电阻应变测量及方法

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1、电阻应变测量及方法电阻应变计应变片测量电路概述应变片在构件上的布置和组桥概述电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应力—应变关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。1、用电阻应变片测量应变的过程3、应变测量工作温度可分为五个区段：2、电阻应变测试技术分类（1）静态测量：对永远恒定的载荷或短时间稳定的载荷的测量。（2）动态测量：对载荷在2～1200HZ范围内变化的测量。（1）常温应变测量：工作温度（2）中温应变测量：工作温度（3）高温应变测量：工作温度在以上（4）低温应变测量：工作温度（

2、5）超低温应变测量：工作温度以下。4、电阻应变测量方法的优点（3）频率响应好。可以测量从静态到数十万赫的动态应变。（4）应变片尺寸小，重量轻。最小的应变片栅长可短到0.178毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。（6）可在各种复杂环境下测量。如高、低温、高速旋转、强磁场等环境测量（1）测量灵敏度和精度高。其最小应变读数为（微应变，）在常温测量时精度可达。（2）测量范围广。可测。5、电阻应变测量方法的缺点（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内部应变。（2）一

3、个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的应变，而不能进行全域性测量。电阻应变片一、电阻应变片的工作原理由物理学可知：金属导线的电阻率为其中：导线材料电阻率导线长度导线横截面积当金属导线沿其轴线方向受力变形时（伸长或缩短），电阻值会随之发生变化（增大或减小），这种现象就称为电阻应变效应。将上式取对数并微分，得：式中：为金属导线长度的相对变化；为导线横截面积的相对变化。若导线直径为D，则式中：为导线材料泊松比。二、电阻应变片的构造电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组成。其构造如图所示：敏感栅：用合金丝或合

4、金箔制成的栅。栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的距离，一般为0.2~100mm。栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。应变片轴线：敏感栅纵栅的中心线。引线：用来由敏感栅引出电信号的金属导线。用镀锡铜线（通常）制成基底：用来保持敏感栅的几何形状和相对位置。盖层：用来保护敏感栅，常用材料有纸、胶膜、玻璃纤维等。粘结剂：将敏感栅固定在基底上，常用环氧树脂类和酚醛树脂类粘结剂。作用：将三、电阻应变片的主要性能（一）应变片电阻（R）（二）灵敏系数（K）指应变片在未经安装、不受力的情况下，于室温时测定的电阻值。常用的应变电

5、阻值在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化与试件表面沿应变片轴线方向的应变之比值，称为应变片的灵敏系数，即：（二）灵敏系数（K）在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化与试件表面沿应变片轴线方向的应变之比值，称为应变片的灵敏系数，即：注意：K值是应变片的主要参数，它取决于敏感栅的材料、型式、几何尺寸、基底、粘结剂等多种因素。通常由制造厂在专用设备上标定给出K值。常用的K=2.0~2.4（三）横向效应系数（H）应变片的敏感栅除有纵栅外，还有圆弧或直线形的横栅。横栅主要对垂直于应变片轴线方向的横向应变敏感，因而应变片

6、指示应变中包含有横向应变的影响，这就是应变片的横向效应。将应变片置于平面应变场中，沿应变片轴线方向的应变为，垂直于轴线方向的横向应变，应变片敏感栅电阻相对变化为：式中：分别为和引起的敏感栅电阻的相对变化。分别为应变片轴向和横向灵敏系数。横向灵敏系数与轴向灵敏系数的比值称为横向效应系数H。将应变片安装在自由膨胀的构件上，无外力作用，当环境温度变化时，则输出一定的指示应变，称为热输出，用表示。（四）热输出（）产生原因：（1）由于温度变化，敏感栅材料的电阻率发生变化（温度效应）；（2）敏感栅材料与被测构件材料之间的线

7、膨胀系数不同。设温度变化为，且应变片的灵敏系数K随温度变化可略去，则应变片的热输出为式中：敏感栅材料的电阻温度系数；被测材料的线膨胀系数。敏感栅材料的线膨胀系数；需要说明的是：我们希望应变片的指示应变反映的是构件因受力所产生的应变，而不是环境温度变化所引起的，否则会带来很大误差。因此在测量中必须设法消除温度变化的影响。（五）稳定性它是反映应变片长期静态工作能力的重要性能，常用电阻漂移值和蠕变大小来表示。（1）应变片的电阻值漂移指在工作温度恒定，安装在未受外力作用的构件上，其应变片电阻值随时间的变化。产生漂移原因

8、：由于敏感栅、基底、粘结剂等材料在应变片的制造或安装过程中，内部形成的应力缓慢释放所致。（2）应变片的蠕变指在工作温度恒定，安装在承受外力，但变形恒定的构件上的应变片电阻值随时间的变化。产生原因：粘结剂与基底在传递应变时出现滑动所致。在恒定温度下，对安装有应变片的试件加载—卸载。以试件的机械应变为横坐标，应变片的指示应变为纵坐标绘成曲线，加载与卸载曲线不重合，这种现象称为机械滞后。（六