應(yīng)變片的粘貼技術(shù)

實(shí)驗(yàn)一電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆针娮钁?yīng)變片的粘貼工藝過程及方法掌握選擇應(yīng)變片的原則及粘貼質(zhì)量的檢查二、 實(shí)驗(yàn)步驟目測(cè)電阻應(yīng)變片有無折痕.斷絲等缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。必須更換。用數(shù)字萬用表或電橋精確測(cè)量應(yīng)變片電阻值的大小。注意：不要用手或不干凈的物品直接接觸應(yīng)變片基底。測(cè)量時(shí)應(yīng)放在干凈的書面上，不能使其受力，應(yīng)保持平直。記錄下各個(gè)應(yīng)變片的阻值，要求應(yīng)變片阻值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。對(duì)于標(biāo)稱電阻為120歐姆的應(yīng)變片，測(cè)量時(shí)數(shù)字萬用表必須打到200歐姆檔位上。所測(cè)電阻值為原始電阻。要求同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值相差均不得大于0.5歐姆，否則，需要更換。試件表面處理：實(shí)驗(yàn)所用試件為等強(qiáng)度梁，為了粘貼牢固，必須對(duì)試件表面進(jìn)行處理。在等強(qiáng)度梁選擇好貼片位置，用細(xì)紗紙打磨干凈，要求打磨成45度交叉線，如等強(qiáng)度梁上以前貼好的應(yīng)變片，先用小刀鏟掉。應(yīng)變片為一次性消耗材料，粘貼后再起下來不能再用。用酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。在貼片處劃出十字線，作為貼片坐標(biāo)，再用棉球擦一下。應(yīng)變片粘貼在502粘貼劑瓶口打一小細(xì)孔(用大頭針)，以便只流出少量膠液，一手捏住應(yīng)變片的引出線，一手拿502,瓶口向下，在應(yīng)變片基底上擠一小滴膠水，并用瓶口輕輕涂抹均勻，將多余的膠水甩去，立即放在應(yīng)變貼片位置。然后輕輕撕去塑料薄膜。粘貼質(zhì)量的檢查目測(cè)或用放大鏡檢查應(yīng)變片是否粘牢，有無氣泡、翹起等現(xiàn)象。用萬用表檢查電阻值。正常情況下，阻值與未貼片前的相差無幾。焊線用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到等強(qiáng)度反梁上的引線焊點(diǎn)處。注意焊錫不要太多。用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣組織，應(yīng)大于500M歐。應(yīng)變片保護(hù)用704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止受潮。三、 實(shí)驗(yàn)所用材料及工具箱式電阻應(yīng)變片等強(qiáng)度梁502粘接劑萬用表剪刀鑷子電烙鐵焊絲等四、 注意事項(xiàng)手指不能直接接觸502膠，否則粘手，注意不要擦到眼睛或衣服上.不要用兩手握兆歐表引線端的金屬部分，防止觸電；不要長(zhǎng)時(shí)間短路，防止燒毀兆歐表。圖1綜強(qiáng)度梁貼片示意圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求按實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告為什么同一電橋中應(yīng)變片阻值不能大于0.5歐姆?簡(jiǎn)述貼片質(zhì)量對(duì)測(cè)量精度的影響。實(shí)驗(yàn)二電橋的和差特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 掌握各種組橋的聯(lián)線方法2、 驗(yàn)證電橋公式AU=Uo/4xKx(￡1-￡2-￡3-￡4)3、 比較不同組橋之間關(guān)系、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、半橋疊加2、半橋抵消3、全橋工作4、單臂測(cè)量三、實(shí)驗(yàn)步驟:1、半橋疊加在同一個(gè)等強(qiáng)度梁的上、下表面各選一枚應(yīng)變片，組成半橋鄰臂,并用屏蔽線引出。