應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量-PPT課件

1、應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量在工程中，應(yīng)力、應(yīng)變是很常用的機(jī)械參量。通過(guò)對(duì)機(jī)械零件和機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、應(yīng)力測(cè)量，可以分析其受力狀況和工作狀態(tài)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算，確定工作過(guò)程和某些物理現(xiàn)象的機(jī)理。 第一節(jié) 應(yīng)變與應(yīng)力的測(cè)量應(yīng)力是一重要的機(jī)械量，它表征了構(gòu)件的受載狀態(tài)，負(fù)載水平和強(qiáng)度能力，因此應(yīng)力測(cè)量是其它力參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。應(yīng)力的測(cè)量，實(shí)質(zhì)上是先測(cè)量應(yīng)變，然后計(jì)算出應(yīng)力的大小。 一、應(yīng)變的測(cè)量 常用的力測(cè)量方法是用應(yīng)變片和應(yīng)變儀測(cè)量構(gòu)件的表面應(yīng)變。 R電阻應(yīng)變片U 測(cè)量電路 1 應(yīng)變的測(cè)量的原理應(yīng)變片粘貼在試件上,當(dāng)試件變形時(shí)應(yīng)變片隨之而變形，這時(shí)應(yīng)變片的電阻值也發(fā)生變化。顯示與記錄第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 第一節(jié) 電阻應(yīng)變

2、片 電阻應(yīng)變式傳感器可以用于測(cè)量應(yīng)變、力、位移、加速度、扭矩等參數(shù)。具有體積小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測(cè)量精確度高、使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。在航空、船舶、機(jī)械、建筑等行業(yè)里獲得廣泛應(yīng)用。 電阻應(yīng)變式傳感器可分為金屬電阻應(yīng)變片式與半導(dǎo)體應(yīng)變片式兩類(lèi)。第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 一、金屬電阻應(yīng)變片 常用的金屬電阻應(yīng)變片有絲式和箔式兩種。其工作原理都是基于應(yīng)變片發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化。 金屬絲電阻應(yīng)變片(又 稱(chēng)電阻絲應(yīng)變片)出現(xiàn)得 較早，現(xiàn)仍在廣泛采用。 其典型結(jié)構(gòu)如圖所示。把 一根具有高電阻率的金屬絲(康銅或鎳鉻合金等)繞成柵形，粘貼在絕緣的基片和覆蓋層之間，由引出導(dǎo)線接于電路上。第一節(jié) 電阻應(yīng)變片金屬箔式應(yīng)變片

3、則是用柵狀金屬箔片代替柵狀金屬絲。金屬箔柵系用光刻技術(shù)制造，適于大批量生產(chǎn)。其線條均勻，尺寸準(zhǔn)確，阻值一致性好。箔片厚約110m，散熱好，粘結(jié)情況好，傳遞試件應(yīng)變性能好。因此目前使用的多系金屬箔式應(yīng)變片。電阻應(yīng)變計(jì)(片)（1）直徑為0.003mm0.01mm的合金絲繞成柵狀制成的絲繞式電阻應(yīng)變計(jì)；（2）箔材經(jīng)光刻腐蝕工藝制成的柵狀箔式電阻應(yīng)變計(jì)。8電阻應(yīng)變計(jì)種類(lèi)按基片上敏感柵的個(gè)數(shù)劃分：?jiǎn)屋S應(yīng)變計(jì)，多軸應(yīng)變計(jì)。單軸應(yīng)變計(jì)雙軸應(yīng)變計(jì) 90 應(yīng)變花雙軸應(yīng)變計(jì)（ 90 應(yīng)變花）三軸應(yīng)變計(jì)（ 45 應(yīng)變花）單軸應(yīng)變片敏感柵只有一根軸線，用于測(cè)量單向應(yīng)變。應(yīng)變花：雙軸二軸三軸三軸用于測(cè)量平面應(yīng)變狀態(tài)。電

