電阻應(yīng)變片標(biāo)定P

1、§2-2電阻應(yīng)變片標(biāo)定實驗冃的1. 了解電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)的標(biāo)定方法。2. 掌握電阻應(yīng)變儀的使用方法。二. 實驗儀器和設(shè)備C1. YJ-5型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀一臺2. 已貼好電阻應(yīng)變片的懸臂梁一臺3. 砥碼若干三. 實驗原理A O電阻應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)基本關(guān)系式為： =Kxe ,英屮K為電阻內(nèi)變片的靈敏系 R數(shù)，也就是當(dāng)電阻應(yīng)變片粘貼在被測試件上，在應(yīng)變片軸向的單向應(yīng)力作用下，應(yīng)變片電阻 的相對變化與試件測點應(yīng)變片的應(yīng)變的比值。靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的測量電路分為半橋凹路和全橋凹路兩種。被測試件測點上的兩個電 肌應(yīng)變片作為測屋電路的兩個橋臂，參加測呆和補償，電阻應(yīng)變儀內(nèi)部的兩個標(biāo)準(zhǔn)無感固定 電阻作

2、為另外兩個橋臂，這樣構(gòu)成的測量橋路為半橋回路：將被測試件測點上的四個電阻應(yīng) 變片作為測量電路的四個橋臂，用以參加測量和補償，這樣構(gòu)成的橋路為全橋回路，在-般 則量中多采用半橋測量，本實驗即采用半橋測星。 ，“ R e a . 標(biāo)定時，將電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)為Kt，此時Kt e «=K eK=Kt 魚(2-1)£式屮K被測電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)：Kt電阻應(yīng)變儀調(diào)定的靈敏系數(shù)，本實驗為2；e « e ft.jttk/A,半橋測量時A=2,全橋測量時A=4：£ 通過計算得出的理論應(yīng)變值。四. 實驗步驟1. 在耒接通電源之前將靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的表頭、微調(diào)、屮調(diào)、大

3、調(diào)刻度盤指針都調(diào)整 到零點。將電阻應(yīng)變儀靈敏系數(shù)調(diào)整為202. 將儀器附帶的標(biāo)準(zhǔn)電阻與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀連接，組成電橋。3. 打開靜態(tài)電阻應(yīng)變儀電源開關(guān)并旋轉(zhuǎn)到“BD”位迓，預(yù)熱一分鐘，轉(zhuǎn)動微調(diào)刻度 盤觀察指示儀表指針有無偏轉(zhuǎn)，如有說明儀器能正常丁作。4. 將開關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)到“阻”上，用螺絲刀調(diào)節(jié)“電阻平衡”電位器，使儀表指示為零； 然后再將開關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)到“容”上，調(diào)節(jié)''電容平衡”電位器，使儀表指示為零。如此反復(fù)調(diào) 整幾次后，電橋即已預(yù)調(diào)平衡。1. 將開關(guān)旋鈕遇于“BD”上，拆下標(biāo)準(zhǔn)電阻，通過連接導(dǎo)線換接貼在懸臂梁上的 垢個電阻應(yīng)變片，纟口成測帚半橋回路。2. 將開關(guān)旋鈕置于“阻”上，

4、調(diào)節(jié)微、屮調(diào)使指示儀表為零，記下此初始儀器讀 數(shù)。3用祛碼給懸科梁加載，每加載一個重量，記下一個儀器讀數(shù)。最后注意測量并 記錄懸怦梁的有關(guān)數(shù)據(jù)。五.實驗數(shù)據(jù)處理1. 計算出斛等于加載一個重量后的儀器讀數(shù)和沒加載時的初始儀器 讀數(shù)之差。2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。三、測試裝靈敏系數(shù)K值是應(yīng)變片的主要技術(shù)指標(biāo)之一，K值誤差的大小直接影響應(yīng)變測運結(jié)果。K值的大小與應(yīng)變 片敬感柵的材料（金屈絲柵）、幾何形狀.測定時的試件材料及應(yīng)力狀態(tài)有關(guān).并與應(yīng)變片的組成材料和 粘貼劑等有關(guān)。因此.K值是應(yīng)變片的一個綜合指標(biāo) 一般需用實驗方法確定1. 測定裝置測定是在單向應(yīng)力狀態(tài)下進行的，通常可用純

