1电测法简介.ppt

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1、电测法简述一、应变电测原理简介在实验应力分析的多种方法中，电测法应用最广泛。所谓电测法就是将力学量如：位移、速度、变形等非电量转换成电量来进行测量的一种实验方法。将非电量（变形、力等）的变化，通过转换元件转换成电量（电阻、电感、电容等）的变化，然后，再把测得的电量变化反转换为欲测定的非电量，这种方法叫非电量的电测法。电测法主要由电阻应变片和电阻应变仪组成。将非电量通过敏感元件转换成电量的转换元件，称为电阻应变计（简称电阻片或应变片）。实际应用时，将电阻片粘贴在被测构件上，当构件变形时，应变片的电阻值将发生相应的变化，利用电阻应

2、变仪（简称应变仪）将该电阻的变化测定出来，换算成应变值输出，就可获得所测定的应力或应变值。二、电阻应变片1、构造电阻应变片是将应变转换成电阻变化的转换元件，一般由敏感栅、引出线、基底层、覆盖层和黏结剂组成，敏感栅是应变片的主要元件，由金属丝或者金属箔制成，基底层和覆盖层起定位和保护应变片的几何形状的作用，也起到与被测构件之间电绝缘作用，引出线是用于连接导线的过渡部分，黏结剂把敏感栅基底和覆盖层牢固地黏结成一个整体。电阻应变片的工作原理是把应变片牢固地粘贴于试件上，使应变片与试件同步变形，金属丝电阻值就发生变化。2、应变

3、片的工作原理通过应变片的介绍而知，应变片是由特殊金属电阻丝所组成，由物理学可知，金属丝的电阻R与其长度L成正比，与其截面积A成反比。并与电阻率ρ有关，它们的关系式为(1)如果金属电阻丝沿其轴线方向受力而产生变形，由电阻值也随之发生变化，这一物理现象称为电阻应变效应。为了得到两者之间的关系，可将式（1）取对数并微分得(2)式中dL/L----金属丝长度的相对变化。它可用应变表示，即(3)金属丝处于单向受力状态，它的截面面积A的相对变化dA/A和式（3）间的关系可根据泊松效应表示为(a)布尔兹曼定理表明，金属电阻

4、率的变化率dρ/ρ与体积变化率成正比，即(b)同样，应用泊松效应(c)将式（a）、式（b）、式（c）、代入式则可得(4)式中，为常数，令其为K0，则上式可写成(5)而dL/L是电阻丝的长度变化率，即它的应变ε，则(6)上式说明，电阻丝的电阻变化率与其应变成正比，比例系数K0称为电阻丝的灵敏系数。应变片的栅状电阻丝同样有这种关系：用增量形式表示，则为(7)上式说明，电阻丝的电阻变化率是该电阻丝所产生的应变变化的K倍。实验表明，K值在很大范围内保持常量，称K为电阻丝的灵敏系数，它与敏感栅的材料和几何形状等有关，K的数值一

5、般由制造厂家用标准应变设备抽样标定后，提供给使用者的。使用应变片时，将应变片用特殊的胶水粘贴在测点处，随试件共同变形。若试件贴片处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随着一起变形（伸长或缩短），从而引起应变片的电阻产生相对变化，并且在一定应变范围内，电阻丝的电阻变化率与应变变化率成正比。因此，由上式可知，通过应变片，就可以将测量应变量ε的问题转化为测量电阻改变量ΔR的问题。而电阻改变量ΔR可接入适当的电路中，它将引起电信号的变化，经过放大、处理后，便能测定该信号并转换成应变ε显示出来。3、电阻应变片的种类应变片的种类很多，常温

6、应变片有：（1）金属丝绕式应变片（2）金属箔式应变片（3）半导体应变片(1)金属丝绕式应变片这种应变片一般采直径为0.01~0.05mm的镍铬合金的金属丝绕制成栅状，称为敏感栅。贴在两层薄纸片（或塑料片）中，两端用直径为0.1~0.2mm的镀银铜线引出，以供测量时焊接导线之用。其构造如图所示。这类应变片敏感栅的横向部分呈圆弧形，其横向效应较大，故测量精度较差，而且端部圆弧部分制造困难，形状不易保证，同一批片之中，其性能分散性较大，还由于耐温、耐湿性能不好，现已被其它类型的应变片所取代。(2)金属箔式应变片这种应变片的

7、敏感栅是用厚度为0.002~0.008mm的铜镍合金或镍铬合金的金属箔，采用刻制、制版、光刻及腐蚀等工艺过程而制成，简称箔式应变片，由于制造工艺自动化，可大量生产，从而降低了成本，而且还能把敏感栅制成为各种形状和尺寸的应变片，尤其可以制造栅长很小的应变片，以适应不同测试的需要。箔式应变片还具有以下诸多优点，制造过程中敏感栅的横向部分能够做成较宽的栅条，减小了横向效应；由于栅箔薄而宽，因而粘贴牢固，整体散热性能好、疲劳寿命长，并能较好地反映构件表面的变形，使其测量精度高，同一批量应变片性能比较稳定可靠。因此，在工程上得到广泛的使

8、用。(3)半导体应变片这种应变片的敏感栅是由锗或硅等半导体材料制成，通常用单晶硅的一直条形作为敏感栅，在同等的应变下，其电阻的相对改变量比前述两种应变片都要大很多，用数字式欧姆表就能测出它的电阻变化，因此，可作为高灵敏度传感器的理想敏感元件。此外，还有很多专用应变片，如剪