4、阻應(yīng)變計(jì)種類(lèi)FFFFll電阻應(yīng)變計(jì)工作原理應(yīng)變片感受到的應(yīng)變第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 RlA 當(dāng)每一可變因素分別有一增量dl、dA和d時(shí)，所引起的電阻增量為: 式中：A=r2，r為電阻絲半徑，第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 電阻的相對(duì)變化率 式中 -電阻絲軸線相對(duì)變形，或稱(chēng)縱向應(yīng)變 -電阻絲軸線相對(duì)變形，或稱(chēng)橫向應(yīng)變 當(dāng)電阻絲沿軸向伸長(zhǎng)時(shí)，必沿徑向縮小，兩者之間的關(guān)系為 式中電阻絲材料的泊松比； d電阻絲電阻率相對(duì)變化，與電阻絲軸向所受正應(yīng)力有關(guān)。第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 式中 E 電阻絲材料的彈性模量； 壓阻系數(shù)，與材質(zhì)有關(guān)。從而得到：第一節(jié) 電阻應(yīng)變片(1十2)項(xiàng)是由電阻絲幾何尺寸改變所引起的。對(duì)于同一電阻材料，

5、1十2是常數(shù)。E項(xiàng)是由電阻絲的電阻率隨應(yīng)變的改變而引起的。對(duì)于金屬電阻絲來(lái)說(shuō)，E是很小的，可忽略。上式可簡(jiǎn)化為：上式表明了電阻相對(duì)變化率與應(yīng)變成正比 電阻應(yīng)變片的應(yīng)變系數(shù)或靈敏度。 用于制造電阻應(yīng)變片的電阻絲的靈敏度k，多在1.73.6之間。 一般市售電阻應(yīng)變片的標(biāo)準(zhǔn)阻值有60、120、350、600和1000等。其中以120為最常用。應(yīng)變片的尺寸可根據(jù)使用要求來(lái)選定。 第一節(jié) 電阻應(yīng)變片16電阻應(yīng)變計(jì)主要性能參數(shù)lb 注意：R和 k 都是標(biāo)稱(chēng)值 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)、材料和參數(shù)1. 電阻應(yīng)變片的種類(lèi) 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)繁多，分類(lèi)方法各異，如可分為： 絲式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片薄膜應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片（1）

6、絲式應(yīng)變片 回線式應(yīng)變片 將電阻絲繞制成敏感柵粘貼在各種絕緣基層上而制成的，是一種常用的應(yīng)變片。短接式應(yīng)變片 敏感柵平行安放，兩端用直徑比柵絲直徑大510倍的鍍銀絲短接而構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)：克服了回線式應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。 缺點(diǎn)：由于焊點(diǎn)多，在沖擊、振動(dòng)試驗(yàn)條件下，易在焊接點(diǎn)處出現(xiàn)疲勞破壞。 （2）箔式應(yīng)變片 利用照相制版或光刻腐蝕的方法，將電阻箔材在絕緣基底下制成各種圖形而成。 主要優(yōu)點(diǎn)是：制造技術(shù)能保證敏感柵尺寸正確、線條均勻，可制成任意形狀以適應(yīng)不同的測(cè)量要求；敏感柵界面為矩形，表面積對(duì)截面積之比遠(yuǎn)比圓斷面的大，故粘合面積大；敏感柵薄而寬，粘結(jié)情況好，傳遞試件應(yīng)變性能好；散熱性能好，允許通過(guò)較大的

7、工作電流，從而增大輸出信號(hào)；敏感柵彎頭橫向效應(yīng)可忽略，蠕變、機(jī)械滯后較小，疲勞壽命高 。 （3）薄膜應(yīng)變片 薄膜應(yīng)變片是采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法，將電阻材料在基底上制成一層各種形式敏感柵而形成其厚度在0.1m以下。 第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 (4)半導(dǎo)體應(yīng)變片 半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。 所謂壓阻效應(yīng)是指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)， 其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 從半導(dǎo)體物理可知，半導(dǎo)體在壓力、溫度及光輻射作用下，能使其電阻率發(fā)生很大變化。 分析表明，單晶半導(dǎo)體在外力作用下，原子點(diǎn)陣排列規(guī)律發(fā)生變化，導(dǎo)致載流子遷移率及載流子濃度的變化，從而引起電阻率的變化。 分

