《實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析》電測(cè)

第二篇電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)主要內(nèi)容電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)稱為電測(cè)法。主要用于測(cè)量試件表面的線應(yīng)變。電阻應(yīng)變儀靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量電測(cè)法的特點(diǎn)：1、優(yōu)點(diǎn)：（1）靈敏度與精確度高（最小讀數(shù)為一個(gè)微應(yīng)變）；（2）實(shí)測(cè)；（3）易安裝；（4）特殊環(huán)境（高溫、高壓、高頻）；（5）自動(dòng)化處理（由于輸出的是電信號(hào)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化）。2、缺點(diǎn)：（1）點(diǎn)測(cè)（若分析應(yīng)力在平面上的分布情況，需要大量的應(yīng)變片）；（2）用于宏觀測(cè)量（最小的應(yīng)變片長(zhǎng)約為0.2mm）。電阻應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)電阻應(yīng)變片——將構(gòu)件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化。電阻應(yīng)變儀——將此電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓（或電流）的變化，并進(jìn)行放大。記錄器——記錄器把電壓記錄下來(lái)，并換算成應(yīng)變。第三章：電阻應(yīng)變片------應(yīng)變傳感器應(yīng)變片的構(gòu)造很簡(jiǎn)單，把一根很細(xì)的具有高電阻率的金屬絲繞成柵狀，用膠水粘在上下兩層薄紙之間，再焊上較粗的引出線，就成了常用的絲繞式應(yīng)變片。絲繞式應(yīng)變片1——絲柵或敏感柵；2——基底（上、下兩層薄紙）；3——引出線；L——標(biāo)距或柵長(zhǎng)；B——柵寬?！?-1應(yīng)變片的靈敏系數(shù)實(shí)驗(yàn)表明：絕大多數(shù)金屬絲受到拉伸時(shí)，電阻值會(huì)增大，縮短時(shí)電阻值會(huì)減少，這種電阻值隨變形發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。一、金屬絲的靈敏系數(shù)：金屬絲材的電阻應(yīng)變效應(yīng)曲線金屬絲材在一定的變形范圍內(nèi)，電阻值的相對(duì)變化（電阻變化率）與其長(zhǎng)度的相對(duì)變化（應(yīng)變）之間保持線性關(guān)系。1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)可用下面公式來(lái)表達(dá)：

R——表示長(zhǎng)為L(zhǎng)的絲材的初始電阻?！鱎——表示絲材伸長(zhǎng)△L后電阻的變化。K0的物理意義——每單位應(yīng)變所造成的相對(duì)電阻變化。即金屬絲電阻變化率對(duì)應(yīng)變的靈敏程度-----簡(jiǎn)稱為靈敏系數(shù)。2、公式的理論推導(dǎo)電阻定律：——電阻率；——導(dǎo)線長(zhǎng)度；——橫截面積。當(dāng)導(dǎo)線有應(yīng)變時(shí)，均有改變，但變化非常小，所以用上式的微分形式表示：設(shè)絲柵的橫截面是圓，且直徑為D對(duì)于單向應(yīng)力狀態(tài)：

靈敏系數(shù)（1）與材料有關(guān)即與合金的成分、含雜質(zhì)情況、加工成絲的工藝及熱處理過(guò)程等有關(guān)。（2）與電阻率隨應(yīng)變的變化情況有關(guān)但電阻率到底依什么規(guī)律隨應(yīng)變發(fā)生變化，至今尚未圓滿的解釋。（3）各種材料的靈敏系數(shù)均由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。二、應(yīng)變片的靈敏系數(shù)用應(yīng)變片進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量時(shí)，應(yīng)變片中金屬絲需要一定的電壓，為了防止電流太大，產(chǎn)生發(fā)熱及熔斷等現(xiàn)象，要求金屬絲有一定的長(zhǎng)度，以獲得較大的初始電阻。但在測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，又要求盡可能縮短應(yīng)變片的長(zhǎng)度，接近于真實(shí)“一點(diǎn)”的應(yīng)變。這兩者之間出現(xiàn)矛盾，為了滿足兩方面的需要，把應(yīng)變片做成柵狀（稱為敏感柵）。一般應(yīng)變片的靈敏系數(shù)由制造廠家實(shí)驗(yàn)測(cè)量，稱為應(yīng)變片的標(biāo)定。廠家采用抽樣方法，在每一批相同條件下生產(chǎn)的應(yīng)變片中抽出1%樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取其平均值作為這一批應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：（1）抽樣；（2）應(yīng)變片的安裝；將樣品安裝于簡(jiǎn)支梁中間截面的上、下表面，并使應(yīng)變片的柵長(zhǎng)方向與梁的軸線方向重合，當(dāng)梁受載后，在純彎區(qū)域內(nèi)，梁的上下表面是一個(gè)單向應(yīng)力狀態(tài)。（3）值的測(cè)定：沿梁軸線方向安裝一個(gè)三點(diǎn)撓度計(jì)，當(dāng)梁受力變形后，撓度計(jì)上千分表的讀數(shù)f與梁的軸向應(yīng)變有如下關(guān)系：由變形的對(duì)稱性可看出，跨度中點(diǎn)截面的轉(zhuǎn)角為零，撓曲線在跨度中點(diǎn)處的切線是水平的，所以梁可看作長(zhǎng)為，自由端受集中力偶的懸臂梁，由材料力學(xué)可知：在純彎區(qū)域內(nèi)，梁軸線變形后的曲率：梁跨度中間截面上、下表面處的應(yīng)變：梁自由端的撓度：（4）值的測(cè)定；將安裝在梁上的應(yīng)變片作為工作片和另外一個(gè)補(bǔ)償片接入電阻應(yīng)變儀中，把應(yīng)變儀上的靈敏系數(shù)刻度盤轉(zhuǎn)到上，應(yīng)變儀可測(cè)出，則可得：（5）計(jì)算：§3-2應(yīng)變片的橫向效應(yīng)系數(shù)一、應(yīng)變片的橫向效應(yīng)系數(shù)橫向效應(yīng)系數(shù)是衡量應(yīng)變片好壞的另一個(gè)重要指標(biāo)。橫向應(yīng)變將影響到測(cè)量數(shù)據(jù)，所以橫向應(yīng)變?cè)叫≡胶?，最好是零?/p>

1、定義：

橫向效應(yīng)系數(shù)是在單向應(yīng)變狀態(tài)中，應(yīng)變片沿柵寬和柵長(zhǎng)方向電阻變化率之比。H值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定：在單向應(yīng)變狀態(tài)中分別貼兩個(gè)相互垂直的應(yīng)變片，試件沿x軸方向剛度較小，較易變形，

