固體力學(xué)實(shí)驗(yàn)3ppt課件

1、2022/5/131ABCD1R2R4R3RU2ABCD1R2R4R3RU應(yīng)變片丈量電路從前面的討論知道：電阻應(yīng)變片的作用是將構(gòu)件外表的應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮璧淖兓?。其關(guān)系式為：RKR普通K2.0 2.4R=120假設(shè)取K2.0631010那么R=KR0.00024 0.24ABCD1R2R4R3RU顯然 太小了。為了便于丈量，需將應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓電流信號，再將信號放大，然后由指示儀記錄儀指示出應(yīng)變值，這一義務(wù)是由電阻應(yīng)變儀來完成的。R電阻應(yīng)變儀中電橋通常采用直流電橋和交流電橋，本課僅討論前者。R=KR0.00024 0.24一、直流電橋一電橋的輸出電壓設(shè)電橋中四個(gè)橋臂電阻為 其中任一個(gè)電阻

2、可以是應(yīng)變片。1234RRRR、AC兩端為輸入接直流電源，用 表示ACU從ABC半個(gè)橋看，流經(jīng) 的電流1RAC112UIRR兩端壓降：1R1AB11AC12RUI RURR兩端壓降：3R3ADAC34RUURR電橋輸出電壓：14230ABADAC1234R RR RU =UUU(RR )(RR )電橋輸出電壓：14230ABADAC1234R RR RU =UUU(RR )(RR )由上式知，當(dāng) 時(shí)，那么電橋輸出電壓 那么稱電橋處于平衡形狀。1423R R =R R0U0設(shè)處于平衡形狀的電橋各橋臂由電阻增量為 那么電橋的輸出電壓為：1234R , R , R , R114422330AC112

3、23344(RR )(RR )(RR )(RR )UU(RRRR )(RRRR )準(zhǔn)確公式假設(shè)將平衡條件 代入上式，并思索 略去高階微量，那么電橋的輸出電壓為：1423R R =R RiiRR設(shè)處于平衡形狀的電橋各橋臂由電阻增量為 那么電橋的輸出電壓為：1234R , R , R , R114422330AC11223344(RR )(RR ) (RR )(RR )UU(RRRR )(RRRR )準(zhǔn)確公式13121240AC2121234RR RRRRUU()(RR )RRRR近似公式21、等臂電橋四個(gè)橋臂電阻值相等，即 由2式輸出電壓為：1234R =R =R =RRAC312401234U

4、RRRRU()4RRRR3假設(shè)四個(gè)橋臂為應(yīng)變片，其靈敏度K均一樣，代入 那么電橋輸出電壓為 ：R R=KAC01234UKU()44闡明：當(dāng)滿足時(shí)，電橋的輸出電壓與各橋臂應(yīng)變片代數(shù)和成線形關(guān)系。RR上式由假定，忽略高階微量推導(dǎo)而來為近似公式iR R假設(shè)只思索AB橋臂接應(yīng)變片，即僅有一增量，感受應(yīng)變，那么由3和4式，得輸出電壓為：1R1RACAC0UURUK4R45ACAC0URURUK4R45上式闡明：輸出電壓與應(yīng)變成線形關(guān)系，這是個(gè)近似公式。同樣只在橋臂AB上接應(yīng)變片，即 ，那么由1式準(zhǔn)確公式得電橋的輸出電壓為：1R0AC0UR1U()1R4R12 R6將56兩式相比，6式中添加了一個(gè)系數(shù)即

5、圓括號部分稱為非線性系數(shù)。它愈接近1，闡明電橋的非線性就愈小，也就是說按近似公式及準(zhǔn)確公式計(jì)算得到的輸出電壓值愈接近。通常取應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2，假設(shè)應(yīng)變，那么由，可得到式中的非線性系數(shù)等于0.999，非常接近于1。因此在普通應(yīng)變范圍內(nèi)按接近公式計(jì)算輸出電壓，所產(chǎn)生地方誤差非常小，可以忽略不計(jì)。1000R RK、臥式橋12RRR34RRR同樣只在AB橋臂上接應(yīng)變片，此時(shí)，由近似公式2及準(zhǔn)確公式1得到的輸出電壓表達(dá)式與等臂電橋的5及6式完全一樣，它的非線性系數(shù)也相等。R0、立式橋13RRR24RRR假設(shè)AB橋臂接應(yīng)變片，即有一增量，由近似公式2得到輸出電壓為：1RR0ACR RUU1m2m式中