8、析表明，單晶半導(dǎo)體在外力作用下，原子點(diǎn)陣排列規(guī)律發(fā)生變化，導(dǎo)致載流子遷移率及載流子濃度的變化，從而引起電阻率的變化。 (1十2)項(xiàng)是由幾何尺寸變化引起的，E是由于電阻率變化而引起的。對(duì)半導(dǎo)體面言，后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者，它是半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻變化的主要部分，故上式可簡(jiǎn)化為 第一節(jié) 電阻應(yīng)變片第一節(jié) 電阻應(yīng)變片 半導(dǎo)體應(yīng)變片靈敏度 這一數(shù)值比金屬絲電阻應(yīng)變片大50一70倍。半導(dǎo)體應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小、體積小等。缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性能差、靈敏度分散度大(由于晶向、雜質(zhì)等因素的影響)以及在較大應(yīng)變作用下，非線性誤差大等，這些缺點(diǎn)給使用帶來(lái)一定困難。 應(yīng)變片的后續(xù)電路為電橋電路。第二節(jié) 應(yīng)

9、變片的主要特性第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性一 橫向效應(yīng)二 溫度誤差及其補(bǔ)償?shù)诙?jié) 應(yīng)變片的主要特性（一）橫向效應(yīng)敏感柵是由多條直線和圓弧部分組成直線段：沿軸向拉應(yīng)變，電阻圓弧段：沿軸向壓應(yīng)變r(jià) 電阻 Klr回線式應(yīng)變片敏感柵半圓弧形部分bOlrrdld0第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性 應(yīng)變片的橫柵部分將縱向絲柵部分的電阻變化抵消了一部分，從而降低了整個(gè)電阻應(yīng)變片的靈敏度，帶來(lái)測(cè)量誤差，其大小與敏感柵的構(gòu)造及尺寸有關(guān)。敏感柵的縱柵愈窄、愈長(zhǎng)，而橫柵愈寬、愈短，則橫向效應(yīng)的影響愈小。第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性（二）溫度誤差及其補(bǔ)償 1、敏感柵電阻隨溫度的變化引起的誤差。當(dāng)環(huán)境溫度變化t 時(shí)，敏感柵材料電阻溫度

10、系數(shù)為 ，則引起的電阻相對(duì)變化為2、試件材料的線膨脹引起的誤差。當(dāng)溫度變化t時(shí)，因試件材料和敏感柵材料的線膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片將產(chǎn)生附加拉長(zhǎng)（或壓縮），引起的電阻相對(duì)變化 溫度誤差 第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性相應(yīng)的虛假應(yīng)變輸出可得由于溫度變化而引起的總電阻變化為第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性溫度補(bǔ)償 單絲自補(bǔ)償法 自補(bǔ)償法 組合式自補(bǔ)償法 線路補(bǔ)償法電橋補(bǔ)償法、熱敏電阻溫度補(bǔ)償 第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性 電橋補(bǔ)償法 R1 +RRb -RU0R1RR4R3URbR被測(cè)試件補(bǔ)償塊第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性電橋補(bǔ)償法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、方便，在常溫下補(bǔ)償效果較好，缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補(bǔ)償

11、片處于溫度完全一致的情況，因而影響補(bǔ)償效果。第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性 應(yīng)變片的自補(bǔ)償法 粘貼在被測(cè)部位上的是一種特殊應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒@種應(yīng)變片稱(chēng)為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片。利用這種應(yīng)變片來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǚQ(chēng)為應(yīng)變片自補(bǔ)償法。a. 選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片b. 雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片 第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性a. 選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片 實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)臈l件為 當(dāng)被測(cè)試件的線膨脹系數(shù)g已知時(shí)，通過(guò)選擇敏感柵材料， 使下式成立 即可達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康?。?yōu)點(diǎn)：容易加工，成本低，缺點(diǎn)：只適用特定試件材料，溫度補(bǔ)償范圍也較窄。第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性b. 雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片

