应变片的选择

1、应变片结构形式的选择根据应变测量的目的、被测试件的材料和其应力状态以及测量精度，选择应变片的形式，对于测试点应力状态是一维应力的结构，可以选用单轴应变片，已经知道主应力方向的二维应力结构，可以使用直角应变花，并使其中一条应变栅与主应力方向一致，如主应力方向未知就必须使用三栅或四栅的应变花。对于传感器设计来说，应变片的形式主要决定于弹性体的结构，如柱式、板环、双孔平行梁等弹性体，他们采样正应力或弯曲应力，所以应变片均采用单轴应变片。另外象剪切桥式、轮辐式、剪切悬臂式、三梁剪切式弹性体一般使用双轴45应变片。平膜片压力传感器多采用全桥圆形应变片。2、应变片尺寸的选择选择应变片尺寸时应考虑应力分布、动静态测量、弹性体应变区大小等因素。若材质均匀、应力剃度大，应选用栅长小的应变片，若材质不均匀而强度不等的材料（如混凝土）或应力分布变化比较缓慢的构件，应选用栅长大的应变片。对于冲击载荷或高频动荷作用下的应变测量，还要考虑应变片的响应频率，如下表所示。一般来说，应变片丝栅越小，测量精度越高，越能正确反映出被测量点的真实应变，因此，在加工精度可以保证的情况下，综合考虑各种因素影响，应变片的栅长小一些比大一些好。 表1各种栅长应变片的最高工作频率 应变片栅长L（毫米） 1 2 5 10 20 25 50 可测频率F(千赫) 250 125 50 25 12.5 10 5 注：表中是在钢材上正弦应变信号测得的数据，其中 L=l/20，l=C/f 式中C为应变波传播速度，对于钢和铝C=5000米/秒，f为正弦应变频率 3、电阻值的选择国家标准中电阻应变片的阻值规定为60、120、200、350、500、1000W，目前传感器生产中大多选用350W的应变片，但是由于大阻值应变片具有通过电流小、自热引起的温升低、持续工作时间长、动态测量信噪比高等优点，大阻值应变片应用越来越广。并且大阻值应变片在测力应用范围，特别是材料试验机用的负荷传感器，由于传感器的零飘特性，对测量精度影响极大，而高阻值（如1000G）应变片，不仅可以减小应变焦耳热引起的零漂，提高传感器的长期稳定性，而且再要求告分辨率的电子天平重应用也是非常有利的。因此，在不考虑价格因素的前提下，使用大阻值应变片，对提高传感器精度是有益的。 4、使用温度的选择使用环境温度对应变片的影响很大，应根据使用温度选用不同丝栅材料的应变片，国家标准中规定的常温应变片使用温度为3060C。一般康铜合金的最高使用温度为300C 卡玛合金为450C，铁镍铝合金可以达到7001000C。常温应变片一般采用康铜制造，在应变片型号中省略使用温度。如果需要高温应变片需特别说明。由于基底材料和粘接胶的限制，目前中温箔式电阻应变片一般都使用卡玛合金制作200250C左右的中温应变片。 5、蠕变的选择传感器一般由弹性体、应变片、粘接剂、保护层等部分组成，弹性体金属材料本身存在的弹性后效、以及热处理工艺等原因可以造成负蠕变影响，因此传感器的蠕变指标是由各种因素中综合作用最终形成的。在上述因素中，对于某一传感器生产厂家，许多的因素都是相对固定的，一般不会由很大改变，因此应变片生产厂家都通过应变片的图形设计、工艺控制来制造出蠕变不同的系列应变片供用户选用。每一个传感器生产厂由于原材料、粘接剂、贴片。固化工艺的不同，在应变片选型时，必须进行蠕变匹配试验。一般规律是同一种结构形式的传感器量程越小，传感器的蠕变越正，应该选用蠕变补偿序号更负的应变片来与之匹配选择应变计的方法 1、应变计敏感栅长度的选择： 应变计在加载状态下的输出应变是敏感栅区域的平均应变。为了获得真实的测量值，通常应变计的栅长应不大于测量区域半径的1/51/10。栅长较长的应变计具有易于粘贴和接线、散热性好等优点，对应变计的性能有一定的改善作用，但应根据实际测量需要进行选择，对于应变场变化不大和一般传感器用途，我们推荐用户选用栅长36mm的应变计。如果对非均匀材料（如混凝土、铸铁、铸钢等）进行应变测量，应选择栅长不小于材料的不均匀颗粒尺寸的应变计，以便比较真实地反映结构内的平均应变。对于应变梯度大的应变测量，应尽量选用敏感栅长度较小的应变计。2、应变计敏感栅材料和基底材料的选择： 60以内、长时间、最大应变量在1000m/m以下的应变测量，一般选用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛或聚酰亚胺为基底的应变计（BE 、ZF 、BA 及日用衡器类应变计系列）；150 以内的应变测量，一般选用以康铜、卡玛合金箔为敏感栅、聚酰亚胺为基底的应变计（BA 系列）；60 以内高精度传感器常用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛为基底的应变计（BF 、ZF 系列）。 3、应变计敏感栅结构型式的选择 测量未知主应力方向试件的应变或测量剪应变时选用多轴应变计，前者可用三轴互相夹角为45，或60，或120等的应变计，后者用夹角为9 0 的二轴应变计；测量已知主应力方向试件的应变时，可选用单轴应变计；用于压力传感器的应变计可选用圆形敏感栅的多轴应变计；测量应力分布时，可选用排列成串或成行的510个敏感栅的多轴应变计。 应变计电阻 多轴应变计；测量应力分布时，可选用排列成串或成行的510个敏感栅的多轴应变计。4、栅间距的选择我公司生产的双轴应变计的栅间距一般有L6 6.0， L68=6.8， L7=7.0， L8=8.0，L0=10.5，L2=12.0，L4=14.0等，用户可根据需要自由选择不同栅间距的应变计。 5、应变计电阻的选择 应变计电阻的选择应根据应变计的散热面积、导线电阻的影响、信噪比、功耗大小来选择。对于传感器一般推荐选用350、1000电阻的应变计。对于应力分布试验、应力测试、静态应变测量等，应尽量选用与仪器相匹配的阻值，一般推荐选用120、350的应变计。 （6）极限工作温度的选择此温度表示应变计的极限工作温度，在极限工作温度不高于时，一般在我们的产品命名中将省略此项。 （7）温度及弹性模量自补偿系数的选择应变计温度及弹性模量自补偿系数的选择可参照温度自