電阻應變測量及方法電阻應變計應變片測量電路概述應變片在構件上的布置和組橋編輯ppt概述電阻應變測量技術是用電阻應變片測量構件的表面應變，再根據應力—應變關系確定構件表面應力狀態的一種實驗應力分析方法。1、用電阻應變片測量應變的過程編輯ppt3、應變測量工作溫度可分為五個區段：2、電阻應變測試技術分類（1）靜態測量：對永遠恒定的載荷或短時間穩定的載荷的測量。（2）動態測量：對載荷在2～1200HZ范圍內變化的測量。（1）常溫應變測量：工作溫度（2）中溫應變測量：工作溫度（3）高溫應變測量：工作溫度在以上（4）低溫應變測量：工作溫度（5）超低溫應變測量：工作溫度以下。編輯ppt4、電阻應變測量方法的優點（3）頻率響應好。可以測量從靜態到數十萬赫的動態應變。（4）應變片尺寸小，重量輕。最小的應變片柵長可短到0.178毫米，安裝方便，不會影響構件的應力狀態。（5）測量過程中輸出電信號，可制成各種傳感器。（6）可在各種復雜環境下測量。如高、低溫、高速旋轉、強磁場等環境測量（1）測量靈敏度和精度高。其最小應變讀數為（微應變，）在常溫測量時精度可達。（2）測量范圍廣。可測。編輯ppt5、電阻應變測量方法的缺點（1）只能測量構件的表面應變，而不能測構件的內部應變。（2）一個應變片只能測構件表面一個點沿某個方向的應變，而不能進行全域性測量。編輯ppt電阻應變片一、電阻應變片的工作原理由物理學可知：金屬導線的電阻率為其中：導線材料電阻率導線長度導線橫截面積編輯ppt當金屬導線沿其軸線方向受力變形時（伸長或縮短），電阻值會隨之發生變化（增大或減小），這種現象就稱為電阻應變效應。將上式取對數并微分，得：式中：為金屬導線長度的相對變化；為導線橫截面積的相對變化。編輯ppt若導線直徑為D，則式中：為導線材料泊松比。編輯ppt二、電阻應變片的構造電阻應變片由敏感柵、引線、基底、蓋層、粘結劑組成。其構造如圖所示：編輯ppt敏感柵：用合金絲或合金箔制成的柵。柵長L：指兩端圓弧內側或兩端橫柵內側之間的距離，一般為0.2~100mm。柵寬B：敏感柵外側之間的距離。應變片軸線：敏感柵縱柵的中心線。引線：用來由敏感柵引出電信號的金屬導線。用鍍錫銅線（通常）制成基底：用來保持敏感柵的幾何形狀和相對位置。蓋層：用來保護敏感柵，常用材料有紙、膠膜、玻璃纖維等。粘結劑：將敏感柵固定在基底上，常用環氧樹脂類和酚醛樹脂類粘結劑。作用：將編輯ppt三、電阻應變片的主要性能（一）應變片電阻（R）（二）靈敏系數（K）指應變片在未經安裝、不受力的情況下，于室溫時測定的電阻值。常用的應變電阻值在單向應力作用下，應變片的電阻相對變化與試件表面沿應變片軸線方向的應變之比值，稱為應變片的靈敏系數，即：編輯ppt（二）靈敏系數（K）在單向應力作用下，應變片的電阻相對變化與試件表面沿應變片軸線方向的應變之比值，稱為應變片的靈敏系數，即：注意：K值是應變片的主要參數，它取決于敏感柵的材料、型式、幾何尺寸、基底、粘結劑等多種因素。通常由制造廠在專用設備上標定給出K值。常用的K=2.0~2.4編輯ppt（三）橫向效應系數（H）應變片的敏感柵除有縱柵外，還有圓弧或直線形的橫柵。橫柵主要對垂直于應變片軸線方向的橫向應變敏感，因而應變片指示應變中包含有橫向應變的影響，這就是應變片的橫向效應。將應變片置于平面應變場中，沿應變片軸線方向的應變為，垂直于軸線方向的橫向應變，應變片敏感柵電阻相對變化為：編輯ppt式中：分別為和引起的敏感柵電阻的相對變化。分別為應變片軸向和橫向靈敏系數。橫向靈敏系數與軸向靈敏系數的比值稱為橫向效應系數H。編輯ppt將應變片安裝在自由膨脹的構件上，無外力作用，當環境溫度變化時，則輸出一定的指示應變，稱為熱輸出，用表示。（四）熱輸出（）產生原因：（1）由于溫度變化，敏感柵材料的電阻率發生變化（溫度效應）；（2）敏感柵材料與被測構件材料之間的線膨脹系數不同。