性体散热，因此允许通过比其他种类应变片更大的电流，并可以获得更高的输出和更佳的稳定性。2.1.2 金属电阻应变片工作原理简介 金属电阻应变片的工作原理是电阻应变效应，即金属丝在受到应力作用时，其电阻随着所发生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化。电阻应变效应的理论公式如下:由上式可知，金属丝在承受应力而发生机械变形的过程中，、L、S三者都要发生变化，从而必然会引起金属丝电阻值的变化。当受外力伸张时，长度增加，截面积减小，电阻值增加;当受压力缩短时，长度减小，截面积增大，电阻值减小。因此，只要能测出电阻值的变化，便可金属丝的应变情况。这种转换关系为 在实际应用中，将金属电阻应变片粘贴在传感器弹性元件或被测饥械零件的表面。当传感器中的弹性元件或被测机械零件受作用力产生应变时，粘贴在其上的应变片也随之发生相同的机械变形，引起应变片电阻发生相应的变化。这时，电阻应变片便将力学量转换为电阻的变化量输出。2.1.3 应变花为同时测定一点几个方向的应变，常把几个不同方向的敏感栅固定在同一个基底上，这种应变片称作应变花。应变花的各敏感栅之间由不同的角度 组成。它适用于平面应力状态下的应变测量。应变花的角度 可根据需要进行选择。2.1.4 金属电阻应变片电桥电路图金属电阻应变片应用于力学测量时，需要和电桥电路一起使用;由于应变片电桥电路的输出信号微弱，采用直流放大器又容易产生零点漂移现象，故多采用交流放大器对信号进行放大处理，所以应变片电桥电路一般都采用交流电供电，组成交流电桥。根据读数方法的不同，电桥又分为平衡电桥和不平衡电桥两种。平衡电桥仅适合测量静态参数，而不平衡电桥则适合测量动态参数。由于直流电桥和交流电桥在工作原埋上相似，为了方便起见，下面仅就直流不平衡电桥进行介绍。图所示电路是输出端接放大器的直流不平衡电桥的电路。第一桥臂接电阻应变片，其他三个桥臂接固定电阻。当应变片发生应变时，由于没有阻值变化电桥维持初始平衡条件的，因而输出为零，即。当应变片产生应变时，应变片产生的电阻变化，电桥处于不平衡状态，此时假设，并考虑到电桥初始平衡条件，省略去分母中的微量，则上式可写成为。 从式中可以看出，输出电压正比于应变片发生应变时产生的电阻变化量们。2.1.5 温度补偿当电阻应变片安装在无外力作用、无约束的构件表面上时，在温度变化的情况下，它的电阻会发生变化的现象，称为电阻应变片的温度效应。温度变化时，应变片敏感栅材料的电阻会发生变化，并且，应变片和构件都会因温度变化而产生变形，从而使应变片的电阻值随温度变化而变化。这种温度效应将影响电阻应变片测量构件表面应变的准确性。通常，将温度效应产生的应变片的电阻相对变化所对应的应变量，称为热输出。温度误差及其产生原因：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，电阻与温度关系可用下式表达：式中，为温度为时的电阻值；为温度为时的电阻值；为温度的变化值；为温度变化时的电阻变化；为敏感栅材料的电阻温度系数。将温度变化Dt时的电阻变化折合成应变，则：(2) 试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。如粘贴在试件上一段长度为的应变丝，当温度变化时，应变丝受热膨胀至，而应变丝下的试件伸长为。 式中，为温度为时的应变丝长度；为温度时的应变丝长度；为温度时应变丝下试件的长度；、为应变丝和试件材料的线膨胀系数；、为温度变化时应变丝和试件膨胀量。如，则，由于应变丝与试件是粘结在一起的，若，则应变丝被迫从拉长至，使应变丝产生附加变形。折算为应变 引起的电阻变化为：由于温度变化而引起的总电阻变化为：总附加虚假应变量为可见：由于温度变化而引起附加电阻变化或造成了虚假应变，从而给测量带来误差。电阻应变片的温度效应主要取决于敏感栅和构件材料的性能和温度变化范围。但实际上，它还与基底和粘结剂材料、应变片制造工艺和使用条件等有关温度补偿方法1) 温度自补偿应变片当温度变化时、应变片产生的电阻变化等于零或者相互抵消，而不产生虚假应变的应变片为温度自补偿应变片。