12、敏感柵絲由兩種不同溫度系數(shù)的金屬絲串接組成 R1R2組合自補(bǔ)償法選用兩者具有不同符號(hào)的電阻溫度系數(shù)調(diào)整R1和R2的比例，使溫度變化時(shí)產(chǎn)生的電阻變化滿足 通過(guò)調(diào)節(jié)兩種敏感柵的長(zhǎng)度來(lái)控制應(yīng)變片的溫度自補(bǔ)償，可達(dá)0.45m/的高精度 第二節(jié) 應(yīng)變片的主要特性熱敏電阻補(bǔ)償 T KRtUiR1RR4R3U0R2RtR5 分流電阻 UURt U = Ui - URtK第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用一、拉彎聯(lián)合作用下彎矩或拉力的測(cè)量 桿件受拉力P和彎矩M聯(lián)合作用，在彈性范圍內(nèi)工作， P、M的聯(lián)合作用可看成是P、M單獨(dú)作用的疊加。 桿件在P、M單獨(dú)作用下其上下表面的應(yīng)

13、變?yōu)椋?A 桿件的截面積； W 桿件的抗彎截面系數(shù) E 被測(cè)件材料的彈性模量第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用根據(jù)疊加原理，桿件在P、M聯(lián)合作用下，其上表面和下表面的應(yīng)變?yōu)椋旱谖骞?jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用1、彎矩M的測(cè)量 測(cè)彎矩的貼片與接橋如右圖所示，R1=R2=R，電阻增量R0：相對(duì)電阻的增量為：儀器的應(yīng)變讀數(shù)為：具有溫度補(bǔ)償功能第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用2、拉力P的測(cè)量溫度補(bǔ)償需在補(bǔ)償板上另貼兩片月R2、R2”串聯(lián)組成補(bǔ)償橋臂第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用二、其他測(cè)量實(shí)例1 應(yīng)變式力傳感器（a）實(shí)心圓柱；（b）空心圓筒； 柱式力傳感器第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用R5R8R7R6R1R2R3R4R5R8R7R6R1R2

14、R3R4UoUF第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用2 梁式力傳感器等截面梁 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，靈敏度高適合于測(cè)5000N以下的載荷 b0R1R2l0lFbh 等截面懸臂梁第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用b0R1R2XlFbh 等強(qiáng)度懸臂梁 第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用 雙端固定梁第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用3 薄壁圓環(huán)式力傳感器在外力作用下，各點(diǎn)的應(yīng)力差別較大 第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用BK-2S稱(chēng)重傳感器產(chǎn)品詳細(xì)介紹采用國(guó)際流行的雙梁式或剪切S梁結(jié)構(gòu)，拉、壓輸出對(duì)稱(chēng)性好、 測(cè)量精度高、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，廣泛用于機(jī)電結(jié)合秤、料斗秤、包裝秤等各種測(cè)力、稱(chēng)重系統(tǒng)中 供橋電壓 12VDC 輸入阻抗 38020 輸出阻抗 35

15、010 絕緣電阻 2000M 工作溫度 -10+50 第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用BK4輪輻式傳感器系列 采用輪輻式結(jié)構(gòu)，高度低，抗偏抗側(cè)能力強(qiáng)，測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定可靠安裝方便，是大、中量程精度傳感器中的最佳形式，廣泛用于各種電子衡器和各種力值測(cè)量，如汽車(chē)衡、軌道衡、吊勾秤、料斗秤技術(shù)參數(shù) 量程（t） 1，2，5，10，20，30，50 供橋電壓 12VDC 靈敏度 152mV/V 輸入阻抗 73020 非線性（%FS） 0.03, 0.05, 0.1 輸出阻抗 70010 重復(fù)性（%FS） 0.03, 0.05, 0.1 絕緣電阻 2000M 滯后（%FS） 0.03, 0.05, 0.1 工

16、作溫度 -10+50 允許過(guò)負(fù)荷 120%FS 熱零點(diǎn)偏移（%FS/10） 第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用4. 應(yīng)變式壓力傳感器tr膜片PrtR1R2R3R4rt膜片式壓力傳感器 R4R3R1R2 UU0第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用5. 筒式壓力傳感器 測(cè)較大壓力 機(jī)床液壓系統(tǒng)的壓力（106107Pa），槍炮的膛內(nèi)壓力（108Pa），動(dòng)態(tài)特性和靈敏度主要由材料的E值和尺寸決定 第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用6.組合式壓力傳感器應(yīng)變片不直接粘貼在壓力感受元件上壓力敏感元件為膜片或膜盒、波紋管、彈簧管等 通常用于測(cè)量小壓力。其缺點(diǎn)是固有頻率低，不適于測(cè)量瞬態(tài)過(guò)程。第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用7.AK-1型應(yīng)變式脈動(dòng)壓

