電阻應(yīng)變測(cè)量及方法ppt課件

1、電阻應(yīng)變丈量及方法電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)變片丈量電路概述應(yīng)變片在構(gòu)件上的布置和組橋概述電阻應(yīng)變丈量技術(shù)是用電阻應(yīng)變片丈量構(gòu)件的外表應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定構(gòu)件外表應(yīng)力外形的一種實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法。1、用電阻應(yīng)變片丈量應(yīng)變的過(guò)程3、應(yīng)變丈量義務(wù)溫度可分為五個(gè)區(qū)段：2、電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)分類1靜態(tài)丈量：對(duì)永遠(yuǎn)恒定的載荷或短時(shí)間穩(wěn)定的載荷的丈量。2動(dòng)態(tài)丈量：對(duì)載荷在21200HZ范圍內(nèi)變化的丈量。1常溫應(yīng)變丈量：義務(wù)溫度30 60 C2中溫應(yīng)變丈量：義務(wù)溫度60 300 C3高溫應(yīng)變丈量：義務(wù)溫度在 以上300 C4低溫應(yīng)變丈量：義務(wù)溫度 100 30 C5超低溫應(yīng)變丈量：義務(wù)溫度 以下。100 C4、電阻應(yīng)

2、變丈量方法的優(yōu)點(diǎn)3頻率呼應(yīng)好?？梢哉闪繌撵o態(tài)到數(shù)十萬(wàn)赫的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。4應(yīng)變片尺寸小，分量輕。最小的應(yīng)變片柵長(zhǎng)可短到0.178毫米，安裝方便，不會(huì)影響構(gòu)件的應(yīng)力外形。5丈量過(guò)程中輸出電信號(hào)，可制成各種傳感器。6可在各種復(fù)雜環(huán)境下丈量。如高、低溫、高速旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)磁場(chǎng)等環(huán)境丈量1丈量靈敏度和精度高。其最小應(yīng)變讀數(shù)為 微應(yīng)變， 在常溫丈量時(shí)精度可達(dá) 。11 2%611 10 2丈量范圍廣?？蓽y(cè) 。1 200005、電阻應(yīng)變丈量方法的缺陷1只能丈量構(gòu)件的外表應(yīng)變，而不能測(cè)構(gòu)件的內(nèi)部應(yīng)變。2一個(gè)應(yīng)變片只能測(cè)構(gòu)件外表一個(gè)點(diǎn)沿某個(gè)方向的應(yīng)變，而不能進(jìn)展全域性丈量。電阻應(yīng)變片一、電阻應(yīng)變片的義務(wù)原理由物理學(xué)可知：金

3、屬導(dǎo)線的電阻率為L(zhǎng)R=A其中： 導(dǎo)線資料電阻率導(dǎo)線長(zhǎng)度L導(dǎo)線橫截面積A當(dāng)金屬導(dǎo)線沿其軸線方向受力變形時(shí)伸長(zhǎng)或縮短，電阻值會(huì)隨之發(fā)生變化增大或減小，這種景象就稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。dRddLdARLA將上式取對(duì)數(shù)并微分，得：式中： 為金屬導(dǎo)線長(zhǎng)度的相對(duì)變化；dLL為導(dǎo)線橫截面積的相對(duì)變化。dAA假設(shè)導(dǎo)線直徑為D，那么dAdDdL22()2ADL dRd(12 )R 式中： 為導(dǎo)線資料泊松比。二、電阻應(yīng)變片的構(gòu)造電阻應(yīng)變片由敏感柵、引線、基底、蓋層、粘結(jié)劑組成。其構(gòu)造如以下圖：敏感柵：用合金絲或合金箔制成的柵。柵長(zhǎng)L：指兩端圓弧內(nèi)側(cè)或兩端橫柵內(nèi)側(cè)之間的間隔，普通為0.2100mm。柵寬B：敏感柵外側(cè)之

4、間的間隔。應(yīng)變片軸線：敏感柵縱柵的中心線。引線：用來(lái)由敏感柵引出電信號(hào)的金屬導(dǎo)線。用鍍錫銅線通常制成基底：用來(lái)堅(jiān)持敏感柵的幾何外形和相對(duì)位置。蓋層：用來(lái)維護(hù)敏感柵，常用資料有紙、膠膜、玻璃纖維等。粘結(jié)劑：將敏感柵固定在基底上，常用環(huán)氧樹脂類和酚醛樹脂類粘結(jié)劑。作用：將R R 三、電阻應(yīng)變片的主要性能一應(yīng)變片電阻R二靈敏系數(shù)K指應(yīng)變片在未經(jīng)安裝、不受力的情況下，于室溫時(shí)測(cè)定的電阻值。常用的應(yīng)變電阻值R120R RK=在單向應(yīng)力作用下，應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化 與試件外表沿應(yīng)變片軸線方向的應(yīng)變 之比值，稱為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，即：R R二靈敏系數(shù)KR RK=在單向應(yīng)力作用下，應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化 與試件