温度自补偿应变片有三种：选择式、联合式、组合式，其中组合式利用两种电阻材料的温度系数不同（一个为正，一个为负）的特性将两者串联制成应变片，此应变片温度自补偿效果最佳.选择式自补偿应变片实现温度补偿的条件为 : 双金属敏感栅自补偿应变片这种应变片也称组合式自补偿应变片。这是利用两种电阻丝材料的电阻温度系数不同(一个为正，一个为负)的特性，将二者串联绕制成敏感栅。 热敏电阻补偿法 如下图所示，热敏电阻Rt处在与应变片相同的温度条件下，当应变片的灵敏度随温度升高而下降时，热敏电阻Rt的阻值也下降，使电桥的输入电压随温度升高而增加，从而提高电桥的输出，补偿因应变片引起的输出下降。 2) 桥路补偿应变片通常是作为平衡电桥的一个臂测量应变的，图中为工作片，为补偿片。工作片粘贴在试件上需要测量应变的地方，补偿片粘贴在一块不受力的与试件相同材料上。 采用原理：电桥的相邻相减原则。优点：简单、方便，在常温下补偿效果较好。缺点：在温度变化梯度较大的情形下，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况2.2 半导体应变片半导体应变片是用半导体材料制作敏感栅的应变片，它是由P型或者N型硅或锗单晶体为材料，按应力引起电阻最大的晶轴方向经过切片、磨片、制作、焊接等工艺制成。2.2.1 半导体应变片的定义及其应用利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，又称半导体应变片。压阻效应是半导体晶体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象。半导体应变片需要粘贴在试件上测量试件应变或粘贴在弹性敏感元件上间接地感受被测外力。利用不同构形的弹性敏感元件可测量各种物体的应力、应变、压力、扭矩、加速度等机械量。半导体应变片与电阻应变片相比，具有灵敏系数高（约高 50100倍）、机械滞后小、体积小、耗电少等优点。P型和N型硅的灵敏系数符号相反，适于接成电桥的相邻两臂测量同一应力。早期的半导体应变片采用机械加工、化学腐蚀等方法制成，称为体型半导体应变片。它的缺点是电阻和灵敏系数的温度系数大、非线性大和分散性大等。这曾限制了它的应用和发展。自70年代以来，随着半导体集成电路工艺的迅速发展，相继出现扩散型、外延型和薄膜型半导体应变片，上述缺点得到一定克服。半导体应变片主要应用于飞机、导弹、车辆、船舶、机床、桥梁等各种设备的机械量测量。 2.2.2半导体应变片分类体型半导体应变片这种半导体应变片是将单晶硅锭切片、研磨、腐蚀压焊引线，最后粘贴在锌酚醛树脂或聚酰亚胺的衬底上制成的。体型半导体应变片可分为6种。 普通型:它适合于一般应力测量； 温度自动补偿型：它能使温度引起的导致应变电阻变化的各种因素自动抵消，只适用于特定的试件材料；灵敏度补偿型：通过选择适当的衬底材料（例如不锈钢），并采用稳流电路，使温度引起的灵敏度变化极小； 高输出（高电阻）型：它的阻值很高（210千欧）,可接成电桥以高电压供电而获得高输出电压，因而可不经放大而直接接入指示仪表。 超线性型:它在比较宽的应力范围内,呈现较宽的应变线性区域，适用于大应变范围的场合； P-N组合温度补偿型:它选用配对的P型和N型两种转换元件作为电桥的相邻两臂，从而使温度特性和非线性特性有较大改善。 薄膜型半导体应变片这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上或蓝宝石上制成的。它通过改变真空沉积时衬底的温度来控制沉积层电阻率的高低，从而控制电阻温度系数和灵敏度系数。因而能制造出适于不同试件材料的温度自补偿薄膜应变片。薄膜型半导体应变片吸收了金属应变片和半导体应变片的优点，并避免了它的缺点，是一种较理想的应变片。 扩散型半导体应变片这种应变片是将 P型杂质扩散到一个高电阻N型硅基底上，形成一层极薄的P型导电层,然后用超声波或热压焊法焊接引线而制成。它的优点是稳定性好，机械滞后和蠕变小，电阻温度系数也比一般体型半导体应变片小一个数量级。缺点是由于存在P-N结，当温度升高时,绝缘电阻大为下降。新型固态压阻式传感器中的敏感元件硅梁和硅杯等就是用扩散法制成的。 