5、彎曲梁或等強度梁來測定，本實驗采用等強度梁裝査.在梁的懸臂端點A處加力P.梁截面上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力為單向應(yīng)力狀態(tài)c梁上表面受拉伸.軸向應(yīng)變勺為正值。因是等強度梁，空在梁的主要部分都相等見圖注意：為滿足梁等應(yīng)力的要求.加力點A必須為應(yīng)變片與梁中線相垂合n2. 勺值的確定©值是梁在單向應(yīng)力狀態(tài)下軸向拉伸或壓縮應(yīng)變，可用下述方法確定：用測定梁的撓度確定空尊強度梁表面上的應(yīng)變J為撓度f之間的關(guān)系用下試表示：九hia2fa 百分表測點處梁的撓度，伽。h 等強度梁厚度，唄。 等強度梁固定端到百分表測點之距離，血。測定時將百分表置于等強度梁加力點A處，在八點處加力時，"處撓度可由百分表讀出用

6、此法求應(yīng)變£一可避免梁材料的彈性模量E值所帶來的誤差，但梁的撓度f不易測準(zhǔn)工作段1rn rr 工作嵐 * 1 、A Ia用公式計算空由材料力學(xué)彎曲應(yīng)力計算公式，梁任一截面表面應(yīng)力為:MP=M 貼片處截面的彎矩（kg cm）Wz貼片處截面的抗彎截面模量（cm3 ）WzEE等強度梁材料的彈性模量用此法受等強度梁尺寸和材料彈性模雖的測量精度影響較大。3. 應(yīng)變片電阻相對變化R/R的測定 電阻應(yīng)變儀測定法本法利用精虜較高的應(yīng)駕儀.將工作片加補償片接入應(yīng)彎儀.杷儀器的靈敏系數(shù)於鈕對準(zhǔn)仟童值Ks（K館 是應(yīng)變儀指示的靈敏系數(shù)，為計算方便，一般取K儀=2）.將儀器調(diào)平衡，然后在等強度梁上加載P,由

7、應(yīng)變儀上即可讀得£儀等時對應(yīng)的電阻相對變化為：A/?卩=A tt£儀R 并聯(lián)電阻測定法俗待測定的電阻應(yīng)變片與補償片接入電阻應(yīng)變儀.調(diào)整好應(yīng)變儀的平衡：給梁加載P,這時應(yīng)變片上讀出 陽應(yīng)的應(yīng)變值£讀去掉載荷.使應(yīng)變儀回到初始的平衡.在待測K的應(yīng)變片上井聯(lián)一電阻.可調(diào)節(jié)電阻 箱改變并聯(lián)電阻值.使電阻應(yīng)變儀讀數(shù)在數(shù)值上與加載所產(chǎn)生的£讀相同.在電阻箱占可讀岀并聯(lián)R并的 大小，由此可算岀對應(yīng)于C的電阻應(yīng)變片的AR值刁（Rb = R 井）片）RRb 二 R：十心« + Rr圖13工作片與補償片計算如下:所以AZ? Rr本實驗采用（D法。4. K值的確定此

8、時，與£儀對應(yīng)的真實應(yīng)變空，仍用前面方法同時測出:K=K 儀 f 儀/£才=21* d£x注意：AD6和應(yīng)同時測岀。zR對每個應(yīng)變片加、卸載三次，三次循環(huán)所得的三個靈敏系數(shù)平均值，即為此片的靈敏系數(shù).四.電阻應(yīng)變儀基本原理圖1-4單點半橋結(jié)構(gòu)高精度應(yīng)變儀是一個具有四個電阻兩個補償片） 形成的單點半橋式電橋，當(dāng)四個電阻達到某一關(guān)系 時.電橋輸出為零。此時稱電橋平衡.若任意一臂 電阻稍有電阻值變化.則電橋有電壓輸出.平衡即 被破壞.此時輸出端不等于零。利用電橋這一特性， 將應(yīng)變片電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化.大致過程：構(gòu)件受力f應(yīng)變f電阻變化f補償片f電流（電壓）

9、變化放大器輸出（記錄兒電阻應(yīng)變儀就是實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換過程的一整套儀器. 其中電橋是電阻應(yīng)變儀變化的核心部分。見圖14 （XL21O1B2/B3型數(shù)字靜態(tài)應(yīng)變儀詳見附錄二的 使用說明）注念：1）根捱測試要求，本實驗采用1/4橋測SB的方法.2）靈敏系數(shù)K值在應(yīng)變儀上的讀數(shù)設(shè)定為“2” 五.計算結(jié)果襄（卩£ >fa(mm)力(wn)a mmRK儀=K儀e a/£xIIIxZIII平 均六.涙差分析1）系統(tǒng)誤差有：由某些固定不變的因素引起的.原因有：測量儀器方面的因素（儀器設(shè)計上的缺陷、 零件制造不標(biāo)準(zhǔn).安裝不正確等）。 環(huán)境因索（外界溫度、溫度及壓力變化引起的誤差）。測量方