17、力傳感器產(chǎn)品特點(diǎn)： 采用外殼和膜片為一體的圓膜片結(jié)構(gòu) 尺寸小，安裝方便 頻響高，精度高，性能穩(wěn)定可靠 適用于各種動(dòng)，靜態(tài)、氣、液體介質(zhì)的壓力測(cè)量第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用8.容器內(nèi)液體重量（液位）傳感器第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用液位傳感器式中 A1 、A2傳感器的傳輸系數(shù)； g 重力加速度(m/s2)； 被測(cè)溶液的密度(Kg/m3)。溶液重量 式中 Q容器內(nèi)感壓膜上面溶液的重量(N) ；D柱形容器的截面積(m2)。 第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用9. 應(yīng)變式加速度傳感器在低頻（1060Hz）振動(dòng)測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用,但不適用于頻率較高的振動(dòng)和沖擊。 應(yīng)變式加速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖1等強(qiáng)度梁 2質(zhì)量塊 3殼

18、體 4電阻應(yīng)變片第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用YHX12-WBD-30型 百分表式電阻應(yīng)變位移傳感器10. 應(yīng)變式位移傳感器第五節(jié) 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用11. 應(yīng)變式稱(chēng)重儀表工作原理選擇電阻應(yīng)變片材料的要求（1）敏感柵 靈敏系數(shù)k和電阻率要盡可能高而穩(wěn)定； 電阻溫度系數(shù)小，電阻-溫度間的線性關(guān)系和重復(fù)性好； 機(jī)械強(qiáng)度高，碾壓及焊接性能好，與其它金屬之間接觸熱電勢(shì)小；抗氧化、耐腐蝕性能強(qiáng)，無(wú)明顯機(jī)械滯后 。（2）應(yīng)變片基底材料應(yīng)變片基底材料有紙和聚合物兩大類(lèi)，紙基逐漸被膠基取代。對(duì)基底材料性能有如下要求：機(jī)械強(qiáng)度好，撓性好；粘貼性能好；絕緣性能好；熱穩(wěn)定性和抗?jié)裥院?；無(wú)滯后和蠕變。 （3）引線材料 康銅絲

19、敏感柵應(yīng)變片，引線采用直徑為0.050.18mm的銀銅絲，采用點(diǎn)焊焊接。 3 電阻應(yīng)變片特性及粘貼3.1 變片的主要工作參數(shù)（1）應(yīng)變片的尺寸 標(biāo)距l(xiāng) ：順著應(yīng)變片軸向敏感柵兩端轉(zhuǎn)向處之間的距離 。 柵寬b ：敏感柵的橫向尺寸稱(chēng)為柵寬，以b表示。 使用面積：lb稱(chēng)為應(yīng)變片的使用面積。應(yīng)變片的基底長(zhǎng)LS和寬度W要比敏感柵大一些。 （2）應(yīng)變片的電阻值 指應(yīng)變片沒(méi)有安裝且不受力的情況下，在室溫時(shí)測(cè)定的電阻值。 應(yīng)變片在相同的工作電流下，電阻值愈大，允許的工作電壓亦愈大，可提高測(cè)量靈敏度。 （3）機(jī)械滯后 機(jī)械滯后：對(duì)已安裝的應(yīng)變片，在恒定的溫度環(huán)境中，加載和卸載過(guò)程中同一載荷下指示應(yīng)變的最大差數(shù)