外延型半导体应变片这种应变片是在多晶硅或蓝宝石的衬底上外延一层单晶硅而制成的。它的优点是取消了P-N结隔离，使工作温度大为提高(可达300以上)。 2.2.3 半导体应变片的优缺点半导体应变片最突出的优点是灵敏度高，这为它的应用提供了有利条件。另外，由于机械滞后小、横向效应小以及它本身体积小等特点，扩大了半导体应变片的使用范围。 其最大的缺点是温度稳定性差、灵敏度离散程度大（由于晶向、杂质等因素的影响）以及在较大应变作用下非线性误差大等，给使用带来一定困难。2.3 应变电测法的优缺点优点1) 测量灵敏度和精度高。最小应变读数可为微应变，在常温静态测量中精度可达1%2%2) 测量范围广。可测1 20000微应变；3) 频率响应好。可测量从静态到数十万赫兹的动态应变；4) 应变计尺寸小，重量轻，安装方便，不会影响构件的应力状态，并可进行应力梯度较大的应变测量；5) 易于实现数字化、自动化及无线遥测；6) 可在高低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量；7) 适用于工程现场应用。缺点1）通常只能测量构件表面的应变，而不能测量构件内部的应变；2）一个电阻应变计只能测定构件表面一个点沿某方向的应变，无法进行全域性测量；3）只能测得电阻应变计栅长范围内的平均应变值，故对应变梯度大的应力测量误差较大；4）易受外界环境（如温度、湿度）的影响。三、 光测法光测法是应用光学原理，以实验手段研究结构物中的应力、应变和位移等力学量的测量方法。光测法包括光弹性、全息干涉、激光散斑干涉、云纹法等3.1 光弹法的分类3.1.1三维光弹性 实际工程构件的形状和载荷都比较复杂,其中大多属于三维问题。而在三维光弹性应力分析中,比较成熟的是冻结应力切片法。用光弹性材料制成的模型,在室温下承受载荷时产生双折射现象,当把载荷撤掉后其光学效应随即消失。在高温下也能观察到这种现象。但是,一个承受载荷的环氧树脂模型,从高温(约100 130)逐渐冷却至室温后再撤掉载荷,则模型在高温下具有的光学效应可以被保存下来,称为应力冻结现象。然后从冻结应力的模型中截取适当的切片, 并对切片中的条纹进行分析计算,就可以得到相应地应力分布情况。这种方法的特点是:清晰直观,它能直接显示应力集中区域,并准确给出应力集中部位的量值。特别是这一方法不受形状和载荷的限制,可以对工程复杂结构进行应力分析。3.1.2散光光弹性当光线通过透明的各向同性材料介质时,它沿着所有方向都有散射。这种散射光是由悬浮于材料介质中的微小颗粒和材料的分子本身引起的,而且散射光总是平面偏振光,它的光强不仅和入射光的偏振特性有关,还和产生散射的材料介质的应力状态有关。因此,可以通过对模型中散射条纹的分析,得到实际的应力分布情况。这种方法的优点是:第一,不需切片。即不必破坏模型,这样模型可以反复使用,节约材料。第二,不需冻结。这样避免在冻结时引起的大变形和模型材料泊松比的变化所带来的误差。3.2.3 双折射贴片 该方法是将光弹材料薄片(通常约1 3mm) 粘贴到被研究的结构物的待测表面上,它随结构物的变形而变形,因而产生双折射效应。当偏振光入射到受载结构表面的光弹性贴片时,经贴片的上下表面反射,形成干涉条纹,然后通过分析计算便可得到结构物表面上的应力大小和方向。贴片法是普通光弹性法的发展,它既具有普通光弹性法的直观、全场测试等优点,且又使之能够直接对原型结构进行现场测试,也可用于不透明材料制作的模型上,从而扩大了光弹性法的应用领域。3.1.4 全息干涉法由于激光光源的出现,使全息照相技术得到了迅速的发展,进而在光弹性实验中也引用了全息干涉法。其中最常用的是两次曝光法,即在模型不受力时通过模型的物光与参考光在全息底片上发生干涉,曝光一次；然后给模型加载,再使通过受力模型的物光与参考光在同一张全息底片上干涉,进行第二次曝光。通过分析底片上的二次曝光图即可得到模型的受力情况。这种方法也具有非接触式测量、全场测量、灵敏度和精度高等优点。3.2 光弹实验原理的阐述光弹性实验是一种用光学方法测量受力摸型上各点应力状态的实验应力分析方法。它是采用具有双折射性能的透明材料，制作与实际构件形状相似的模型，并在模型上施加与实际构件形状相似的外力，把承载的模型置于偏振光场中，在承受一定荷载之后，放置于偏振光场中会显现出与应力场有关之光学干涉条纹，可借着观察光学条纹了解主应力方向与应力分布情形。