第3章工程測(cè)試技術(shù)電阻應(yīng)變片的組橋方式2-3節(jié)

1、第二節(jié)第二節(jié) 電阻應(yīng)變片的組橋方式電阻應(yīng)變片的組橋方式 電阻應(yīng)變式傳感器的特點(diǎn)是電阻應(yīng)變片的電阻應(yīng)變式傳感器的特點(diǎn)是電阻應(yīng)變片的阻值阻值隨彈性體的隨彈性體的應(yīng)應(yīng) 變而變化變而變化，但這個(gè)阻值的，但這個(gè)阻值的變化量非常小變化量非常小，難于直接檢測(cè)。因此，難于直接檢測(cè)。因此， 利用利用惠登斯電橋惠登斯電橋間接測(cè)量電阻應(yīng)變片的阻值變化。間接測(cè)量電阻應(yīng)變片的阻值變化。 一、電橋輸出的關(guān)系一、電橋輸出的關(guān)系 電橋的電橋的供橋供橋電壓為電壓為U0，電橋，電橋 的的輸出輸出電壓為電壓為Uy。 。 0 4321 4231 )( U RRRR RRRR U y 假設(shè)假設(shè) R1R2R3R4R， 每個(gè)橋臂上電阻的變

2、化率不同每個(gè)橋臂上電阻的變化率不同 )( 4 43210 R R R R R R R RU U y 設(shè)電阻應(yīng)變片設(shè)電阻應(yīng)變片靈敏度靈敏度Sg與應(yīng)變值與應(yīng)變值 和電阻值和電阻值R及其變化量的關(guān)系及其變化量的關(guān)系為為 R R Sg 當(dāng)各個(gè)橋臂的電阻應(yīng)變片的當(dāng)各個(gè)橋臂的電阻應(yīng)變片的靈敏度靈敏度Sg相同時(shí)相同時(shí) )( 4 4321 0 gy S U U 在組橋時(shí)，應(yīng)變值是在組橋時(shí)，應(yīng)變值是對(duì)臂相加，鄰臂相減對(duì)臂相加，鄰臂相減（重要概念）（重要概念）。這。這 是組橋的基本原則。利用這一原則，可以合理組橋：是組橋的基本原則。利用這一原則，可以合理組橋： 為了為了增大增大信號(hào)輸出，信號(hào)輸出，對(duì)臂對(duì)臂的應(yīng)變的

3、應(yīng)變方向相同方向相同，鄰臂鄰臂應(yīng)變應(yīng)變方向相反方向相反； 為了為了抵銷抵銷某一信號(hào)，某一信號(hào)，對(duì)臂對(duì)臂的應(yīng)變的應(yīng)變方向相反方向相反，鄰臂鄰臂應(yīng)變應(yīng)變方向相同方向相同。 和差特性和差特性 二、電阻應(yīng)變測(cè)量方式二、電阻應(yīng)變測(cè)量方式 單臂單臂電橋測(cè)量方式電橋測(cè)量方式 半橋半橋測(cè)量方式測(cè)量方式 0 12 () 4 yg U US 全橋全橋測(cè)量方式測(cè)量方式 )( 4 4321 0 gy S U U 0 1 4 yg U US 應(yīng)變應(yīng)變通常有通常有多大？多大？ 虎克定律虎克定律 E 200 MPa 1000 微應(yīng)變微應(yīng)變（10 6） ） 第三節(jié)第三節(jié) 常規(guī)的貼片方式常規(guī)的貼片方式 電阻應(yīng)變片的貼片方式是由

4、電阻應(yīng)變片的貼片方式是由載荷類型載荷類型和和彈性體的形狀彈性體的形狀所決定。所決定。 當(dāng)載荷類型確定時(shí)，當(dāng)載荷類型確定時(shí)，彈性體的形狀彈性體的形狀對(duì)測(cè)量對(duì)測(cè)量精度精度影響很大。影響很大。 一、拉壓正應(yīng)變（應(yīng)力）測(cè)量的貼片方式一、拉壓正應(yīng)變（應(yīng)力）測(cè)量的貼片方式 1. 處于拉、壓正應(yīng)變的構(gòu)件受力狀態(tài)處于拉、壓正應(yīng)變的構(gòu)件受力狀態(tài) 彈性體或被測(cè)構(gòu)件處于彈性體或被測(cè)構(gòu)件處于拉伸拉伸或或壓縮壓縮受力狀態(tài)。受力狀態(tài)。 2. 測(cè)拉壓正應(yīng)變的貼片方式測(cè)拉壓正應(yīng)變的貼片方式 U0 Uy R1 R2 R4 R3 貼片貼片方向方向和和組橋組橋方式的原則：方式的原則： 對(duì)臂相加，鄰臂相減！對(duì)臂相加，鄰臂相減！ 1.

5、 處于彎曲正應(yīng)變的構(gòu)件受力狀態(tài)處于彎曲正應(yīng)變的構(gòu)件受力狀態(tài) 彈性體或被測(cè)構(gòu)件處于彈性體或被測(cè)構(gòu)件處于彎曲彎曲受力狀態(tài)。受力狀態(tài)。 W xM W )( 6 2 bh W 對(duì)于矩形截面梁對(duì)于矩形截面梁 二、彎曲正應(yīng)變的貼片方式二、彎曲正應(yīng)變的貼片方式 E （虎克定律）（虎克定律） 2. 測(cè)彎曲正應(yīng)力的貼片方式測(cè)彎曲正應(yīng)力的貼片方式 加載點(diǎn)不變的條件下加載點(diǎn)不變的條件下 P 2. 測(cè)彎曲正應(yīng)力的貼片方式測(cè)彎曲正應(yīng)力的貼片方式 加載點(diǎn)不變的條件下加載點(diǎn)不變的條件下 P C 2. 測(cè)彎曲正應(yīng)力的貼片方式測(cè)彎曲正應(yīng)力的貼片方式 加載點(diǎn)不變的條件下加載點(diǎn)不變的條件下 R1R3 R3 R1 R2R4 P C