20、。 產(chǎn)生的原因：如應(yīng)變片本身特性不好；試件本身的材質(zhì)不好；粘結(jié)劑選擇不當(dāng)；固化不良；粘接技術(shù)不佳，部分脫落和粘結(jié)層太厚等。 采取的措施：為了減小應(yīng)變片的機(jī)械滯后給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的誤差，可對(duì)新粘貼應(yīng)變片的試件反復(fù)加、卸載35次。 （4）熱滯后 熱滯后：對(duì)已安裝的應(yīng)變片試件可自由膨脹并不受外力作用，在室溫與極限工作溫度之間增加或減少溫度，同一溫度下指示應(yīng)變的差數(shù)。 產(chǎn)生的原因：這主要由粘結(jié)層的殘余引力、干燥程度、固化速度和屈服點(diǎn)變化等引起。 采取的措施：應(yīng)變片粘貼后進(jìn)行“二次固化處理”可使熱滯后值減小。（5）零點(diǎn)漂移 零漂：對(duì)已安裝的應(yīng)變片，在溫度恒定試件不受力的條件下，指示應(yīng)變隨時(shí)間的變化稱(chēng)為零點(diǎn)

21、漂移（簡(jiǎn)稱(chēng)零漂）。 產(chǎn)生原因：這是由于應(yīng)變片的絕緣電阻過(guò)低及通過(guò)電流而產(chǎn)生熱量等原因造成。（6）蠕變 定義：對(duì)已安裝的應(yīng)變片，在溫度恒定并承受恒定的機(jī)械應(yīng)變時(shí)，指示應(yīng)變隨時(shí)間的變化稱(chēng)為蠕變。 產(chǎn)生的原因：主要是由膠層引起，如粘結(jié)劑種類(lèi)選擇不當(dāng)、粘貼層較厚或固化不充分以及在粘結(jié)劑接近軟化溫度下進(jìn)行測(cè)量等。（7）應(yīng)變極限 溫度不變時(shí)使試件的應(yīng)變逐漸加大，應(yīng)變片的指示應(yīng)變與真實(shí)應(yīng)變的相對(duì)誤差（非線性誤差）小于規(guī)定值（一般為10%）情況下所能達(dá)到的最大應(yīng)變值為該應(yīng)變片的應(yīng)變極限。（8）絕緣電阻 應(yīng)變片引線和安裝應(yīng)變片的試件之間的電阻值， 此值常作為應(yīng)變片粘結(jié)層固化程度和是否受潮的標(biāo)志。絕緣電阻下降會(huì)帶

22、來(lái)零漂和測(cè)量誤差 。（9）疲勞壽命 定義：對(duì)已安裝的應(yīng)變片在一定的交變機(jī)械應(yīng)變幅值下，可連續(xù)工作而不致產(chǎn)生疲勞損壞的循環(huán)次數(shù)，稱(chēng)為疲勞壽命。 疲勞壽命的循環(huán)次數(shù)與動(dòng)載荷的特性及大小有密切的關(guān)系。（10）最大工作電流 定義：允許通過(guò)應(yīng)變片而不影響其工作特性的最大電流值，稱(chēng)為最大工作電流。 應(yīng)變片的粘貼1. 應(yīng)變片的工作情況 貼在試件上的應(yīng)變片，其敏感部分基本上可和試件一起變形。 分析：是因?yàn)殡娮杞z的直徑很細(xì)，中間物質(zhì)很薄，由于電阻絲全部埋在粘結(jié)劑里，其粘結(jié)表面積相當(dāng)大，因此說(shuō)基本上可和試件一起變形。 試件表面的變形（應(yīng)變）是通過(guò)膠層、基底以剪力的形式傳給電阻絲的。當(dāng)試件沿x方向變形時(shí)，膠層下表面

23、與試件一起移動(dòng)，和基底粘合的上表面是被動(dòng)的，基底被帶動(dòng)，膠層發(fā)生剪應(yīng)力1。基底發(fā)生剪應(yīng)力2將應(yīng)變傳到電阻絲上。剪應(yīng)力分布規(guī)律如圖： 應(yīng)變片兩端剪應(yīng)力最大，中間最小。 在粘貼應(yīng)變片時(shí)應(yīng)注意將應(yīng)變片的兩端貼牢固。 應(yīng)變片粘貼工藝（1）應(yīng)變片檢查 外觀檢查 電阻值檢查 （2）修整應(yīng)變片 對(duì)沒(méi)有標(biāo)出中心線標(biāo)記的應(yīng)變片，應(yīng)在其基底上標(biāo)出中心線； 如有需要應(yīng)對(duì)應(yīng)變片的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行修整，但修整后的應(yīng)變片不可小于規(guī)定的最小長(zhǎng)度和寬度； 對(duì)基底較光滑的膠基應(yīng)變片，可用細(xì)沙將基底輕輕的稍許打磨，并用溶劑洗凈。（3）試件表面處理 將要貼應(yīng)變片的試件表面部分使之平整光潔，無(wú)油漆、銹斑、氧化層、油污和灰塵等。（4）劃

