电阻应变测量技术新.ppt

§3-0概述基本原理利用电阻应变片作为传感元件,将应变片贴在被测物体上,会随被测物体的变形而拉长或收缩,从而改变电阻值,反映被测物体应变的大小。待测非电量ε电阻变化△R应变值ε①感受应变:ε△R②测量△R:应变仪将应变片的△R→△U或△I,惠斯顿电桥放大器输出应变值*1工作原理电阻应变效应以丝式应变片为例§3-1电阻应变片*§3-1电阻应变片理论推导分析大应变时dρ/ρ/ε,通常不是常数;但对于康铜等少数几种电阻丝而言,dρ/ρ/ε基本为定值,因此它们可用于大应变(≥8000~10000με)的量测,可以满足一般工程中应变测试的要求。半导体的dρ/ρ/ε通常>100实际情形电阻丝端头横向变形基底传递变形的影响电阻应变片的实际灵敏度K≤KS。实际工作中一般采用标定的方法确定应变片的灵敏度。*§3-1电阻应变片例题:等强度梁静态应变测试采用等强度钢梁,钢梁的μ=,L=150mm,室温、单向受力状态,应变片丝栅方向与最大主应变方向一致,采用砝码在梁一端施加作用力P=,,,求得应变片的实际灵敏度K。梁高h=5mm梁长L=150mmP⑴△R/R:△R/R=(-120)/120=⑵ε:σ=Eε=Mh/2I (1)f=-ML2/3EI(2)(1)/(2):ε=-hf/L2=⑶K:K=△R/R/ε=2*§3-1电阻应变片2构造(1)电阻丝:敏感材料,关键性部分。要求:电阻率大,应变电阻系数大,温度电阻系数小,压延性好。材料:铜镍、镍铬、铁铬铝等高阻合金。(2)基底与覆盖层:作用:定位,传力,保护要求:绝缘,强度大,易粘贴,蠕变小,滞后小,防潮,热稳定,温度应变小。材料:纸基、胶基、纸浸胶基(3)引线与接线端子:-(铱、银)软铜线。电阻丝引线基底覆盖层正视图侧视图接线端子*§3-1电阻应变片3分类(1)金属类①金属丝式应变片。丝绕式、-,响应时间为10-7s,散热效果差,许用电流低。圆角线栅,横向效应大;直角线栅,制作复杂。*§3-1电阻应变片3分类(1)金属类②箔式应变片3-10μm厚的康铜或其它合金膜,光刻印刷。照相腐蚀成形法,集成电路制造技术。目前主要使用的一种传感器。横向效应小,散热好于丝式。③薄膜式应变片:800℃厚度≤,真空电镀制造,用于高温等特殊条件*§3-1电阻应变片3分类(2)半导体式应变片(压阻效应)半导体材料,根据压阻效应制成。灵敏系数高,K>100,可直接用万用表测出现于50年代中期应变响应时间仅有10-11s热稳性能差;大应变时,非线形较大,多用于测量500以下的小应变。*§3-1电阻应变片3分类(3)应变花应变花:在一个基底上有几个按一定角度排列的敏感栅的应变片。测量主应力方向未知条件下平面应力状态。自补偿应变片:用于高低温和温差大的条件*§3-1电阻应变片4应变片的参数和工作特性(1)灵敏系数灵敏系数:单向受力状态下,敏感栅纵向中心线与应力方向平行时,应变片电阻值的相对变化与沿其纵向的应变之比值电阻丝端头横向变形,电阻应变片的实际灵敏度K≤K0。实际工作中一般采用标定的方法确定应变片的灵敏度。*