此半橋與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀內(nèi)部的半橋一同組成完整電橋。此時(shí)電橋工作于半橋疊加方式。圖2半橋工作組橋圖R1、R2為電阻應(yīng)變片用萬用表檢查AB間電阻及BC間阻值，兩阻值之差應(yīng)小子0.5Q,用電烙鐵將連接導(dǎo)線焊接到對(duì)應(yīng)的A,B,C，焊點(diǎn)。為減小干擾，要求屏蔽層(金屬網(wǎng))必須接B點(diǎn),儀器選擇開關(guān)置于短路處，將此半橋A,B,C點(diǎn)接入電阻應(yīng)變儀面板A,B,C對(duì)應(yīng)接線柱上(A,B,C三接線柱必須短接)。儀器各旋鈕置于下列位置。靈敏度:轉(zhuǎn)到與應(yīng)變片相同的數(shù)值上讀數(shù)盤:所有讀數(shù)盤全旋到零選擇開關(guān)分別置于“阻'，和“容”，分別調(diào)電阻平衡和電容平衡，均使表頭指針指示到零。反復(fù)調(diào)幾次即可。如無法平衡，應(yīng)檢查是否開焊、斷路或接線松動(dòng)。加載讀數(shù):轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)盤，使指針回到零,此時(shí)從應(yīng)變儀讀數(shù)盤上讀出應(yīng)變大小，記入表格中。注意:必須等載荷穩(wěn)定后才能讀數(shù)。

2、半橋抵消選擇同一等強(qiáng)度梁的同一面上兩枚應(yīng)變片聯(lián)成半橋鄰臂。其他操作同半橋疊加注意:調(diào)平衡時(shí)必須先去掉載荷并使讀數(shù)盤回零。3、全橋測(cè)量用同一等強(qiáng)度梁的上下表面的四枚應(yīng)變片，組成完整的電橋。一取至同一面，一取另一面,A,B,C,D分別接入應(yīng)變儀對(duì)應(yīng)端上。其中R1,R3為同一面上的應(yīng)變片,R2,R4為另一面上的應(yīng)變片。，其他操作同前。注：去掉應(yīng)變儀面板上的短接片，將電橋的a,b,c,d點(diǎn)對(duì)應(yīng)接入儀器面板的A,B,C,D接線柱上，接線之前最好用萬用表測(cè)一下AC,BD間的阻值大小是否正確。4、單臂測(cè)量在兩個(gè)等強(qiáng)度梁上各取一枚應(yīng)變片，組成半橋鄰臂，其中一個(gè)梁加載，另一個(gè)不如載，測(cè)量在不同載荷下應(yīng)變的大小。R1受力，R2不受力，做溫度補(bǔ)償。圖5單臂測(cè)量的組橋圖其他操作同前。四、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)五、 使用儀器及工具等強(qiáng)度梁，硅碼，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀,萬用衰，連接導(dǎo)線，電烙鐵六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格內(nèi)。2、 計(jì)算在300g時(shí),梁所受的應(yīng)力c=MPa3、 計(jì)算半橋疊加時(shí)，等強(qiáng)度梁的靈敏度S=Rm/g4、 分析比較各種組橋方式之間的關(guān)系。應(yīng)變膠：用于粘貼電阻應(yīng)變片起承受并傳遞應(yīng)變作用的膠粘劑。要求應(yīng)變膠大多是由剛性好、觸變小具有耐熱性較好的酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅應(yīng)變膠等。配方例舉：配方一：J-06應(yīng)變膠鋇酚醛樹脂25E-06環(huán)氧5間苯二酚2...多維力傳感器設(shè)計(jì)及信號(hào)分析方法研究作者簡(jiǎn)介：吳仲城，男，1968年出生，1998年從師于博士生導(dǎo)師方廷健研究員，于2001年7月在中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所核能科學(xué)與工程專業(yè)獲得工學(xué)博士學(xué)位摘要本文圍繞多維力傳感器的設(shè)計(jì)、信號(hào)分析和處理等相關(guān)問題進(jìn)行研究，文章以三維加速度和六維力兩種機(jī)器人用典型多維力傳感器為研究對(duì)象，圍繞傳感器工作原理、信號(hào)提取和設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面展開研究工作，主要內(nèi)容有：首先對(duì)目前三維加速度傳感器和六維力傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧，分析了目前三維加速度傳感器的主要發(fā)展方向和趨勢(shì)，總結(jié)了六維力傳感器的主要結(jié)構(gòu)形式，指出目前關(guān)于這兩種多維力傳感器研究重點(diǎn)主要是工藝實(shí)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，而原理上仍然與單維力傳感器基本相同。