沿y軸方向剛度較大，變形很小，所以可認(rèn)為在工作區(qū)為單向應(yīng)變狀態(tài)?！?片沿x軸方向的電阻變化率?！?片沿x軸方向的電阻變化率。2、絲繞式應(yīng)變片橫向效應(yīng)系數(shù)的公式推導(dǎo)將兩枚應(yīng)變片相互垂直地安裝在單向應(yīng)變場(chǎng)內(nèi)，且應(yīng)變片軸線與應(yīng)變x平行或垂直。設(shè)應(yīng)變片絲柵每單位長(zhǎng)度的電阻值為ζ。

第1片：柵長(zhǎng)L有n條，初始電阻為。電阻改變量。設(shè)彎頭部分是半徑為r的半圓弧，有n-1個(gè)彎頭，初始電阻為。求（n-1）個(gè)彎頭電阻的改變量

（1）求微段rdθ上的電阻改變量當(dāng)dθ極小時(shí)，可用過(guò)A點(diǎn)的一段切線代替rdθ，過(guò)A點(diǎn)的一段切線與x軸之間的夾角為θ，這段絲柵承受的應(yīng)變?yōu)椋?/p>

rdθ微段上電阻的改變量為：（2）一個(gè)彎頭電阻的改變量（3）（n-1）個(gè)彎頭電阻的改變量為：

第2片：柵長(zhǎng)L有n條，初始電阻為，電阻改變量。

n-1個(gè)彎頭，初始電阻為。

求（n-1）個(gè)彎頭電阻的改變量

（1）求微段rdθ上的電阻改變量當(dāng)dθ極小時(shí)，可用過(guò)A點(diǎn)的一段切線代替

rdθ，過(guò)A點(diǎn)切線與x軸之間的夾角為這段絲柵承受的應(yīng)變?yōu)椋海?）一個(gè)彎頭電阻的改變量為：（3）（n-1）個(gè)彎頭電阻的改變量為：橫向效應(yīng)系數(shù)H的計(jì)算第1片：第2片：

rdθ微段上電阻的改變量為：——彎頭——彎頭——直線段——直線段當(dāng)柵長(zhǎng)L越大而彎頭半徑r越小時(shí)，橫向效應(yīng)系數(shù)H值就越小。第1片：第2片：二、橫向效應(yīng)系數(shù)對(duì)測(cè)量值的影響

（1）敏感柵的電阻變化率為了求解一般平面應(yīng)變狀態(tài)下應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，首先求解敏感柵的電阻變化率。設(shè)在應(yīng)變測(cè)量時(shí)，構(gòu)件表面處于二向應(yīng)變狀態(tài)，且主應(yīng)變、主應(yīng)變方向分別取為、方向。1、一般平面應(yīng)變狀態(tài)下應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一枚絲繞式應(yīng)變片與x軸的夾角為α，沿其柵長(zhǎng)與柵寬方向的應(yīng)變記為和。敏感柵電阻變化可按直線部分和彎頭部分分別考慮。直線部分電阻變化為：彎頭部分的電阻變化如圖（b）將一個(gè)彎頭放大，設(shè)彎頭可當(dāng)作半圓弧，半徑為r。求微段rdθ的電阻變化當(dāng)dθ極小時(shí)，用過(guò)A點(diǎn)的一段切線代替rdθ，它與x軸的夾角（α+θ）rdθ段絲柵的應(yīng)變?yōu)椋簉dθ段絲柵的電阻變化為：一個(gè)半圓弧的電阻變化為：上式利用了彈性力學(xué)公式：（n-1）半圓弧的電阻變化為：敏感柵的電阻變化率為：——應(yīng)變片的軸向靈敏系數(shù)——應(yīng)變片的橫向靈敏系數(shù)敏感柵僅受到作用（）時(shí)的電阻變化率

敏感柵僅受到作用（）時(shí)的電阻變化率對(duì)于垂直安裝的片2：，電阻變化率為：對(duì)于水平安裝的片1：，電阻變化率為：橫向效應(yīng)系數(shù)等于橫向靈敏系數(shù)與軸向靈敏系數(shù)之比（2）一般平面應(yīng)變狀態(tài)下應(yīng)變片的橫向效應(yīng)系數(shù)——表示應(yīng)變片的橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比與應(yīng)變場(chǎng)的特征和應(yīng)變片安裝方位有關(guān)。它表明應(yīng)變片表現(xiàn)出的對(duì)應(yīng)變的靈敏度是有條件的，除了取決于敏感柵的材料、形狀外，還與被測(cè)點(diǎn)應(yīng)變狀態(tài)的特征和應(yīng)變片安裝方位有關(guān)。——表達(dá)了一般情況下的應(yīng)變片靈敏系數(shù)制造廠給出的靈敏系數(shù)，只是一般情況下的應(yīng)變片靈敏系數(shù)的一個(gè)特例，廠家在對(duì)應(yīng)變片進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，應(yīng)變片所處的是單向應(yīng)力狀態(tài)，即：2、生產(chǎn)廠給出的靈敏系數(shù)（3）一般平面應(yīng)變狀態(tài)下的應(yīng)變片的靈敏系數(shù)3、橫向效應(yīng)系數(shù)對(duì)測(cè)量值的影響一般情況下應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與廠家在對(duì)應(yīng)變片進(jìn)行標(biāo)定時(shí)給出的靈敏系數(shù)之間是有差別的，若不顧這一差別，則所測(cè)得的應(yīng)變值是有誤差的?！脧S家在標(biāo)定時(shí)給出的靈敏系數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)變儀的讀數(shù)。應(yīng)變儀讀數(shù)與欲求應(yīng)變的相對(duì)誤差為：（1）引起讀數(shù)誤差的原因之一是橫向效應(yīng)系數(shù)。（2）單向應(yīng)力狀態(tài)只要被測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變與應(yīng)變片標(biāo)定時(shí)相同是單向應(yīng)力狀態(tài)，則引起的讀數(shù)誤差為零。即時(shí)，則。（3）除以上兩條外，讀數(shù)誤差必存在。讀數(shù)誤差的修正公式為：4、引起誤差的原因§3-3應(yīng)變片的類型及工作特征一、應(yīng)變片的類型1、絲繞式應(yīng)變片：