24、粘貼應(yīng)變片的定位線 （5）貼應(yīng)變片 在處理好的粘貼位置上和應(yīng)變片基底上，各涂抹一層薄薄的粘合劑，稍待一段時(shí)間。（6）粘合劑的固化處理 對(duì)粘貼好的應(yīng)變片，依粘合劑固化要求進(jìn)行固化處理。 （7）應(yīng)變片粘貼質(zhì)量的檢查 外觀檢查：用放大鏡觀察粘合層是否有氣泡。 電阻值檢查 絕緣電阻檢查：絕緣電阻一般大于200M （8）引出線的固定保護(hù)（9）應(yīng)變片的防潮處理 應(yīng)變片粘貼固化好后要進(jìn)行防潮處理，以免潮濕引起絕緣電阻和粘合強(qiáng)度降低，影響測(cè)試精度。 74在使用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變時(shí)，必須有適當(dāng)?shù)姆椒z測(cè)其阻值的微小變化。為此，一般是把應(yīng)變片接入某種電路，讓它的電阻變化對(duì)電路進(jìn)行某種控制，使電路輸出一個(gè)能模擬這個(gè)電阻

25、變化的電信號(hào)，之后，只要對(duì)這個(gè)電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理（濾波、放大、調(diào)制解調(diào)等）就行了。應(yīng)變片的測(cè)量電路752、電阻應(yīng)變儀 數(shù)字式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀（12通道） 是否可以直接利用萬(wàn)用表直接讀取電阻變化值？ 按公式 ，測(cè)出 ，就可以確定 ,如何測(cè) ?電阻應(yīng)變儀的作用： 利用電阻應(yīng)變片組成應(yīng)變電橋，將電橋輸出的電阻改變量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后將信號(hào)放大，最后將電信號(hào)用應(yīng)變表示出來(lái)。76常規(guī)電阻應(yīng)變測(cè)量使用的應(yīng)變儀，它的輸入回路叫做應(yīng)變電橋 應(yīng)變電橋：以應(yīng)變片作為其構(gòu)成部分的電橋。 應(yīng)變電橋的作用：能把應(yīng)變片阻值的微小變化轉(zhuǎn)換成輸出電壓的變化。應(yīng)變電橋電阻應(yīng)變儀的測(cè)量原理電源應(yīng)變電橋放大器A/D顯示電阻應(yīng)變儀

26、的原理框圖對(duì)電橋的期望：？EUR1R2R3R4I1I2I3I4BCDAF78電橋：將電阻、電感、電容等參量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出的一種測(cè)量電路。典型直流電橋EUR1R2R3R4I1I2I3I4BCDA79如圖所示，設(shè)輸入電壓恒定，因?yàn)锽、D間開(kāi)路，故電流：電阻R1，R4上的壓降分別為：80因?yàn)?1記為：當(dāng)u=0時(shí)，表示電橋處于平衡，可得R1R3=R2 R4， R1R3=R2 R4是直流電橋的平衡條件。82如果原處于平衡的電橋，各臂阻值分別有變化：R1，R2，R3，R4則電橋的輸出電壓為 :令R2/R1=r，忽略R/R的二次項(xiàng)，將平衡條件R1R3=R2R4考慮進(jìn)去，對(duì)上式整理后可得8384常