文章在緒論部分對(duì)目前多維力傳感器研究中存在的一些問題進(jìn)行了總結(jié)概括。第二章對(duì)一種基于E型膜片結(jié)構(gòu)的三維加速度傳感器進(jìn)行了分析，詳細(xì)給出了其結(jié)構(gòu)、工藝、工作原理及信號(hào)獲取方式，對(duì)這種傳感器進(jìn)行了理論建模，并討論了其一些動(dòng)態(tài)特性，推論得到在彈性范圍內(nèi)這種全橋方式傳感器的輸出與應(yīng)變成正比。文章還分析了在忽略工藝方面的誤差條件下，這種一體化三維加速度傳感器結(jié)構(gòu)具有解耦性，在一般精度要求并不是十分苛刻情況下無須進(jìn)行信號(hào)解耦補(bǔ)償。第三章針對(duì)多維力傳感器設(shè)計(jì)、應(yīng)用的特點(diǎn)，分析了傳統(tǒng)建模方法的局限性，在理論建模和實(shí)驗(yàn)建?；A(chǔ)上提出了仿真建模的基本思想，其包括仿真實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理兩大部分。在第三章對(duì)仿真建模的原理、方法和步驟進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述，給出了目前應(yīng)用于多維力傳感器設(shè)計(jì)的一些主要仿真實(shí)驗(yàn)工具和信號(hào)處理工具。第四章針對(duì)第二章提出的三維加速度傳感器提出了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成了對(duì)E型結(jié)構(gòu)一體化三維加速度傳感器的靜、動(dòng)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)和特性參數(shù)之間的一些關(guān)系進(jìn)行了分析。文章同時(shí)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)分析過程中涉及到的力學(xué)模型建立、單元網(wǎng)格劃分、載荷和約束等問題進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并分析了沖擊信號(hào)和不同頻率簡(jiǎn)諧信號(hào)對(duì)傳感器輸出的影響。第五章給出了一種新型結(jié)構(gòu)的六維力傳感器設(shè)計(jì)，其是由雙E型膜片和十字梁構(gòu)成。文章針對(duì)這種新型結(jié)構(gòu)六維力傳感器的Mz靜態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析，得到其結(jié)構(gòu)參數(shù)和傳感器靜態(tài)靈敏度之間的關(guān)系，并對(duì)采用雙￡型膜片十字梁結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的一種微小型六維力傳感器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)證明這種新型多維力傳感器具有良好的線性，結(jié)構(gòu)本身具有解耦特性。第六章從設(shè)計(jì)的角度分析了多維力傳感器動(dòng)態(tài)特性與力敏單元位置之間的關(guān)系，文章應(yīng)用有限單元模態(tài)分析方法，結(jié)合有限元仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從理論上建立了多維力傳感器的動(dòng)態(tài)特性與敏感單元位置之間關(guān)系，指出敏感單元應(yīng)變是各階模態(tài)的線性組合，可以用低階模態(tài)去重構(gòu)傳感器本身動(dòng)態(tài)過程中的信息。