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜（約3-4角錢一片），容易安裝。

缺點(diǎn)：基底是紙基片，所以耐濕性差，需要干燥保存。橫向效應(yīng)系數(shù)大，當(dāng)柵長(zhǎng)L越小時(shí)，H將急劇增加。難以制成小柵長(zhǎng)（一般不小于2mm），主要用于建筑工程上，由于建筑上一般是非均勻材料，應(yīng)變片貼在石子上、鋼筋上還是混凝土上其應(yīng)變大不相同。2、短接式應(yīng)變片：把幾條金屬絲按一定間距平行拉緊，然后按柵長(zhǎng)大小橫向焊接較粗的鍍銀銅線，在適當(dāng)處切出若干斷口，形成敏感柵的橫向部分和引出線，再粘上膠膜基底經(jīng)加溫固化而成。優(yōu)點(diǎn)：橫向效應(yīng)系數(shù)很小，可以忽略。缺點(diǎn)：由于內(nèi)部焊點(diǎn)多和焊點(diǎn)處截面變化劇烈，因而這種應(yīng)變片的疲勞壽命短。優(yōu)點(diǎn)：柵長(zhǎng)尺寸小，可達(dá)到0.2mm。散熱性能好，因箔式應(yīng)變片絲柵截面為矩形，故絲柵周表面積大，因而散熱性能好。橫向效應(yīng)系數(shù)小，因敏感柵橫向部分的間隙很小?；资悄z基片，所以耐濕性好，絕緣性好。便于成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率高。3、箔式應(yīng)變片：將應(yīng)變合金扎制成厚度小于0.01毫米的箔材，經(jīng)一定熱處理后，涂刷一層樹(shù)脂，經(jīng)聚合處理后形成基底。然后在未涂的一面用光刻腐蝕工藝得到敏感柵，焊上引出線，再涂一層表面保護(hù)。4、半導(dǎo)體應(yīng)變片：半導(dǎo)體應(yīng)變片的敏感柵只有一條，由單晶硅一類的半導(dǎo)體材料制成，粘上膠膜基底，裝上內(nèi)、外引出線即可。1—硅條，2—內(nèi)引線3—基底，4—外引線優(yōu)點(diǎn)：a、靈敏系數(shù)大比前三類應(yīng)變片的靈敏系數(shù)大五十倍以上，當(dāng)它承受軸向應(yīng)力時(shí)，電阻率會(huì)發(fā)生明顯的變化，從而造成電阻的變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻變化率非常大，由于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)很大，以致上式中（1+2μ）一項(xiàng)可忽略——半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)

b、橫向效應(yīng)和機(jī)械滯后小缺點(diǎn)：a、半導(dǎo)體應(yīng)變片的應(yīng)用范圍窄半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)僅在不大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)，而且在此范圍之外，拉或壓應(yīng)變時(shí)的靈敏系數(shù)不同，所以應(yīng)用范圍窄。

b、靈敏系數(shù)隨溫度而變化靈敏系數(shù)受溫度的影響，隨溫度的增加而減少。5、應(yīng)變花：將幾個(gè)敏感柵制在同一基底上，敏感柵由于采取了特殊角布置方式，就形成了各種形式的多軸應(yīng)變片或稱為應(yīng)變花。用應(yīng)變花可測(cè)量同一點(diǎn)幾個(gè)方向的應(yīng)變及一點(diǎn)的主應(yīng)變和主方向?；ā齻€(gè)敏感柵之間的夾角各為花————三個(gè)敏感柵之間的夾角各為按應(yīng)變片的方位可分為：直角應(yīng)變花————二個(gè)敏感柵之間的夾角為花————三個(gè)敏感柵之間的夾角各為二、應(yīng)變片的工作特征應(yīng)變片性能的好壞直接影響應(yīng)變測(cè)量的精確度，因此，應(yīng)對(duì)應(yīng)變片的性能（工作特性）提出一些要求。

1、應(yīng)變片的幾何尺寸：指標(biāo)距，從道理上講是越小越好，標(biāo)距越小就越接近于一點(diǎn)，但建筑上測(cè)鋼筋混凝土的應(yīng)變值時(shí)，尺寸必須大。2、應(yīng)變片電阻：指應(yīng)變片沒(méi)有安裝、也不受力的情況下，在室溫下測(cè)定的電阻值。3、靈敏系數(shù)：在單向應(yīng)力狀態(tài)下，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化與沿其軸向的應(yīng)變之比值稱為靈敏系數(shù)。它經(jīng)抽樣標(biāo)定，制造廠在包裝上注明靈敏系數(shù)，靈敏系數(shù)在2左右。4、機(jī)械滯后：在溫度不變的情況下，對(duì)安裝有應(yīng)變片的試件加載測(cè)應(yīng)變值，然后卸載，再加載到同樣外力下，再測(cè)應(yīng)變值，機(jī)械滯后

機(jī)械滯后現(xiàn)象總是存在的，但經(jīng)多次加載、卸載之后便趨于穩(wěn)定，所以在使用應(yīng)變片正式測(cè)量之前，最好先預(yù)加載幾次。5、絕緣電阻：指應(yīng)變片引出線與安裝應(yīng)變片的構(gòu)件之間的電阻值。絕緣電阻作為安裝應(yīng)變片時(shí)粘結(jié)層固化程度和是否受潮的標(biāo)志。絕緣電阻一般大于100MΩ。6、蠕變：在溫度不變的情況下，使安裝有應(yīng)變片的試件表面產(chǎn)生某一恒定的應(yīng)變，應(yīng)變片的指示應(yīng)變將隨時(shí)間稍有下降，此現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的蠕變。7、橫向效應(yīng)系數(shù)：橫向效應(yīng)系數(shù)H越小越好。8、應(yīng)變極限：溫度不變，使試件應(yīng)變逐漸加大。當(dāng)應(yīng)變片的指示應(yīng)變與試件實(shí)際應(yīng)變的相對(duì)誤差達(dá)到某規(guī)定值時(shí)，此時(shí)的試件應(yīng)變?yōu)樵搼?yīng)變片的應(yīng)變極限。在一批應(yīng)變片中，按一定比例抽樣測(cè)定應(yīng)變片的應(yīng)變極限值，取其中最低的應(yīng)變極限值，定為這批應(yīng)變片的應(yīng)變極限。9、疲勞壽命：已安裝的應(yīng)變片，在一定幅值的交變應(yīng)變作用下，不致發(fā)生機(jī)械的或電氣的損壞，而且其指示應(yīng)變和真實(shí)應(yīng)變的差值不超過(guò)某一規(guī)定數(shù)值的應(yīng)變循環(huán)次數(shù)，為該應(yīng)變片的疲勞壽命。在靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量時(shí)不要求此參數(shù)。貼應(yīng)變片是測(cè)量準(zhǔn)備工作中最重要的項(xiàng)目。在測(cè)量中，構(gòu)件表面的變形通過(guò)粘結(jié)層傳給敏感柵。顯然，只有粘結(jié)層均勻，結(jié)實(shí)，不產(chǎn)生蠕滑，才能保證敏感柵如實(shí)地再現(xiàn)構(gòu)件的變形。因此，精心粘貼很有必要。應(yīng)變片的粘貼靠手工操作，手工是否準(zhǔn)確應(yīng)在實(shí)踐中體會(huì)和積累經(jīng)驗(yàn)?！?-4應(yīng)變片的粘貼與防護(hù)一、選片：用放大鏡檢查應(yīng)變片的外觀，剔除那些敏感柵有形狀缺陷，片內(nèi)夾有氣泡、霉斑、銹點(diǎn)等缺陷的應(yīng)變片。然后用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的阻值，選阻值越接近的越好。二、構(gòu)件表面情況處理：