6、：mR R按準(zhǔn)確公式1得到輸出電壓為：0ACR R1UU()1mRm21m1 m R8將78兩式相比，8式中的括號為非線性系數(shù)。討論等臂電橋與立式電橋非線性系數(shù)：當(dāng)時(shí)，立式橋非線性系數(shù)比等臂橋小，誤差比等臂橋大。m1m11m2立式橋非線性系數(shù)比等臂橋大，誤差比等臂橋小。m1m11m2二電橋的初始平衡丈量前，必需先使電橋處于平衡形狀，即電橋無輸出。但由于應(yīng)變片電阻值總有偏向，接觸電阻，導(dǎo)線電阻等存在，往往電橋不能平衡，因此需設(shè)置預(yù)調(diào)平衡電路。在電橋中添加電阻和電位器，可分為兩部分：5R6R6R616Rn R626Rn R12nn1見b將星形銜接變?yōu)槿切毋暯?，那?16521Rn RRn2265

7、11Rn RRn116521Rn RRn226511Rn RRn與是分別并聯(lián)在和上的，只需調(diào)理和就可使電橋平衡。1R2R1R2R6R6R普通： ，為以上，調(diào)理范圍不大，要求四個(gè)橋臂電阻相差。5R6R10K6R0.4二、丈量電橋的組成在等臂電橋中，四個(gè)橋臂都接應(yīng)變片，那么電橋的輸出電壓為：ACAC01234dUKUU()K44應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變?yōu)椋?d1234AC4U()UK9式中 相應(yīng)為電橋上四個(gè)橋臂電阻所感受的應(yīng)變值。1234、 、 、1234R ,R ,R ,R應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變?yōu)椋?d1234AC4U()UK9式中相應(yīng)為電橋上四個(gè)橋臂電阻所感受的應(yīng)變值。1234, 1234R ,R ,R ,

8、R上式反映了橋路特性：兩相鄰橋臂電阻所感受的應(yīng)變代數(shù)值相減，兩相對橋臂電阻所感受的應(yīng)變代數(shù)值相加。合理地利用上述特性可測單一內(nèi)力分量；并可消除的影響。t一丈量電橋的幾種組成方法合理利用橋路特性可到達(dá)以下目的：1實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償；2從復(fù)雜的變形中測出所需求的應(yīng)變分量；3擴(kuò)展應(yīng)變儀讀數(shù)，以減小讀數(shù)誤差，提高丈量靈敏度。1、半橋接線法在丈量電橋的橋臂AB、BC上接應(yīng)變片，另外兩橋臂AD、CD上接應(yīng)變儀內(nèi)部固定電阻R，那么稱半橋接線法。由于下半個(gè)橋接的固定電阻不感受應(yīng)變，由公式9可得應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變?yōu)椋篸12實(shí)踐丈量時(shí)，可分為兩種情況：1半橋丈量：電橋的兩個(gè)橋臂AB、BC接應(yīng)變片。2半臂丈量：電橋的兩個(gè)橋

9、臂AB、BC上，任一橋臂上接任務(wù)應(yīng)變片，而另一橋臂接溫度補(bǔ)償片。2、全橋接線法在丈量電橋的四個(gè)橋臂上都接上應(yīng)變片。對于等臂電橋，此時(shí)應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變由公式9可得出：d1234實(shí)踐丈量時(shí)，可分兩種情況：1全橋丈量：四個(gè)橋臂上都接任務(wù)應(yīng)變片；2相對兩臂丈量：電橋相對兩臂接任務(wù)應(yīng)變片，另相對兩臂接溫度補(bǔ)償片。3、串聯(lián)和并聯(lián)接線法丈量中假設(shè)采用多個(gè)應(yīng)變片時(shí)，也可以將應(yīng)變片串聯(lián)或并聯(lián)起來。應(yīng)變電阻阻值R，其增量是 ，在AB橋臂 ， ，電阻相對變化 ，這與橋臂AB上只接單個(gè)應(yīng)變片時(shí)電阻相對變化是完全一樣，因此串聯(lián)、并聯(lián)接線都不會添加讀數(shù)應(yīng)變。R1RnR1R =n R11RR = R R一溫度補(bǔ)償1、補(bǔ)償塊補(bǔ)償在構(gòu)件上粘貼應(yīng)變片任務(wù)應(yīng)變片，接AB橋臂上，補(bǔ)償塊上粘貼應(yīng)變片補(bǔ)償片，接BC橋臂上，電橋的AD和CD橋臂接固定電阻，組成等臂電橋。因溫度改動引起的電阻變化是相等的，利用橋路特性可消除的影響。t1R2R12RR、2、任務(wù)片補(bǔ)償法在同一被測試件上粘貼