27、用電橋連接方法有三種：（1）單臂半橋接法： R1作為應(yīng)變片（2）半橋接法：R1、R2作為應(yīng)變片（3）全橋接法： R1、R2、R3、R4均為應(yīng)變片 為了簡(jiǎn)化橋路，設(shè)計(jì)時(shí)往往取相鄰橋臂電阻相等。R1=R2=R R3=R4=R” 而RR” r=185單臂 半橋全橋86無(wú)論哪種電橋方案，均滿足平衡條件，且r=187此式即為電橋輸入電壓恒定時(shí)，輸出電壓與橋臂電阻變化率之間的關(guān)系。構(gòu)件受力后，應(yīng)變電橋?qū)⒁来岁P(guān)系把應(yīng)變片的阻值變化轉(zhuǎn)換為其輸出電壓的變化。我們自然希望這種關(guān)系是線性的。8889令：u=u1u290u2=-Cu1 （非線性部分）若略去u2，則引入非線性誤差，此相對(duì)誤差為：91式中電阻值的增量可正

28、可負(fù)?？紤]到測(cè)量應(yīng)變的正負(fù)，根據(jù)電橋的性質(zhì)，在構(gòu)件上布置應(yīng)變片時(shí)，一般是力圖使應(yīng)變電橋相鄰橋臂的電阻變化異號(hào)，相對(duì)橋臂的電阻變化同號(hào)。這樣上式中各項(xiàng)相抵，使e很小而u1很大。 考慮最壞的情況，只有一個(gè)橋臂（如R1）接入應(yīng)變片，而其他三臂阻值不變，此時(shí)的非線性誤差為：R10，R2=0，R3=0，R4=0若應(yīng)變片靈敏系數(shù)k近似于2，則1。這表明略去電橋輸出電壓中的非線性部分所引起的相對(duì)誤差值與被測(cè)應(yīng)變值大小相當(dāng)。如設(shè)1=5000 則 e=500010-6=0.5%可見(jiàn)，在一般應(yīng)變范圍內(nèi)分析應(yīng)變電橋的輸出電壓時(shí)，只取其線性部分是足夠精確的。 這樣在允許的非線性誤差范圍內(nèi)，得到一個(gè)線性關(guān)系式，即：若在

29、各臂接入相同的應(yīng)變片，則：94(1)應(yīng)變電橋的輸出電壓與相鄰兩臂的電阻變化率之差，或相對(duì)兩臂電阻變化率之和成正比。 (2)如果相鄰兩臂的電阻變化率大小相等，符號(hào)相同；或相對(duì)兩臂的電阻變化率大小相等，符號(hào)相反，則電橋不會(huì)改變其平衡狀態(tài)。95電阻應(yīng)變儀讀數(shù)電源應(yīng)變電橋放大器A/D顯示應(yīng)變儀讀數(shù)：電橋輸出公式的使用前提條件：1）先決條件是：電橋起始是平衡的；2）無(wú)論各電阻如何變化，一定要在平衡點(diǎn)附近；3） 僅發(fā)生微小變化；4）假定各橋臂電阻起始是相等的。 上式為電橋加減特性表達(dá)式。 電橋輸出的八字原則： 相鄰橋臂相減，相對(duì)橋臂相加。97應(yīng)變電橋的接法組橋R 1和R 2是應(yīng)變計(jì)；R 3和R 4是儀器內(nèi)

30、部的精密無(wú)感電阻。EUR1R2R3R4BCDAR 0R 01. 單臂測(cè)量：橋路中只有一個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：2.半橋測(cè)量：橋路中相鄰的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件的機(jī)械變形。輸出的橋壓為：R1R2R3R4BCDA應(yīng)變電橋的接法組橋當(dāng) 同為拉應(yīng)變時(shí)，極端情況下，當(dāng) 則：所以，實(shí)際測(cè)量時(shí)需要使 產(chǎn)生拉應(yīng)變， 產(chǎn)生壓應(yīng)變，最好的情況下使 則： 99R1R2R3R4BCDA3. 對(duì)臂測(cè)量：橋路中相對(duì)的兩個(gè)橋臂參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：應(yīng)變電橋的接法組橋4.全橋測(cè)量：橋路中四個(gè)橋臂全部參與構(gòu)件機(jī)械變形。輸出的橋壓為：R1R2R3R4BCDA應(yīng)變電橋的接法組橋101補(bǔ)償塊F被測(cè)構(gòu)件溫度補(bǔ)償片工作片材料相同組橋半橋接法R 1R 2 分別寫(xiě)出兩枚應(yīng)變片所感受的信號(hào)：應(yīng)變儀讀數(shù)：