5、外表沿應(yīng)變片軸線方向的應(yīng)變 之比值，稱為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，即：R R留意：K值是應(yīng)變片的主要參數(shù)，它取決于敏感柵的資料、型式、幾何尺寸、基底、粘結(jié)劑等多種要素。通常由制造廠在公用設(shè)備上標(biāo)定給出K值。常用的K=2.02.4三橫向效應(yīng)系數(shù)H應(yīng)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(duì)垂直于應(yīng)變片軸線方向的橫向應(yīng)變敏感，因此應(yīng)變片指示應(yīng)變中包含有橫向應(yīng)變的影響，這就是應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。將應(yīng)變片置于平面應(yīng)變場(chǎng)中，沿應(yīng)變片軸線方向的應(yīng)變?yōu)?，垂直于軸線方向的橫向應(yīng)變 ，應(yīng)變片敏感柵電阻相對(duì)變化為：xyxyxxyyRRR()()KKRRRyx軸線xyxxyyRRR()()KKRRR式中：分

6、別為 和 引起的敏感柵電阻的相對(duì)變化。xyRR() ()RR、xy分別為應(yīng)變片軸向和橫向靈敏系數(shù)。xyKK、xxx( R R)Kyyy( R R)K橫向靈敏系數(shù)與軸向靈敏系數(shù)的比值稱為橫向效應(yīng)系數(shù)H。xyKH100%K將應(yīng)變片安裝在自在膨脹的構(gòu)件上，無(wú)外力作用，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，那么輸出一定的指示應(yīng)變，稱為熱輸出，用 表示。t四熱輸出 t產(chǎn)生緣由：1由于溫度變化，敏感柵資料的電阻率發(fā)生變化溫度效應(yīng)；2敏感柵資料與被測(cè)構(gòu)件資料之間的線膨脹系數(shù)不同。設(shè)溫度變化為，且應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K隨溫度變化可略去，那么應(yīng)變片的熱輸出為TtTeg1+() TK式中：敏感柵資料的電阻溫度系數(shù)；T被測(cè)資料的線膨脹系數(shù)

7、。e敏感柵資料的線膨脹系數(shù)；g需求闡明的是：我們希望應(yīng)變片的指示應(yīng)變反映的是構(gòu)件因受力所產(chǎn)生的應(yīng)變，而不是環(huán)境溫度變化所引起的，否那么會(huì)帶來(lái)很大誤差。因此在丈量中必需設(shè)法消除溫度變化的影響。t五穩(wěn)定性它是反映應(yīng)變片長(zhǎng)期靜態(tài)義務(wù)才干的重要性能，常用電阻漂移值和蠕變大小來(lái)表示。1應(yīng)變片的電阻值漂移指在義務(wù)溫度恒定，安裝在未受外力作用的構(gòu)件上，其應(yīng)變片電阻值隨時(shí)間的變化。產(chǎn)生漂移緣由：由于敏感柵、基底、粘結(jié)劑等資料在應(yīng)變片的制造或安裝過(guò)程中，內(nèi)部構(gòu)成的應(yīng)力緩慢釋放所致。2應(yīng)變片的蠕變指在義務(wù)溫度恒定，安裝在接受外力，但變形恒定的構(gòu)件上的應(yīng)變片電阻值隨時(shí)間的變化。產(chǎn)生緣由：粘結(jié)劑與基底在傳送應(yīng)變時(shí)出現(xiàn)