1、打磨：最好用中粒度砂布與應(yīng)變片粘貼方向成45交叉打出一些條紋，這樣可以加強(qiáng)膠的附著力。

2、劃線：用刻線機(jī)在構(gòu)件表面測(cè)點(diǎn)處劃出細(xì)微的十字形定位線。

3、擦洗：用脫脂棉球蘸丙酮等揮發(fā)性溶液擦洗測(cè)點(diǎn)處表面，直至棉球上無(wú)污字為止。三、粘貼應(yīng)變片：

1、觀察應(yīng)變片：

看清貼片的位置及方向，應(yīng)變片的引出線應(yīng)朝上。

2、貼片：

在已清洗過(guò)的貼片處涂一層薄薄的粘合劑，在應(yīng)變片上放一層透明的塑料薄膜，然后用手指滾壓，擠出多余的粘合劑及氣泡，并注意應(yīng)變片的位置和方向不能移動(dòng)。

3、固化：

KH502膠是我國(guó)目前在應(yīng)變測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的粘合劑，在室溫下它能吸收周圍環(huán)境中的微量水分加速聚合反應(yīng)而固化，在數(shù)分鐘內(nèi)即可將應(yīng)變片粘牢，再經(jīng)過(guò)10-24小時(shí)就能完全固化以達(dá)到最高粘合強(qiáng)度。

四、導(dǎo)線的固定和焊接：

1、絕緣處理待粘合劑稍干后，用鑷子輕輕地將引出線拉離構(gòu)件表面，防止粘固在構(gòu)件上。在每個(gè)應(yīng)變片的引出線下面貼一塊絕緣膠布，用以防止引出線和金屬構(gòu)件短路。2、導(dǎo)線的固定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了防止干擾信號(hào)對(duì)測(cè)量的影響，導(dǎo)線可用膠布固定在被測(cè)構(gòu)件上。3、焊接焊接導(dǎo)線時(shí)，要求將焊點(diǎn)焊透，不能虛焊，否則會(huì)使導(dǎo)線時(shí)通時(shí)斷，產(chǎn)生虛假信號(hào)，甚致使測(cè)量電路失去平衡。五、檢查：

1、用萬(wàn)用表測(cè)應(yīng)變片的電阻值，一般在120Ω左右。

2、用高阻表測(cè)應(yīng)變片的引出線和金屬構(gòu)件之間的絕緣電阻，一般應(yīng)大于100MΩ。六、應(yīng)變片的防潮保護(hù)：

1、封蠟在室內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量時(shí)，只需在應(yīng)變片和裸露在外的焊點(diǎn)處封以石蠟（或凡士林）即可。

2、防潮在雨季野外測(cè)量或進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量時(shí)，可采用硅橡膠和環(huán)氧樹(shù)脂等防潮劑。

第四章電阻應(yīng)變儀§4-1、電阻應(yīng)變儀的種類一、靜態(tài)應(yīng)變儀：測(cè)量不隨時(shí)間變化或變化極緩的應(yīng)變，即測(cè)量信號(hào)是靜態(tài)應(yīng)變。型號(hào)：YJ-5靜態(tài)應(yīng)變儀二、靜動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀：它既有測(cè)量靜態(tài)應(yīng)變的讀數(shù)裝置，又可向記錄儀輸出動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)，測(cè)量頻率小于200HZ。它以測(cè)量靜態(tài)應(yīng)變?yōu)橹鳌Ｐ吞?hào)：YJD-5靜動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀三、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀：測(cè)量隨時(shí)間變化的應(yīng)變，由于必須把應(yīng)變的動(dòng)態(tài)過(guò)程記錄下來(lái)再作分析，所以動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀是與記錄儀配套使用的。型號(hào)：YD-5動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀四、遙測(cè)應(yīng)變儀：運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的應(yīng)變測(cè)量可應(yīng)用無(wú)線點(diǎn)遙測(cè)方法，把應(yīng)變信號(hào)經(jīng)調(diào)制后用電磁波發(fā)射出去，經(jīng)接收機(jī)接收解調(diào)后進(jìn)行記錄。因此避免了在使用時(shí)由于導(dǎo)線連接帶來(lái)的接觸電阻，摩擦升溫等影響。無(wú)線電遙測(cè)具有噪聲信號(hào)小、耐振動(dòng)和沖擊、安裝和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。電阻應(yīng)變測(cè)量電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變儀電橋電路§4-2、應(yīng)變片的連接法----電橋電路電阻應(yīng)變儀中的電橋線路如圖所示。它以應(yīng)變片或電阻元件作為橋臂，在電橋中A、B、C、D四個(gè)特殊點(diǎn)不能弄混，頂點(diǎn)A、C稱為電橋的輸入端（電源端），頂點(diǎn)B、D稱為電橋的輸出端（測(cè)量端）。一、導(dǎo)出輸入端電壓恒定時(shí)，直流電橋輸出電壓的表達(dá)式設(shè)輸入電壓E恒定，B、D間開(kāi)路（應(yīng)變電橋的輸出總是接到電子放大器的輸入端，而放大器的輸入阻抗一般很大,以致可近似認(rèn)為電橋輸出端是開(kāi)路的）。實(shí)際上流過(guò)測(cè)量端的電流很小，電橋的輸出端主要是電位差起作用，這樣，問(wèn)題就變?yōu)榍驜、D兩點(diǎn)間的電位差。在電橋設(shè)計(jì)中，這種電橋稱為電壓橋。環(huán)路定理：