由于简单构件在拉伸、压缩、扭转和弯曲变形下，其应力分布与材料的弹性常数E和无关，因此实际构件中的应力可以运用相似原理，由模型的应力换算出来。PA12光源模型起偏镜检偏镜平面偏振光装置根据光的波动理论，由光源发出的光经过偏振片P成为平面偏振光，它通过在应力作用下，用具有光敏性材料制成的模型后，产生双折射，使光沿着两个主应力方向分解为两个折射路、率不同的平面偏振光，其传播速度不同，产生光程差当检偏镜A的震动轴与起偏镜P震动轴正交时，这样光通过A镜后，就变成了与A镜震动轴平行的平面震动波，并产生光干涉现象。总结来说，光弹性实验方法是光学与力学紧密结合的一种实验技术，具备有实时性、非破坏性、全域性等优点。3.3 光纤应变测量技术光纤应变测量法以光纤作为传感介质，利用光学原理和技术，通过对光的强度、位相、偏振态、波长等光学参数因外界因素（如拉力、压力等）的作用而发生的变化进行检测度量，以实现对被测物体应变量的测量3.3.1 低相干法光纤应变测量原理光学低相干原理在两个(或多个)光波叠加的区域，某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象称为光的干涉58。在波动光学里，把能产生相关叠加的两束光称为相干光59。要产生相干叠加，两路光必须满足振动频率相同、方向相同、相位差恒定三个基本条件。一般两个独立光源所发出的光波无法同时满足上述三个相干条件。即使它们的频率和振动方向都相同，其相位差也不可能保持恒定。同一光源两个不同部分所发出的光，也不能满足相干条件，也不是相干光。因此，只有从同一光源的相同部分发出的光，通过分束装置进行分束，然后再经过不同的光程后相遇，才能满足相干条件，产生光的干涉现象。对比上图中的(a)、(b)两个图可以发现，低相干最突出的优点在于可以对物体进行绝对长度的测量。利用低相干原理，当光纤应变传感器传感臂的长度发生变化时，将使传感臂和参考臂的光程差发生相应的变化。因此，通过移动参考臂后端的扫描反射平面镜C，寻找到新的干涉点，再根据测量得到的扫描反射平面镜变化前后位置的位移量，可以计算出光纤应变传感器传感臂上检测光纤长度的变化量。光纤低相干应变测量原理光路中，以光纤迈克尔逊(Michelson)干涉仪为例进行分析。干涉仪主要包括检测应变的传感臂（图中由分布在应变发生机构内的检测光纤、AB 反射回路及传输光纤组成）和测量应变的参考臂（图中由反射回路及传输光纤组成）两部分。其中，传感臂中A、B 的相对位置固定，B是一个反射平面镜，将传输光纤出射光反射后再次进入传输光纤沿光路返回。参考臂中，C 为一个扫描反射平面镜。现假设，图中A点的位置是发生应变前光纤耦合器O 到B 的等光程点，B点的位置是发生应变后光纤耦合器O 到B 点的等光程点。应用测量时，只要事先测量得到应变发生机构在没发生应变时，即等光程在A点处时的相对位置，再在应变发生机构产生某一形变后，通过调节扫描反射平面镜C 的位置寻找到等光程点（比如为B点处），按相同方式确定出B点的相对位置后，可得到被测物体所产生的形变量，为AB（长度量），再把得到的结果经过相关换算处理，得到物体的应变值。测量系统的基本结构基于低相干法的应变测量系统组成模块包括光路干涉模块和信号采集及处理模块。其构成原理如图2.3 所示光路干涉模块的组成包括低相干光源、参考干涉仪、传输光纤和传感干涉仪。参考干涉仪主要是获取（产生）干涉条纹信息。具体功能根据后续光路设计的不同有所差异。传输光纤和传感干涉仪主要为传输干涉信号。信号采集及处理模块所起的作用主要有：对干涉光信号进行光电转换； 对转换后的电信号进行采集； 对采集到的电信号进行峰值检测等处理。3.4 光测法的主要优点1）全场测量。全场测量可全面观测、分析位移、应力和应变，了解结构物内应力分布的全貌，清晰反映出应力集中现象等；2）高灵敏度。光干涉的方法可达到光波长量级，采用差分法等方法还可提高到波长的千分之一；3）直观。大部分光测法以干涉条纹的形式显示，非常直观；4）可进行无损检测；5）可进行三维应力分析。