【大学】电阻应变测量及方法ppt课件

1、电阻应变丈量及方法电阻应变计应变片丈量电路概述应变片在构件上的布置和组桥概述电阻应变丈量技术是用电阻应变片丈量构件的外表应变，再根据应力应变关系确定构件外表应力形状的一种实验应力分析方法。1、用电阻应变片丈量应变的过程3、应变丈量任务温度可分为五个区段：2、电阻应变测试技术分类1静态丈量：对永远恒定的载荷或短时间稳定的载荷的丈量。2动态丈量：对载荷在21200HZ范围内变化的丈量。1常温应变丈量：任务温度30 60 C2中温应变丈量：任务温度60 300 C3高温应变丈量：任务温度在 以上300 C4低温应变丈量：任务温度 100 30 C5超低温应变丈量：任务温度 以下。100 C4、电阻应

2、变丈量方法的优点3频率呼应好。可以丈量从静态到数十万赫的动态应变。4应变片尺寸小，分量轻。最小的应变片栅长可短到0.178毫米，安装方便，不会影响构件的应力形状。5丈量过程中输出电信号，可制成各种传感器。6可在各种复杂环境下丈量。如高、低温、高速旋转、强磁场等环境丈量1丈量灵敏度和精度高。其最小应变读数为 微应变， 在常温丈量时精度可达 。11 2%611 10 2丈量范围广。可测 。1 200005、电阻应变丈量方法的缺陷1只能丈量构件的外表应变，而不能测构件的内部应变。2一个应变片只能测构件外表一个点沿某个方向的应变，而不能进展全域性丈量。电阻应变片一、电阻应变片的任务原理由物理学可知：金

3、属导线的电阻率为LR=A其中： 导线资料电阻率导线长度L导线横截面积A当金属导线沿其轴线方向受力变形时伸长或缩短，电阻值会随之发生变化增大或减小，这种景象就称为电阻应变效应。dRddLdARLA将上式取对数并微分，得：式中： 为金属导线长度的相对变化；dLL为导线横截面积的相对变化。dAA假设导线直径为D，那么dAdDdL22()2ADL dRd(12 )R 式中： 为导线资料泊松比。二、电阻应变片的构造电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组成。其构造如下图：敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的间隔，普通为0.2100mm。栅宽B：敏感栅外侧之间

4、的间隔。应变片轴线：敏感栅纵栅的中心线。引线：用来由敏感栅引出电信号的金属导线。用镀锡铜线通常制成基底：用来坚持敏感栅的几何外形和相对位置。盖层：用来维护敏感栅，常用资料有纸、胶膜、玻璃纤维等。粘结剂：将敏感栅固定在基底上，常用环氧树脂类和酚醛树脂类粘结剂。作用：将R R 三、电阻应变片的主要性能一应变片电阻R二灵敏系数K指应变片在未经安装、不受力的情况下，于室温时测定的电阻值。常用的应变电阻值R120R RK=在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化 与试件外表沿应变片轴线方向的应变 之比值，称为应变片的灵敏系数，即：R R二灵敏系数KR RK=在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化 与试件外

5、表沿应变片轴线方向的应变 之比值，称为应变片的灵敏系数，即：R R留意：K值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅的资料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种要素。通常由制造厂在公用设备上标定给出K值。常用的K=2.02.4三横向效应系数H应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧或直线形的横栅。横栅主要对垂直于应变片轴线方向的横向应变敏感，因此应变片指示应变中包含有横向应变的影响，这就是应变片的横向效应。将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应变为 ，垂直于轴线方向的横向应变 ，应变片敏感栅电阻相对变化为：xyxyxxyyRRR()()KKRRRyx轴线xyxxyyRRR()()KKRRR式中：分别

6、为 和 引起的敏感栅电阻的相对变化。xyRR() ()RR、xy分别为应变片轴向和横向灵敏系数。xyKK、xxx( R R)Kyyy( R R)K横向灵敏系数与轴向灵敏系数的比值称为横向效应系数H。xyKH100%K将应变片安装在自在膨胀的构件上，无外力作用，当环境温度变化时，那么输出一定的指示应变，称为热输出，用 表示。t四热输出 t产生缘由：1由于温度变化，敏感栅资料的电阻率发生变化温度效应；2敏感栅资料与被测构件资料之间的线膨胀系数不同。设温度变化为，且应变片的灵敏系数K随温度变化可略去，那么应变片的热输出为TtTeg1+() TK式中：敏感栅资料的电阻温度系数；T被测资料的线膨胀系数。