環(huán)路的電壓降等于零。電橋線路的兩個(gè)環(huán)路：

環(huán)路ABCE

環(huán)路ADCE設(shè)：環(huán)路ABCE的電流為環(huán)路ADCE的電流為環(huán)路ABCE：環(huán)路ADCE：電阻兩端的電壓降為：電阻兩端的電壓降為：就等于A、B兩點(diǎn)的電位差：就等于A、D兩點(diǎn)的電位差：將兩式相減，可得D、B兩點(diǎn)間的電位差即電橋輸出電壓為：討論：1、電橋平衡

當(dāng)電橋平衡時(shí)，，即---電橋平衡的條件2、加載前——預(yù)調(diào)平衡當(dāng)應(yīng)變片沒(méi)有變形時(shí)，應(yīng)變電橋應(yīng)保持平衡，即輸出電壓為零。但是，應(yīng)變片的阻值不可能絕對(duì)相同，更何況接觸電阻及導(dǎo)線電阻之差異也不可避免，所以輸出電壓一般不為零，那么如何使電橋平衡呢？---即在應(yīng)變儀內(nèi)設(shè)一個(gè)預(yù)調(diào)平衡電路，如圖所示。在橋路上并聯(lián)電阻、,接在電橋的A、C結(jié)點(diǎn)間，滑動(dòng)點(diǎn)串一個(gè)大電阻后接于電橋的結(jié)點(diǎn)B。調(diào)節(jié)即可改變橋臂AB和BC電阻的比例，使電橋平衡的條件得到滿足，即------稱為預(yù)調(diào)平衡。這一裝置的平衡范圍取決于固定電阻的值。因?yàn)樵跇O端情況下，的滑動(dòng)點(diǎn)滑到一頭，將使完全并聯(lián)在某一橋臂上，使其阻值變化最大。設(shè)橋臂電阻均為120Ω，若要求預(yù)調(diào)平衡的范圍為應(yīng)變片阻值的1%，即橋臂阻值應(yīng)能變化1.2Ω，則應(yīng)有將代入，將解得。3、加栽后——求電壓輸出代入輸出電壓公式各橋臂阻值變化分別為：并略去高階微量可得：同理，將分式的分母展開(kāi)，同樣代入，可得：其中：應(yīng)變電橋有兩種方案全橋電路半橋電路——輸出電壓與橋臂電阻變化率之間的關(guān)系4、簡(jiǎn)化希望這個(gè)關(guān)系是線性的，要想找到線性關(guān)系，分母必須是一個(gè)常數(shù)。令：——線性部分——非線性部分若略去，則將引入非線性誤差，此相對(duì)誤差為：

誤差分析：（1）電阻值的增量可正可負(fù)?？紤]到測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的正負(fù)，根據(jù)電橋的性質(zhì)，在構(gòu)件上布置應(yīng)變片時(shí)，一般力圖使應(yīng)變電橋相鄰橋臂的電阻變化異號(hào)，相對(duì)橋臂的電阻變化同號(hào)。這樣上式中各項(xiàng)相互抵消，使e最小。（2）考慮一種最壞的情況，即只有一臂接入應(yīng)變片，而其他三臂接入固定電阻，其阻值不變。此時(shí)的非線性誤差為：若應(yīng)變片靈敏系數(shù)近似等于2，則。這表明，略去非線性部分所引入的相對(duì)誤差與被測(cè)應(yīng)變值大小相當(dāng)。比如應(yīng)變達(dá)到5000με時(shí)，?？梢?jiàn)，在一般應(yīng)變范圍內(nèi)分析應(yīng)變電橋的輸出電壓時(shí)，只取線性部分是足夠精確的。——應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變儀讀數(shù)與應(yīng)變片應(yīng)變的關(guān)系為：對(duì)臂相加，鄰臂相減§4-3、電阻應(yīng)變儀的技術(shù)指標(biāo)電阻應(yīng)變儀種類多種多樣，選用時(shí)的主要依據(jù)是它的技術(shù)指標(biāo)。

電阻應(yīng)變儀的主要技術(shù)指標(biāo)一、測(cè)量線數(shù)指儀器有幾條通道，即可以同時(shí)測(cè)幾個(gè)點(diǎn)的應(yīng)變。通道數(shù)越多適用性越強(qiáng)，但也使儀器的體積和重量過(guò)大。二、測(cè)量范圍指可測(cè)應(yīng)變量的范圍，一般以微應(yīng)變（με）為單位。設(shè)計(jì)應(yīng)變儀時(shí)，這個(gè)范圍的給定，考慮了工程中常能遇到的最大應(yīng)變量。動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀在放大器前加有衰減網(wǎng)絡(luò)，使動(dòng)態(tài)工作被控制在一定的范圍，從而使可測(cè)應(yīng)變量的范圍得以擴(kuò)展。三、應(yīng)變標(biāo)定值指衡量應(yīng)變大小的比例尺。四、工作頻率范圍指應(yīng)變的頻率應(yīng)不超過(guò)某值。五、線性輸出范圍當(dāng)應(yīng)變儀輸出端接有額定負(fù)載時(shí)，輸出電流和被測(cè)應(yīng)變（頻率在工作頻率范圍以內(nèi)）之間的關(guān)系稱為振幅特性。當(dāng)應(yīng)變?cè)谝欢ǚ秶鷥?nèi)時(shí)，此關(guān)系為線性的。最大應(yīng)變對(duì)應(yīng)于最大線性電流輸出。六、靈敏系數(shù)指該儀器按配用某靈敏系數(shù)值的應(yīng)變片設(shè)計(jì)。靜態(tài)應(yīng)變儀都設(shè)有調(diào)節(jié)靈敏系數(shù)的裝置，以與不同靈敏系數(shù)的應(yīng)變片配合，讀出的應(yīng)變數(shù)不必另行修正。對(duì)于動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，因?yàn)椴⒎侵苯幼x數(shù)，為了方便，應(yīng)變儀本身都設(shè)有標(biāo)定裝置，而這一裝置是按某一K值設(shè)計(jì)的。因此，使用其他