8、滑動(dòng)所致。在恒定溫度下，對(duì)安裝有應(yīng)變片的試件加載卸載。以試件的機(jī)械應(yīng)變 為橫坐標(biāo)，應(yīng)變片的指示應(yīng)變 為縱坐標(biāo)繪成曲線，加載與卸載曲線不重合，這種景象稱為機(jī)械滯后。ji六機(jī)械滯后 jZ機(jī)械滯后量：以加載曲線與卸載曲線中兩個(gè)指示應(yīng)變的最大差值 來(lái)表示。jZ產(chǎn)生緣由：敏感柵、基底和粘結(jié)劑在接受機(jī)械應(yīng)變后產(chǎn)生剩余變形所致。消除：在正式測(cè)試前，反復(fù)加卸載n次。七應(yīng)變極限 lim在恒定溫度下，對(duì)安裝有應(yīng)變片的試件逐漸加載，直至應(yīng)變片的指示應(yīng)變與試件的機(jī)械應(yīng)變的相對(duì)誤差到達(dá)10%。此時(shí)，機(jī)械應(yīng)變即作為該應(yīng)變片的應(yīng)變極限。普通情況下，lim800八絕緣電阻 mR應(yīng)變片的絕緣電阻時(shí)指應(yīng)變片的引線與被測(cè)試件之間的

9、電阻值。為使 提高，可選用絕緣性能好的粘結(jié)劑和基底資料。mR普通情況下， 兆歐。mR500九疲勞壽命N在幅值恒定的交變應(yīng)力作用下，應(yīng)變片延續(xù)義務(wù)，直至產(chǎn)生疲勞損壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)，稱為應(yīng)變片的疲勞壽命。疲勞損壞：1敏感柵或引線發(fā)生斷路；2應(yīng)變片輸出幅值變化到達(dá)10%；3應(yīng)變片輸出波形上出現(xiàn)尖峰。四、電阻應(yīng)變片義務(wù)特性的標(biāo)定一靈敏系數(shù)的標(biāo)定R RK=1單向應(yīng)力外形 故采用純彎梁；2應(yīng)變片軸線應(yīng)平行單向應(yīng)力留意貼片方向；留意：3標(biāo)定資料為鋼梁標(biāo)定梁泊松比為 。標(biāo)定思緒：1由三點(diǎn)撓度儀測(cè)f2由惠斯頓電橋測(cè)R RK根據(jù)資料力學(xué)公式和幾何關(guān)系，求出純彎曲上下外表的軸向應(yīng)變?yōu)椋?2hfa( )fhf2其中：f

10、為由三點(diǎn)撓度儀上千分表測(cè)出的撓度值；得應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為：0dKR RK=標(biāo)定K值時(shí)，取 。0K2.0假設(shè)電阻應(yīng)變儀靈敏系數(shù)和讀數(shù)應(yīng)變分別為 和 表示，0Kd0dR RK那么：二橫向效應(yīng)系數(shù)的標(biāo)定想象呵斥一種單向應(yīng)變場(chǎng)。設(shè)計(jì)公用安裝，其頂部義務(wù)區(qū)試件很薄6mm，兩邊尺寸較大。使試件僅沿x方向產(chǎn)生應(yīng)變，y方向應(yīng)變很小，接近于零。1000在試件上貼有一個(gè)電阻應(yīng)變片，其中：電阻變化量：1xxx( R R)KKxy0#1 片由于xxyyRKKR電阻變化量：1xxx( R R)KKxy0#1 片電阻變化量：2yyy( R R)KKx0y#2 片將兩個(gè)應(yīng)變片分別組成兩個(gè)半臂半橋接入電阻應(yīng)變儀，那么兩應(yīng)變片

11、電阻變化量的比值：y21xK( R R)H=100%100%( R R)K五、電阻應(yīng)變片的分類電阻應(yīng)變片按敏感柵資料不同可分為金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。本課僅引見(jiàn)金屬電阻應(yīng)變片。一絲繞式應(yīng)變片敏感柵是用直徑為0.010.05毫米的銅鎳合金或鎳鉻繞制而成。缺陷：其橫向效應(yīng)大，丈量精度較差，應(yīng)變片性能分散。優(yōu)點(diǎn)：基底、蓋層均為紙做成，價(jià)錢廉價(jià)，易安裝。二短接式應(yīng)變片將金屬絲平行排成柵狀，端部用粗絲焊接而成。優(yōu)點(diǎn)：橫向效應(yīng)小，制造時(shí)敏感柵外形易保證，丈量精度高。缺陷：焊點(diǎn)多，疲勞壽命較低。三箔式應(yīng)變片敏感柵采用的是0.0020.005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造。優(yōu)點(diǎn)：橫向效應(yīng)較小，易安裝，散熱性好，疲勞壽命長(zhǎng)，測(cè)試精度較高。敏感柵型式單軸應(yīng)變片敏感柵只需一根軸線。 用于丈量單向應(yīng)變。應(yīng)變花：雙軸二軸90三軸三軸45用于丈量平面應(yīng)力外形。六、電阻應(yīng)變片的