7、e敏感栅资料的线膨胀系数；g需求阐明的是：我们希望应变片的指示应变反映的是构件因受力所产生的应变，而不是环境温度变化所引起的，否那么会带来很大误差。因此在丈量中必需设法消除温度变化的影响。t五稳定性它是反映应变片长期静态任务才干的重要性能，常用电阻漂移值和蠕变大小来表示。1应变片的电阻值漂移指在任务温度恒定，安装在未受外力作用的构件上，其应变片电阻值随时间的变化。产生漂移缘由：由于敏感栅、基底、粘结剂等资料在应变片的制造或安装过程中，内部构成的应力缓慢释放所致。2应变片的蠕变指在任务温度恒定，安装在接受外力，但变形恒定的构件上的应变片电阻值随时间的变化。产生缘由：粘结剂与基底在传送应变时出现滑

8、动所致。在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载卸载。以试件的机械应变 为横坐标，应变片的指示应变 为纵坐标绘成曲线，加载与卸载曲线不重合，这种景象称为机械滞后。ji六机械滞后 jZ机械滞后量：以加载曲线与卸载曲线中两个指示应变的最大差值 来表示。jZ产生缘由：敏感栅、基底和粘结剂在接受机械应变后产生剩余变形所致。消除：在正式测试前，反复加卸载n次。七应变极限 lim在恒定温度下，对安装有应变片的试件逐渐加载，直至应变片的指示应变与试件的机械应变的相对误差到达10%。此时，机械应变即作为该应变片的应变极限。普通情况下，lim800八绝缘电阻 mR应变片的绝缘电阻时指应变片的引线与被测试件之间的电

9、阻值。为使 提高，可选用绝缘性能好的粘结剂和基底资料。mR普通情况下， 兆欧。mR500九疲劳寿命N在幅值恒定的交变应力作用下，应变片延续任务，直至产生疲劳损坏时的循环次数，称为应变片的疲劳寿命。疲劳损坏：1敏感栅或引线发生断路；2应变片输出幅值变化到达10%；3应变片输出波形上出现尖峰。四、电阻应变片任务特性的标定一灵敏系数的标定R RK=1单向应力形状 故采用纯弯梁；2应变片轴线应平行单向应力留意贴片方向；留意：3标定资料为钢梁标定梁泊松比为 。标定思绪：1由三点挠度仪测f2由惠斯顿电桥测R RK根据资料力学公式和几何关系，求出纯弯曲上下外表的轴向应变为：22hfa( )fhf2其中：f为

10、由三点挠度仪上千分表测出的挠度值；得应变片的灵敏系数为：0dKR RK=标定K值时，取 。0K2.0假设电阻应变仪灵敏系数和读数应变分别为 和 表示，0Kd0dR RK那么：二横向效应系数的标定想象呵斥一种单向应变场。设计公用安装，其顶部任务区试件很薄6mm，两边尺寸较大。使试件仅沿x方向产生应变，y方向应变很小，接近于零。1000在试件上贴有一个电阻应变片，其中：电阻变化量：1xxx( R R)KKxy0#1 片由于xxyyRKKR电阻变化量：1xxx( R R)KKxy0#1 片电阻变化量：2yyy( R R)KKx0y#2 片将两个应变片分别组成两个半臂半桥接入电阻应变仪，那么两应变片电

11、阻变化量的比值：y21xK( R R)H=100%100%( R R)K五、电阻应变片的分类电阻应变片按敏感栅资料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。本课仅引见金属电阻应变片。一丝绕式应变片敏感栅是用直径为0.010.05毫米的铜镍合金或镍铬绕制而成。缺陷：其横向效应大，丈量精度较差，应变片性能分散。优点：基底、盖层均为纸做成，价钱廉价，易安装。二短接式应变片将金属丝平行排成栅状，端部用粗丝焊接而成。优点：横向效应小，制造时敏感栅外形易保证，丈量精度高。缺陷：焊点多，疲劳寿命较低。三箔式应变片敏感栅采用的是0.0020.005毫米的铜镍合金或镍铬合金的金属箔，采用刻图制板、光刻及腐蚀等工艺制造。优点：横向效应较小，易安装，散热性好，疲劳寿命长，测试精度较高。敏感栅型式单轴应变片敏感栅只需一根轴线。 用于丈量单向应变。应变花：双轴二轴90三轴三轴45用于丈量平面应力形状。六、电阻应变片的常