K值的應(yīng)變片，就必須對(duì)應(yīng)變讀數(shù)進(jìn)行修正?！鎸?shí)應(yīng)變?！磧x器標(biāo)定裝置提供的應(yīng)變標(biāo)高在示波圖上測(cè)取的應(yīng)變。——所用應(yīng)變片的靈敏系數(shù)?！獌x器設(shè)計(jì)值。七、應(yīng)變片阻值指應(yīng)變儀應(yīng)使用指定阻值的應(yīng)變片（如120Ω）。八、零飄和動(dòng)飄零飄是衡量?jī)x器靜態(tài)穩(wěn)定性好壞的一個(gè)指標(biāo)。開(kāi)啟儀器，觀察其穩(wěn)定性，儀器平衡指示器可能隨時(shí)間有緩慢的偏轉(zhuǎn)，即儀器有少量輸出的現(xiàn)象稱為零飄。動(dòng)飄是衡量?jī)x器動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好壞的一個(gè)指標(biāo)。動(dòng)態(tài)是指放大器有信號(hào)輸入的狀態(tài)。給儀器輸入一個(gè)恒定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變，對(duì)儀器的輸出穩(wěn)定性進(jìn)行時(shí)間考驗(yàn)，儀器相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變輸出的微小變化稱為動(dòng)飄。第五章靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量

測(cè)量步驟：1、方案：設(shè)計(jì)貼片點(diǎn)的位置、貼幾片及貼片方位等。2、選片：用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的阻值，選阻值越接近的越好。3、貼片：包括打磨、畫線、粘貼、焊接導(dǎo)線、布線及防護(hù)等。4、接線：電阻應(yīng)變片與選擇的電阻應(yīng)變儀之間進(jìn)行橋路連接。5、測(cè)量：加裁前對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡，加裁后進(jìn)行測(cè)量。§5-1溫度效應(yīng)補(bǔ)償當(dāng)溫度改變時(shí)，會(huì)造成應(yīng)變片絲柵電阻值的改變，一般當(dāng)溫度增高10時(shí)，測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)將上升50με（微應(yīng)變），這個(gè)應(yīng)變是虛假應(yīng)變必須消除掉，有兩種消除方法?！娮铚囟认禂?shù)，ΔR——溫度變化2、由于應(yīng)變片絲柵材料與構(gòu)件材料的線膨脹系數(shù)不同時(shí)，絲柵受到構(gòu)件附近材料的拉、壓而造成電阻的變化為：——分別表示構(gòu)件和應(yīng)變片絲柵材料的線膨脹系數(shù)。一、自補(bǔ)償法

1、由于溫度的改變，會(huì)造成應(yīng)變片絲柵電阻的改變導(dǎo)線電阻隨溫度的變化率可近似看作與溫度變化成正比，即4、自補(bǔ)償法的目的：——均為材料常數(shù)所以自補(bǔ)償法一定要對(duì)應(yīng)不同的材料專用。自補(bǔ)償法能把大部分的溫度效應(yīng)消除掉，這只是一個(gè)大致的補(bǔ)償法，嚴(yán)格的補(bǔ)償法還要用橋路補(bǔ)償。3、總電阻的變化為：

——安裝在構(gòu)件上的應(yīng)變片，其應(yīng)變?yōu)椤?/p>

——安裝在另一個(gè)不受力且和構(gòu)件同材料物體上的應(yīng)變片，其應(yīng)變?yōu)槟康模寒?dāng)溫度變化時(shí)，的溫度同時(shí)改變，因?yàn)猷彵巯鄿p，可把溫度的影響消除掉。二、橋路補(bǔ)償法：§5-2常用的接橋法及常見(jiàn)的布片方案一、常用接橋法

1、全橋：需4個(gè)應(yīng)變片。2、半橋：需2個(gè)應(yīng)變片，2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻，接應(yīng)變片，

接標(biāo)準(zhǔn)電阻。3、單臂橋：只需2個(gè)應(yīng)變片。4、不等臂橋：不等臂橋路也滿足平衡條件，對(duì)臂的乘積相等。例1：懸臂梁自由端受集中力測(cè)：X截面上、下表面沿軸線方向的線應(yīng)變。方案一：上、下表面各貼兩個(gè)應(yīng)變片，電橋接法------全橋?！S向應(yīng)變?nèi)珮蚪臃▋?yōu)點(diǎn)：使電橋輸出電壓增加了四倍，即應(yīng)變儀讀數(shù)放大了四倍，提高了測(cè)量的精確度。缺點(diǎn)：用應(yīng)變片多?！S向應(yīng)變AB、BC兩個(gè)橋臂分別接應(yīng)變片。CD、AD兩個(gè)橋臂接標(biāo)準(zhǔn)電阻。方案二：上、下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片，電橋接法------半橋。

方案三：上或下表面貼一個(gè)應(yīng)變片，電橋接法------單臂橋。

AB臂接應(yīng)變片或，BC臂接溫度補(bǔ)償片，

CD、AD兩個(gè)橋臂接標(biāo)準(zhǔn)電阻?！S向應(yīng)變例2：如圖所示，求偏心拉伸在拉力作用下的應(yīng)變。方案一：如上圖所示在桿的上、下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片。電橋接法-----不等臂橋。初始電阻相同。此方案既排除了載荷偏心的影響，又使溫度效應(yīng)得到補(bǔ)償。方案二：在桿的前、后表面各貼兩個(gè)應(yīng)變片，兩個(gè)橫向片，兩個(gè)縱向片電橋接法------不等臂橋。試件加載前：初始電阻相同試件加載后：

此方案既排除了載荷偏心的影響，又使應(yīng)變儀的讀數(shù)增加了（1+μ）倍，比方案一的測(cè)量精度高。方案三：在桿的前、后表面各貼兩個(gè)應(yīng)變片，兩個(gè)橫向片，兩個(gè)縱向片。電橋接法------全橋。此方案既排除了載荷偏心的影響，又使應(yīng)變儀的讀數(shù)增加了2（1+μ）倍，比方案二的測(cè)量精度高2倍。二、常見(jiàn)的布片方案

1、拉伸與壓縮

實(shí)際的拉、壓構(gòu)件很難做到讓構(gòu)件只受簡(jiǎn)單的拉力或壓力，一般都伴隨有彎曲，其原因是力的作用點(diǎn)不能正好通過(guò)桿的軸線，一般都會(huì)有一些偏心，變?yōu)槔瓘澔驂簭澖M合變形。如前所述，接入不等臂橋即可排除掉載荷偏心的影響。

