應變測試系統(tǒng)x

第五章應變測試系統(tǒng)應力應變測量的方法應力應變測量的意義電阻應變測量光彈性實驗法脆性涂層法云紋法全息干涉法6.1應變片一、工作原理：金屬線材的應變效應應變電阻變化電流或電壓變化放大記錄二、電阻應變測量過程三、電阻應變測量的特點優(yōu)點：a.應變片尺寸小，重量輕

b.頻率響應好（0～500KHz）

c.測量范圍廣（10～10４微應變）

d.可在各種惡劣條件下使用，價格便宜

e.測量應變的靈敏度和準確度高缺點？

（2）線性及機械滯后：初始加載和卸載時有非線性和較顯著的滯后現(xiàn)象。（措施：正式測量前三次以上加卸載循環(huán)）

（3）零點漂移：試件不受力的條件下，溫度恒定，而應變片的指示應變值隨時間而改變的特性。

（4）蠕變：在某一恒定應變狀態(tài)下，保持溫度不變，其指示應變值隨時間而變化的特性。

（5）疲勞壽命：在某一交變應變幅度下，應變片所能經(jīng)受的有效工作循環(huán)次數(shù)。105-107次。（1）橫向效應：橫向電阻變化將抵消縱向一部分電阻變化，使整個應變片的靈敏度降低。（控制橫向靈敏度0.3%以下）

四、應變片的工作特性五、應變片主要參數(shù)(P176-177)

幾何尺寸：

電阻值：有60Ω、120Ω、600Ω、1000Ω等值絕緣電阻：一般大于２0MΩ，100MΩ

靈敏度系數(shù)：一般在1.30~3.50

允許電流：靜態(tài)為25mA,動態(tài)75~100mA。其他：如滯后、壽命等長度通常在2-30mm，箔式可小到0.2mm,大到100mm。寬度在10mm以內(nèi)。6.2應變測量電路為什么需要應變測量電路？

通過建立應變測量電路把電阻應變片的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。常用的測量電路為惠斯登電橋。

惠斯通電橋?qū)儆谥绷麟姌?，主要用于測量中等數(shù)值的電阻（10~106Ω）。

R1上的電壓降為：

R4上的電壓降為：

輸出電壓為：輸出電壓為：若：，則：，電橋平衡當各橋臂電阻發(fā)生變化時，輸出電壓發(fā)生變化：若：則：

工作橋臂：接入的是應變片，有電阻變化。根據(jù)電橋工作中橋臂電阻值變化情況（工作橋臂數(shù)）可分為半橋單臂、半橋雙臂和全橋三種聯(lián)接方式。全等臂橋各橋臂電阻相等：很小，遠小于橋臂電阻值，故略去分母中的一般組橋時，各橋臂的參數(shù)要求相同，可以認為所以：半橋單臂橋特性

應變電橋的和差特性：相鄰相減，相對相加和差特性的應用：可實現(xiàn)溫度補償，輸出電壓放大等作用。溫度效應及溫度補償

溫度效應：由于溫度變化引起的應變片敏感柵電阻的變化。

溫度補償：排除溫度效應影響的措施。

溫度補償原理溫度補償PPR1R2補償片和工作片的性能參數(shù)完全相同

貼補償片的材料與被測試件材料相同補償片和工作片盡量放近一些，處于同一溫度場工作片、補償片接在相鄰橋臂上要實現(xiàn)溫度補償應注意的問題：要想通過補償片來實現(xiàn)溫度補償?shù)年P(guān)鍵？6.3布片與組橋（1）是電橋的平衡條件，實際測量時需先進行預調(diào)平衡。

注意R3和R4與前面電橋順序不同一、電橋的特點（2）如相鄰兩臂有大小相等，符號一致的變化，或是相對兩臂有大小相等，符號相反的變化，則不破壞電橋的平衡。6.3布片與組橋（3）若相鄰兩臂阻值有大小相等符號相反的變化，則電橋的輸出比其中單獨一個臂所引起的電橋輸出大一倍。若相對兩臂阻值有大小相等符號相同的變化也如此。

一、電橋的特點（2）如相鄰兩臂有大小相等，符號一致的變化，或是相對兩臂有大小相等，符號相反的變化，則不破壞電橋的平衡。二、貼片及組橋

例1：求受拉試件應變。PP解：方法一：PPR1R2PR1R2方法二：PR1R2PPR1R2感受橫向拉力比較兩種方法例2：求如圖所示試件由彎矩引起的應變。MM解：方法一：MMR2R1MR1R2

0方法二：MMR2R1MR1R2

例3：求試件由拉力和彎矩共同引起的應變。MMPP解：PMR1R2

（1）測彎矩應變排除拉力應變。MMR2R1PP（2）測拉力應變排除彎矩應變。方法一：貼溫度補償片，接成全橋。MMR3R1PPR2R4PMR1R200R3R400方法二：R2MMR3R1PPR4A向R1R2A向PMR1R2

R3R46.4提高應變測量精度的措施

提高供橋電壓

增大輸出電流

減小貼片誤差減小接觸電阻長導線電阻影響的修正測量應變的定度實際測試時都要進行現(xiàn)場標定6.4提高應變測量精度的措施提高供橋電壓

同時，采用串聯(lián)應變片；另外需加大固定電阻，使固定電阻的阻值為應變片電阻阻值的n倍。此時才能增加電橋靈敏度。

Ui=2nRip6.4提高應變測量精度的措施增