編輯ppt設溫度變化為，且應變片的靈敏系數K隨溫度變化可略去，則應變片的熱輸出為式中：敏感柵材料的電阻溫度系數；被測材料的線膨脹系數。敏感柵材料的線膨脹系數；需要說明的是：我們希望應變片的指示應變反映的是構件因受力所產生的應變，而不是環境溫度變化所引起的，否則會帶來很大誤差。因此在測量中必須設法消除溫度變化的影響。編輯ppt（五）穩定性它是反映應變片長期靜態工作能力的重要性能，常用電阻漂移值和蠕變大小來表示。（1）應變片的電阻值漂移指在工作溫度恒定，安裝在未受外力作用的構件上，其應變片電阻值隨時間的變化。產生漂移原因：由于敏感柵、基底、粘結劑等材料在應變片的制造或安裝過程中，內部形成的應力緩慢釋放所致。（2）應變片的蠕變指在工作溫度恒定，安裝在承受外力，但變形恒定的構件上的應變片電阻值隨時間的變化。產生原因：粘結劑與基底在傳遞應變時出現滑動所致。編輯ppt在恒定溫度下，對安裝有應變片的試件加載—卸載。以試件的機械應變為橫坐標，應變片的指示應變為縱坐標繪成曲線，加載與卸載曲線不重合，這種現象稱為機械滯后。（六）機械滯后（）機械滯后量：以加載曲線與卸載曲線中兩個指示應變的最大差值來表示。產生原因：敏感柵、基底和粘結劑在承受機械應變后產生殘余變形所致。消除：在正式測試前，反復加—卸載n次。編輯ppt（七）應變極限（）在恒定溫度下，對安裝有應變片的試件逐漸加載，直至應變片的指示應變與試件的機械應變的相對誤差達到10%。此時，機械應變即作為該應變片的應變極限。一般情況下，（八）絕緣電阻（）應變片的絕緣電阻時指應變片的引線與被測試件之間的電阻值。為使提高，可選用絕緣性能好的粘結劑和基底材料。一般情況下，兆歐。編輯ppt（九）疲勞壽命（N）在幅值恒定的交變應力作用下，應變片連續工作，直至產生疲勞損壞時的循環次數，稱為應變片的疲勞壽命。疲勞損壞：（1）敏感柵或引線發生斷路；（2）應變片輸出幅值變化達到10%；（3）應變片輸出波形上出現尖峰。編輯ppt四、電阻應變片工作特性的標定（一）靈敏系數的標定（1）單向應力狀態——故采用純彎梁；（2）應變片軸線應平行單向應力——注意貼片方向；注意：（3）標定材料為鋼梁——標定梁泊松比為。編輯ppt標定思路：（1）由三點撓度儀測（2）由惠斯頓電橋測編輯ppt根據材料力學公式和幾何關系，求出純彎曲上下表面的軸向應變為：其中：f為由三點撓度儀上千分表測出的撓度值；得應變片的靈敏系數為：標定K值時，取。若電阻應變儀靈敏系數和讀數應變分別為和表示，則：編輯ppt（二）橫向效應系數的標定設想造成一種單向應變場。設計專用裝置，其頂部工作區試件很薄（6mm），兩邊尺寸較大。使試件僅沿x方向產生應變，y方向應變很小，接近于零。在試件上貼有一個電阻應變片，其中：電阻變化量：由于編輯ppt電阻變化量：電阻變化量：將兩個應變片分別組成兩個半臂半橋接入電阻應變儀，則兩應變片電阻變化量的比值：編輯ppt五、電阻應變片的分類電阻應變片按敏感柵材料不同可分為金屬電阻應變片和半導體應變片。本課僅介紹金屬電阻應變片。（一）絲繞式應變片敏感柵是用直徑為0.01~0.05毫米的銅鎳合金或鎳鉻繞制而成。缺點：其橫向效應大，測量精度較差，應變片性能分散。優點：基底、蓋層均為紙做成，價格便宜，易安裝。編輯ppt（二）短接式應變片將金屬絲平行排成柵狀，端部用粗絲焊接而成。優點：橫向效應小，制造時敏感柵形狀易保證，測量精度高。缺點：焊點多，疲勞壽命較低。編輯ppt（三）箔式應變片敏感柵采用的是0.002~0.005毫米的銅鎳合金或鎳鉻合金的金屬箔，采用刻圖制板、光刻及腐蝕等工藝制作。優點：橫向效應較小，易安裝，散熱性好，疲勞壽命長，測試精度較高。編輯ppt敏感柵型式單軸應變片—敏感柵只有一根軸線。用于測量單向應變。應變花：雙軸—二軸三軸—三軸用于測量平面應力狀態。編輯ppt六、電阻應變片的常規使用技術（一）電阻應變片的選擇1、測試環境：溫度、濕度、磁場4、測試精度2、應變