2、扭轉(zhuǎn)------求扭矩的大小應(yīng)變片只能測(cè)正應(yīng)變，不能測(cè)剪應(yīng)變。而圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，沿橫向和縱向均無(wú)正應(yīng)變，所以不能沿橫向和縱向布片。（1）沿正負(fù)方向各貼一片------用半橋。圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，表面一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為純剪應(yīng)力狀態(tài)由材料力學(xué)可知：電橋接法——半橋（2）沿正負(fù)方向各貼兩片------用全橋。3、彎曲（1）上、下各貼一片------用半橋。（2）上、下各貼兩片------用全橋。由例1懸臂梁自由端受集中力可知。

4、平面應(yīng)力狀態(tài)（1）主方向已知——只需要貼兩片沿主方向各貼一片，共貼兩片可測(cè)出主應(yīng)變。再通過(guò)廣義虎克定律即可求出主應(yīng)力。（2）主方向未知，——至少需要貼三片平面應(yīng)變狀態(tài)有三個(gè)未知數(shù)，所以要貼三個(gè)應(yīng)變片。此三片有多種貼法，可用應(yīng)變花。例題：構(gòu)件表面貼花，求其主應(yīng)變的大小和方向。1、貼片：構(gòu)件表面粘貼應(yīng)變花2、測(cè)量：加裁前對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡。加裁后分別測(cè)量3、求解：

根據(jù)彈性理論，平面應(yīng)變狀態(tài)任意方向的線應(yīng)變公式為：——主方向——主應(yīng)變?nèi)铰?lián)解可求出：4、求主應(yīng)力：通過(guò)廣義虎克定律即可求出主應(yīng)力

三、組合變形------測(cè)各內(nèi)力分量引起的應(yīng)變。例：圓軸受拉、扭和彎組合變形。求：各內(nèi)力分量引起圓軸沿方向的線應(yīng)變。

（1）扭矩T引起圓軸沿方向的線應(yīng)變。（2）軸力N引起圓軸沿方向的線應(yīng)變。（3）彎矩M引起圓軸沿方向的線應(yīng)變。1、只考慮扭矩T的影響，消除掉彎矩M和軸力N的影響

沿正負(fù)方向各貼一片------用半橋。由軸力N引起的圓軸內(nèi)任意一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是單向應(yīng)力狀態(tài)。由彎矩M引起的圓軸內(nèi)任意一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)也是單向應(yīng)力狀態(tài)。單向應(yīng)力狀態(tài)沿正負(fù)方向的正應(yīng)力為：?jiǎn)蜗驊?yīng)力狀態(tài)沿正負(fù)方向的正應(yīng)變相等因?yàn)檩S力N和彎矩M引起的圓軸內(nèi)任意一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是單向應(yīng)力狀態(tài)。虎克定理：橋路接法——半橋

彎矩M和軸力N引起的應(yīng)變鄰臂相減而消除掉。只能測(cè)出扭矩T引起的應(yīng)變。2、只考慮軸力N的影響，消除掉彎矩M和扭矩T的影響

在圓軸的上、下表面沿軸向各貼一片------用不等臂橋。

上、下表面沿軸向各貼一片，可消除掉扭矩T的影響，因扭矩沿軸線方向無(wú)線應(yīng)變。只剩下軸力N和彎矩M引起的應(yīng)變，用不等臂橋，可消除掉彎矩M的影響。3、只考慮彎矩M的影響，消除掉軸力N和扭矩T的影響

在圓軸的上、下表面沿軸向各貼一片電橋接法------用半橋上、下表面沿軸向各貼一片可消除掉扭矩T的影響。只剩下軸力N和彎矩M引起的應(yīng)變?！?-3測(cè)量誤差的修正一、橫向效應(yīng)的修正

應(yīng)變片橫向效應(yīng)對(duì)應(yīng)變讀數(shù)的影響（1）對(duì)于單向應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)點(diǎn)，即使應(yīng)變片橫向效應(yīng)系數(shù)達(dá)5%，所得的應(yīng)變讀數(shù)誤差也不大于1%，一般不用修正。（2）對(duì)于平面應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)點(diǎn)，由于橫向效應(yīng)系數(shù)引起的應(yīng)變讀數(shù)誤差比較大，一般需要修正。

那么平面應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)變讀數(shù)誤差如何進(jìn)行修正呢？1、主方向已知沿主方向貼兩個(gè)相互垂直的應(yīng)變片或直角應(yīng)變花，測(cè)得沿兩個(gè)主方向的應(yīng)變儀讀數(shù)為和。設(shè):和分別表示沿兩個(gè)主方向的真實(shí)應(yīng)變。

根據(jù)橫向效應(yīng)的修正公式：直角應(yīng)變花計(jì)算主應(yīng)變的修正公式2、主方向未知用三片式應(yīng)變花，例如：應(yīng)變花。由和兩片直角應(yīng)變花可得應(yīng)變的修正公式為：由和兩片直角應(yīng)變花，可得應(yīng)變的修正公式為：在方向虛設(shè)一應(yīng)變片——彈性理論的應(yīng)變不變量三片應(yīng)變花讀數(shù)的修正公式二、粘貼方位不準(zhǔn)造成的誤差若應(yīng)變片粘貼后的實(shí)際方位與預(yù)定的基準(zhǔn)方位不完全重合，就會(huì)由粘貼方位不準(zhǔn)給測(cè)量帶來(lái)誤差。

1、誤差設(shè)預(yù)定的基準(zhǔn)線與主方向的夾角為，應(yīng)變片實(shí)際粘貼方位與主方向的夾角為，粘貼的角偏差預(yù)貼片方位（基準(zhǔn)線）的應(yīng)變?yōu)椋簩?shí)際貼片方位的應(yīng)變?yōu)椋簯?yīng)變測(cè)量誤差為：簡(jiǎn)化后得：應(yīng)變片粘貼方位不準(zhǔn)造成的誤差不僅與角偏差有關(guān)，而且還與預(yù)定粘貼方位與主方向的夾角有關(guān)。（1）預(yù)定粘貼方位與主方向的夾角越大，則角偏差造成的誤差亦越大所以在貼片時(shí)應(yīng)盡量使應(yīng)變片的粘貼方位與主方向重合。對(duì)于主方向大致知道的情況，一般用三片應(yīng)變花，讓和的兩個(gè)應(yīng)變片盡量與主方向重合。對(duì)于主方向不知道的情況，一般用三片應(yīng)變花，因這種應(yīng)變花的三個(gè)應(yīng)變片等角排列，各片與主方向的最大可能的夾角為。2、修正（2）角偏差越大，應(yīng)變測(cè)量的誤差也越大。三、長(zhǎng)導(dǎo)線電阻的影響及其修正在工程中被測(cè)構(gòu)件常常遠(yuǎn)離應(yīng)變儀而需要用長(zhǎng)導(dǎo)線將應(yīng)變片和應(yīng)變儀相連接。這時(shí)，導(dǎo)線自身就具有一定的電阻值，在連接時(shí)此電阻與應(yīng)變片的電阻串聯(lián)后接入橋臂，但導(dǎo)線電阻不隨應(yīng)變而變化。設(shè)應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為K0，初始阻值為R，加載后應(yīng)變片阻值變化為ΔR當(dāng)無(wú)導(dǎo)線電阻的影響時(shí)，應(yīng)變儀測(cè)得的真實(shí)應(yīng)變?yōu)椋涸O(shè)導(dǎo)線阻值為RL，測(cè)得的應(yīng)變讀數(shù)為：真實(shí)應(yīng)變與測(cè)量應(yīng)變之比為：1、誤差（1）當(dāng)考慮導(dǎo)線電阻的影響時(shí)，如仍用應(yīng)變片的真實(shí)靈敏系數(shù)K0進(jìn)行測(cè)量，則測(cè)得的應(yīng)變讀數(shù)應(yīng)加以修正。（2）應(yīng)變儀應(yīng)按修正后的靈敏系數(shù)Ky來(lái)進(jìn)行測(cè)量2、修正四、環(huán)境對(duì)測(cè)量值的影響