在論文的第七章針對(duì)多維力傳感器實(shí)用過程中涉及到的信號(hào)處理問題提出了一種非線性自適應(yīng)濾波新算法，其是在傳統(tǒng)的LMS算法基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種算法，文章對(duì)這種算法進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，并采用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)證明這種方法的有效性。結(jié)果證明這種算法具有收斂速度快、步長(zhǎng)的穩(wěn)定區(qū)間與輸入信號(hào)無關(guān)的特點(diǎn)，輔助步長(zhǎng)可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接選定。同時(shí)在這一章節(jié)中根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)理論對(duì)傳感器無失真?zhèn)鬟f條件進(jìn)行了分析和討論。關(guān)鍵詞：多維加速度傳感器，六維力傳感器，模態(tài)分析，非線性自適應(yīng)濾波主漿和尾漿測(cè)試子系統(tǒng)主漿和尾漿數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用德國(guó)的TEL-ROT-STG旋轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)體積小，重量輕，防水設(shè)計(jì)，易于安裝，對(duì)響動(dòng)和傳動(dòng)部件的氣動(dòng)、操作特性幾乎沒有影響，同時(shí)該系統(tǒng)采用遙測(cè)傳輸方式，抗干擾能力強(qiáng)，在軍工及商業(yè)測(cè)試方面有較好的聲譽(yù)。考慮到用戶的實(shí)際需求，可根據(jù)用戶的要求定制設(shè)計(jì)生產(chǎn)。主漿和尾漿亦可作為單獨(dú)的測(cè)量系統(tǒng)獨(dú)立使用，靈活方便。主、尾漿的信號(hào)調(diào)理模塊相同，可互為備份。該系統(tǒng)可根據(jù)用戶的不同的測(cè)試要求擴(kuò)展或減少通道數(shù)，以及根據(jù)用戶不同的測(cè)試要求更換信號(hào)調(diào)理模塊。主、尾漿的數(shù)據(jù)采集及條理器直接安裝轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，通過無線遙測(cè)的方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鄙龣C(jī)倉(cāng)內(nèi)的接收機(jī)，接收機(jī)輸出數(shù)字PCM數(shù)據(jù)流或模擬信號(hào)進(jìn)入770PCM，統(tǒng)一為一路數(shù)據(jù)流發(fā)射到地面。當(dāng)然，你也可直接在直升機(jī)機(jī)艙內(nèi)通過計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行旋翼的數(shù)據(jù)分析。

主漿測(cè)試的應(yīng)用實(shí)例：主要指標(biāo)最大比特率1.28MBps最大測(cè)量通道數(shù)主漿64個(gè)尾漿24個(gè)重量主漿1.9kg尾漿1.5kg精度0.5%使用環(huán)境溫度-40—+70°C測(cè)量傳輸方式遙測(cè)最大轉(zhuǎn)速4500RPM離心過載能力>500g系統(tǒng)功能主、尾漿可獨(dú)立成為系統(tǒng)，也可作為機(jī)身的從采集器。

主漿測(cè)試子系統(tǒng)主漿的測(cè)試系統(tǒng)由信號(hào)調(diào)理器、編碼器、解碼器、發(fā)送器和接收器組成。信號(hào)調(diào)理器、編碼器和發(fā)送器組成一體，直接固定在飛機(jī)主漿端面上，采集傳輸飛行時(shí)螺旋槳的應(yīng)變參數(shù)。接收器和解碼器部分則放置直升機(jī)機(jī)體內(nèi)。該系統(tǒng)可以作為一獨(dú)立系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行測(cè)量，也可以與機(jī)身系統(tǒng)合起來使用，體積小，重量輕，安裝使用靈活方便。