四、 应变测量技术举例：4.1 一种基于微波二极管的动态应变测量装置天津大学吕辰刚等人发明了一种基于微波二极管的动态应变测量装置本发明属于应变测量技术领域，涉及一种基于微波二极管的动态应变测量装置，包括柔性薄膜微波应变传感器、动态载荷测试仪和网络分析仪，其中，所述的柔性薄膜微波应变传感器为单晶硅型微波二极管薄膜：动态载荷测试仪用于向待测物体加载载荷：网络分析仪包括微波扫频信号输出端和接收输入端，输出端和输入端分别于所述柔性薄膜微波应变器的正极或负极相连，其内存储有反应应变与S参数之间关系的数据，测量时，网络分析仪根据实施获取的柔性薄膜微波应变传感器的S参数变化的数据，实现动态柔性应变的测量。本发明精度较高，可以实现自校准功能，并能够测量高频率动态应变。动态应变测量一般是研究工作频率在几十KHz或几百KHz的形变监测，不仅要监测机械形变的产生，而且要实现检测机械形变的变化。传统的动态应变测量方式基本上市利用电阻应变片组成测量电桥形式，结合相应的外围电路，采用调频的方式形成动态应变测量系统。在已公开的动态应变测量专利中，有一种冲压模具动态应力应变测量装置，包括应变花、电阻式应变片、电桥盒、动态应变仪、位移传感器、工业计算机等；还有一种直流交变电桥提供输入，带动差动仪表放大器、自动平衡电路及状态监视电路的可调动态应变仪；还有一种智能化动态测试仪，主要由单片机、四个应变模块、两个脉冲信号模块、数据存储模块、输出设备、系统电源组成；专利CN2182389公开了一种测量高频应变的超动态应变仪器，其特点是具有超低噪声宽频带0300kHz并可消除50Hz及其高频信号的干扰；专利CN10145747公开了一种基于应变动态测量裂缝设计方法，其特征是从裂缝侧立面引出两个嵌套的弧形金属应变载片，以上载片的应变片作为唯一测值来分析裂缝的动态变化。以上这些专利都是基于电阻应变片这一基本敏感元件所组成的动态应变测量系统。然而，由于电阻应变片本身的机械滞后特性以及外围电路的设计方式，都会影响动态测量的精度和范围。在已公开较少的柔性应变测量专利中，测量方式基本包括两类：薄膜电阻式和纤维式，但都存在着问题和局限。薄膜电阻式柔性应变测量，例如专利CN1924564公开了一种柔性基板上金属薄膜若干临界应变值；专利CN1313949公开一种柔性硅应变计，采用一个参杂硅材料的应变感应电阻柔性元件以及一个支撑感应元件的柔性基体。这一类电阻式的柔性应变测量基本上是通过柔性导体的形变导致其电阻率的变化，进而实现对材料应变的测量。然而，电阻式应变测量的最大问题在于无机械应变或固定机械应变长时间作用下，传感器自身变化所导致的零漂或蠕变，由此每次测量之前必须进行校准。另一类纤维式柔性应变测量，例如专利CN101050948公开了一种通过分布植入在帆板结构表面的离散布拉格光纤光栅传感网络，来实现太空柔性帆板结构形态的感知。这一类纤维式柔性应变测量，基本上是通过纤维材料本身的柔性特征，植入被测物中形成传感网络，进而实现柔性应变的测量。但是，纤维式的柔性应变测量受限于其结构布置的差异和信号的特征，特别是光纤器件需要光源和光电转换等额外器件，成本较高。此外，外界环境因素引起的信号漂移也会导致校准和定标问题。为了实现上述目的，这个发明采用的技术方案是：一种动态应变测量装置，包括柔性薄膜微波应变传感器、动态载荷测试仪和网络分析仪，其中，所述的柔性薄膜微波应变传感器，包括沉底、传感器主体以及正极和负极，所述的衬底包括塑料层和用于粘合PET塑料层和传感器主体的SU8材料层，所述的传感器主体为参杂区和N型参杂区之间，形成PIN结，P型单晶硅区与正极相连，N型单晶硅区与负极相连，测量时，所述的柔性薄膜微波应变传感器被固定在待测物体上；所述的动态载荷测试仪用于向待测物体加载载荷；所述的网络分析仪包括微波扫频信号输出端和接收输入端，所述的输出端和输入端分别与所述柔性薄膜微波应变器的正极和负极相连，其内存储有反映应变传感器的S参数之间关系的数据，测量时，网络分析仪根据实施获取的柔性薄膜微波应变传感器的S参数变化的数据，实现动态柔性应变的测量。作为优选实施方式，网络分析仪存储有兆赫兹高频微波信号扫描测试下得到 的柔性应变与微波应变传感器的S参数的关系数据。本发明采用单晶硅薄膜二极管作为柔性应变传