6、加載點(diǎn)變化的條件下加載點(diǎn)變化的條件下 P P 加載點(diǎn)變化的條件下加載點(diǎn)變化的條件下 P )( 4 4321 0 gy S U U P 加載點(diǎn)變化的條件下加載點(diǎn)變化的條件下 P W a E SU U g y 2 4 0 思考題：思考題： 是否還有其它是否還有其它貼片貼片和和組橋組橋方式？方式？ )( 4 4321 0 gy S U U 加載點(diǎn)變化的條件下加載點(diǎn)變化的條件下 P W a E SU U g y 2 4 0 思考題：思考題： 是否還有其它是否還有其它貼片貼片和和組橋組橋方式？方式？ a R1 R2 R3R4 )( 4 4321 0 gy S U U 三、純剪應(yīng)變（扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)變）的測(cè)量三、

7、純剪應(yīng)變（扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)變）的測(cè)量 1.處于純剪應(yīng)變（扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)變）的構(gòu)件受力狀態(tài)處于純剪應(yīng)變（扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)變）的構(gòu)件受力狀態(tài) 在只承受扭矩的軸上沒(méi)有正應(yīng)力。在只承受扭矩的軸上沒(méi)有正應(yīng)力。 2. 測(cè)純剪應(yīng)變的貼片方式測(cè)純剪應(yīng)變的貼片方式 重要概念：重要概念：電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片只能測(cè)正應(yīng)變！只能測(cè)正應(yīng)變！ 1 1 2 2 1. 彎曲梁上的剪應(yīng)變彎曲梁上的剪應(yīng)變 對(duì)于梁來(lái)說(shuō)，在對(duì)于梁來(lái)說(shuō)，在中性軸中性軸上上 最大最大，沒(méi)有正應(yīng)力。沒(méi)有正應(yīng)力。 四、彎曲梁上剪應(yīng)變的測(cè)量四、彎曲梁上剪應(yīng)變的測(cè)量 2.測(cè)量彎曲梁上剪應(yīng)變的條件下貼片方式測(cè)量彎曲梁上剪應(yīng)變的條件下貼片方式 1. 彎曲梁上的剪應(yīng)變彎曲梁上的剪應(yīng)變 對(duì)

8、于梁來(lái)說(shuō)，在對(duì)于梁來(lái)說(shuō)，在中性軸中性軸上上 最大最大，沒(méi)有正應(yīng)力。沒(méi)有正應(yīng)力。 四、彎曲梁上剪應(yīng)變的測(cè)量四、彎曲梁上剪應(yīng)變的測(cè)量 2.測(cè)量彎曲梁上剪應(yīng)變的條件下貼片方式測(cè)量彎曲梁上剪應(yīng)變的條件下貼片方式 五、復(fù)合載荷的測(cè)量五、復(fù)合載荷的測(cè)量 以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載 荷的測(cè)量技術(shù)。荷的測(cè)量技術(shù)。 1.分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量）分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量） 若構(gòu)件各向尺寸都較大若構(gòu)件各向尺寸都較大 四、復(fù)合載荷的測(cè)量四、復(fù)合載荷的測(cè)量 以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的

9、情況為例，介紹復(fù)合載 荷的測(cè)量技術(shù)。荷的測(cè)量技術(shù)。 測(cè)壓測(cè)壓 1.分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量）分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量） 若構(gòu)件各向尺寸都較大若構(gòu)件各向尺寸都較大 四、復(fù)合載荷的測(cè)量四、復(fù)合載荷的測(cè)量 以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載 荷的測(cè)量技術(shù)。荷的測(cè)量技術(shù)。 測(cè)壓測(cè)壓 1.分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量）分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量） 若構(gòu)件各向尺寸都較大若構(gòu)件各向尺寸都較大 R1，R3 R2，R4 四、復(fù)合載荷的測(cè)量四、復(fù)合載荷的測(cè)量 以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的

10、情況為例，介紹復(fù)合載 荷的測(cè)量技術(shù)。荷的測(cè)量技術(shù)。 測(cè)壓測(cè)壓 測(cè)彎曲測(cè)彎曲 1.分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量）分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量） 若構(gòu)件各向尺寸都較大若構(gòu)件各向尺寸都較大 四、復(fù)合載荷的測(cè)量四、復(fù)合載荷的測(cè)量 以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載以拉壓載荷與彎曲載荷共同作用的情況為例，介紹復(fù)合載 荷的測(cè)量技術(shù)。荷的測(cè)量技術(shù)。 測(cè)壓測(cè)壓 測(cè)彎曲測(cè)彎曲 1.分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量）分別測(cè)量（用兩個(gè)電橋分別測(cè)量） 若構(gòu)件各向尺寸都較大若構(gòu)件各向尺寸都較大 正確應(yīng)用正確應(yīng)用貼片位置貼片位置和和組組 橋方法橋方法，就可以，就可以排除排除彎曲正彎曲正 應(yīng)變與拉壓正應(yīng)變的相互影應(yīng)變與拉壓正應(yīng)變的相互影 響，把拉壓載荷和彎曲載荷響，把拉壓載荷和彎曲載荷 分別測(cè)量出來(lái)。分別測(cè)量出來(lái)。 R2，R4 R1，R3 若構(gòu)件厚度較小時(shí)若構(gòu)件厚度較小時(shí) 2.綜合測(cè)量時(shí)綜合測(cè)量時(shí) 如果需要綜合測(cè)量應(yīng)變的情況，