信號(hào)調(diào)理器信號(hào)調(diào)理器編碼器TEL64-ROT-STG-ENC提供了64個(gè)包括信號(hào)調(diào)理的STG模擬通道（根據(jù)用戶要求可往上擴(kuò)充），該產(chǎn)品體積小、加固和密封防水的特殊設(shè)計(jì)，專門用于旋轉(zhuǎn)測(cè)試，可抵抗振動(dòng)、沖擊。單個(gè)通道的配置參數(shù)可通過RS-232接口與筆記本電腦連接進(jìn)行設(shè)置。比特率有以下幾種:1280kbit/s總采樣率為80kS/s,每通道采樣率為1.25kS/s,每通道帶寬為400Hz。640kbi總采樣率為40kS/s,每通道采樣率為625S/s,每通道帶t/s寬為200Hz。320kbi總采樣率為20kS/s，每通道采樣率為312.5S/s，每通道t/s帶寬為100Hz。160kbi總采樣率為10kS/s,每通道采樣率為156.25S/s,每通道t/s帶寬為50Hz。應(yīng)變片阻抗在全橋和半橋設(shè)置中從120O到1.4KO不等，一般的使用350O或更高，最多是每8個(gè)通道用4個(gè)120O應(yīng)變片。應(yīng)變片是直接焊接在電路板上。每通道有10個(gè)不同的從1到1000增益。所有傳感器激勵(lì)固定為+4V,4線技術(shù)（無感應(yīng)線）。

> 輸出電壓為士5V，輸出電流為2mA;最大輸出阻抗為2Q37腳SubD連接頭。12位量化，各通道同時(shí)采樣。5-10V直流電池供電(如果需要可以用電池供電)。發(fā)送器和接收器發(fā)送接收部分采用S波段遙測(cè)發(fā)送器和分集式接收器TEL-GHz組成，它包括一個(gè)20mW傳輸距離為<500m的發(fā)送器、一個(gè)發(fā)送天線、兩個(gè)從2.45GHz到21MHz的向下變頻器和兩個(gè)接收機(jī)和接收天線、1個(gè)分集單元及連接電纜組成，其最大數(shù)據(jù)傳輸率為1.28Mbit/s(80kS/s)。發(fā)送器的發(fā)送功率包括從編碼器到接收機(jī)解碼器，載頻為2.45GHz。必要時(shí)，請(qǐng)確認(rèn)S波段在商業(yè)和工業(yè)上是否是空閑的。發(fā)送器與信號(hào)調(diào)理器和編碼器組成一個(gè)機(jī)架固定在螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸上，接收部分則裝在機(jī)艙中。接收機(jī)輸出為數(shù)字PCM數(shù)據(jù)流或模擬電壓信號(hào)，它可輸入到770PCM或直接用計(jì)算機(jī)做數(shù)據(jù)分析。尾漿測(cè)試子系統(tǒng)尾漿的測(cè)試系統(tǒng)也是由信號(hào)調(diào)理器、編碼器、解碼器、發(fā)送器和接收器組成。特別是很強(qiáng)的抗沖擊和抗振功能，整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)分為兩部分固定在軸上。解碼器部分則放置直升機(jī)機(jī)體內(nèi)。該系統(tǒng)可以作為一獨(dú)立系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行測(cè)量，也可以與機(jī)身系統(tǒng)合起來使用，體積小，重量輕，運(yùn)用靈活方便。信號(hào)調(diào)理器信號(hào)調(diào)理器采用KMT公司的TEL-ROT-STG-2,它提供了24個(gè)STG調(diào)理模擬通道，分為兩部分安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，體積小、加固和防水特殊設(shè)計(jì)，專門用于旋轉(zhuǎn)軸測(cè)試，可抵抗振動(dòng)和沖擊。根據(jù)用戶要求機(jī)械結(jié)構(gòu)分成兩部分，便于安裝。單個(gè)通道的配置參數(shù)可通過RS-232接口與筆記本電腦連接進(jìn)行設(shè)置。比特率有以下幾種：

640kbit/s總采樣率為40kS/s,每通道采樣率為1.25kS/s,每通道帶寬為400Hz。320kb總采樣率為20kS/s,每通道采樣率為625S/s，每通道帶寬it/s為200Hz。160kb總采樣率為10kS/s,每通道采樣率為312.55S/s,每通道帶it/s寬為100Hz。在全橋和半橋設(shè)置中，應(yīng)變片阻抗從120O到1.4KO不等，一般的使用3500或更高，最多是每8個(gè)通道用4個(gè)120O應(yīng)變片。應(yīng)變片是直接焊接在電路板上。每通道10個(gè)不同的1到1000增益。所有傳感器激勵(lì)