10、法因素（近似的測雖方法或近似的計算公式等引起的誤差）。測呈人員的習(xí)慣偏向等2）隨機誤差：由某些不易控制的因素造成的在相同條件下作多次測量.其誤差數(shù)值和符號是不確定的. 即時大時小，時正時負，無固定大小和偏向：因此.多次測量值的算術(shù)平均值接近于真值。3）粗大誤差：與實際明顯不符的誤差，主要是由于實驗人員粗心大意，如讀數(shù)錯誤、記錄錯誤、操作失 敗所至"這類誤差往往與正常值相差很大，應(yīng)在整理數(shù)據(jù)時依據(jù)常用的準(zhǔn)則加以剔除.B（2）冋戰(zhàn)測口止八1卜1紐”必金橋，測H止釘；果 座被4 I涂*令橋MZ歧測J電如圖4所示=E P = 1/4 X E u1*1 5金橋丄Ai変測ht0用電阻應(yīng)變計測量工

11、程構(gòu)件表面應(yīng)變的裝置，一般包括調(diào)制應(yīng)變信號的電橋，放大微弱的調(diào)制電信號、鑒別正負極性和濾波的電阻應(yīng)變儀，以及平衡指示器（靜態(tài)）或記錄器（動態(tài)） 三部分。靜態(tài)和動態(tài)電阻應(yīng)變儀由測量 （電）橋、載頻振蕩器、放大器、相敏檢波器、低通濾波器和穩(wěn) 壓電源等單元所組成（見圖）。載頻振蕩器供給電橋一種比應(yīng)變最高頻率高510倍（約5020000赫）的載波信號，將應(yīng)變信號調(diào)制成調(diào)幅波，經(jīng)過交流放大器高增益放大，再由相敏檢波器分辨應(yīng)變信號的正負極性，送至平衡指示器顯示靜態(tài)讀數(shù)，或經(jīng)過低通濾波器濾掉應(yīng)變 信號的殘余載波成分，然后由記錄器將動態(tài)應(yīng)變波形記錄下來。用人工分析處理，精度和效率都較低。用電阻應(yīng)變計測定構(gòu)件的

12、表面應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系式，確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)的 一種實驗應(yīng)力分析方法。將電阻應(yīng)變計固定在被測構(gòu)件上，構(gòu)件變形時，應(yīng)變計的電阻將發(fā)生相應(yīng)變化。用電阻應(yīng)變儀（見電阻應(yīng)變測量裝置）測量電阻變化，把它換算成應(yīng)變值；或 輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號（電壓的或電流的），由記錄器記錄下來；或用計算機按預(yù)定要求進行數(shù)據(jù)處理；用上述方法都可得到所測的應(yīng)力或應(yīng)變。電阻應(yīng)變計測量技術(shù)的優(yōu)點是：測量精度和靈敏度高；頻率響應(yīng)好，可測量從靜態(tài)到數(shù)十萬赫的動態(tài)應(yīng)變；測量數(shù)值范圍廣；易于實現(xiàn)測量的數(shù)字化、自動化和無線電遙 測；可在高溫、低溫、高壓液下、高速旋轉(zhuǎn)、強磁場和核輻射等環(huán)境進行測量；可制成 各種傳感器，測

13、量力、壓力、位移、加速度等物理量，在工業(yè)過程和科學(xué)實驗中用作控制或 監(jiān)視的敏感元件。電阻應(yīng)變計的主要缺點是：一個應(yīng)變計只能測定構(gòu)件表面一點在某個方 向的應(yīng)變；只能測得柵長范圍內(nèi)的平均應(yīng)變。測量原理 電阻應(yīng)變測量系統(tǒng)由電阻應(yīng)變計、 電阻應(yīng)變儀和記錄器三部分組成， 其工作過 程如下：電阻應(yīng)變計可按下式將構(gòu)件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為單位電阻變化：，（1）式中R為初始電阻； R為該電阻的變化；&為軸線方向的應(yīng)變；K為靈敏系數(shù)。電阻應(yīng)變儀采用電橋或電位差計的測量線路，將電阻應(yīng)變計的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓（或電流）的變化，并經(jīng)放大后輸出。動態(tài)應(yīng)變測量工作過程如下：電阻應(yīng)變計的頻率響應(yīng)時間約為10-7秒，半導(dǎo)體應(yīng)變計可達10-11秒，構(gòu)件應(yīng)變的變化幾乎立即傳遞給敏感柵， 但由于應(yīng)變計有一定柵長，當(dāng)構(gòu)件的應(yīng)變波沿柵長方向傳播時，應(yīng)變計的瞬時應(yīng)變讀數(shù)為應(yīng)變波在柵長間距內(nèi)的應(yīng)變平均值。這會給測量結(jié)果帶來誤差。假設(shè)應(yīng)變波為