1、濕度（1）應(yīng)變讀數(shù)隨時(shí)間有緩慢的漂移，造成測(cè)量讀數(shù)的不穩(wěn)定。構(gòu)件的應(yīng)變是通過(guò)膠層傳給應(yīng)變片敏感柵的。但大部分粘結(jié)劑都屬于粘彈性體，其變形不僅與力的大小有關(guān)，而且還隨時(shí)間的推移而變，形成蠕變現(xiàn)象。當(dāng)膠層受潮，因水分滲入而體積膨脹時(shí)，此現(xiàn)象更為明顯。當(dāng)應(yīng)變保持不變時(shí)，由于膠層的蠕變，使敏感柵感受的應(yīng)變?cè)阶冊(cè)叫　．?dāng)應(yīng)變迅速變化時(shí)，膠層不能瞬時(shí)地將應(yīng)變的變化傳給敏感柵，產(chǎn)生滯后效應(yīng)。上述現(xiàn)象均與時(shí)間有關(guān)，故應(yīng)變片在受潮的情況下，

即使載荷不變，其應(yīng)變讀數(shù)也會(huì)隨時(shí)間發(fā)生緩慢的變化，形成讀數(shù)的漂移。

（2）濕度還影響膠層的電學(xué)特性。當(dāng)膠層受潮時(shí)，其絕緣電阻下降，這等于在敏感柵各絲段之間并聯(lián)了有影響的電阻，其總的效應(yīng)是使應(yīng)變片的阻值下降，產(chǎn)生虛假的應(yīng)變讀數(shù)。濕度是可以預(yù)防和消除的。一般貼好應(yīng)變片后先封蠟，以防潮濕。對(duì)于已經(jīng)潮濕的應(yīng)變片可用吹風(fēng)的辦法加以消除。3、電磁波電磁波對(duì)應(yīng)變測(cè)量也有明顯的影響。如在電廠進(jìn)行測(cè)量時(shí)，當(dāng)電廠的發(fā)動(dòng)機(jī)正在工作時(shí)，由于電磁波的存在會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，而減少電磁波最好的辦法就是把測(cè)量?jī)x器的外殼接地。2、溫度（1）環(huán)境溫度和構(gòu)件的工作溫度的變化及應(yīng)變片中的電流發(fā)熱造成的升溫，可用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕拚＃?）測(cè)量導(dǎo)線受溫度的影響。若工作片和補(bǔ)償片的測(cè)量導(dǎo)線的溫度變化不同，就會(huì)引入較大的虛假應(yīng)變。因此，工作片和補(bǔ)償片的測(cè)量導(dǎo)線也要考慮溫度補(bǔ)償問(wèn)題，亦即，兩組導(dǎo)線的型號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度應(yīng)一致，并應(yīng)將它們排緊在一起走相同的路徑，以保證兩組導(dǎo)線所處的溫度場(chǎng)相同。（3）測(cè)點(diǎn)較多時(shí)，常常若干個(gè)工作片共用一個(gè)補(bǔ)償片。這時(shí)，工作片輪流接入橋路，而公用補(bǔ)償片卻長(zhǎng)期通電，這就造成工作片和補(bǔ)償片的溫度不一致，破壞了溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。故?dāng)測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換后，應(yīng)等待一段時(shí)間（十幾分鐘以上），待工作片與補(bǔ)償片溫度一致后再讀取應(yīng)變度數(shù)。第六章動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量應(yīng)變片傳感器計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀數(shù)據(jù)采集器(記錄器)動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量的目的是獲得一張應(yīng)變隨時(shí)間的變化規(guī)律的曲線圖

動(dòng)態(tài)應(yīng)變記錄波形§6-1動(dòng)態(tài)應(yīng)變記錄波形圖幅標(biāo)：在圖上確定應(yīng)變幅值作圖比例的標(biāo)記。時(shí)標(biāo)：在圖上確定時(shí)間作圖比例的標(biāo)記。幅標(biāo)：在應(yīng)變實(shí)驗(yàn)記錄之前或記錄完畢之后，在對(duì)測(cè)試儀器系統(tǒng)不作任何變動(dòng)的條件下，給定一個(gè)已知的應(yīng)變值并記錄下來(lái)，應(yīng)變記錄曲線上幅值為h的應(yīng)變值為：時(shí)標(biāo)：用一個(gè)已知頻率為的信號(hào)記錄在應(yīng)變波形圖的下側(cè)，如果在波形圖上應(yīng)變變化和時(shí)標(biāo)的周期記錄長(zhǎng)度各為b和B，則應(yīng)變變化的周期T為：若應(yīng)變記錄曲線的前后零線不能保持在同一水平線時(shí)，可用連接前后零線的斜線作為量測(cè)h的基準(zhǔn)線?！?-2動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)處理

動(dòng)態(tài)應(yīng)變按隨時(shí)間的變化性質(zhì)可分為確定性和不確定性1、確定性：應(yīng)變隨時(shí)間變化的規(guī)律能夠用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述。（1）周期性：動(dòng)態(tài)應(yīng)變能用周期性的時(shí)變函數(shù)表示。（2）非周期性：動(dòng)態(tài)應(yīng)變不能用周期性的時(shí)變函數(shù)表示。2、非確定性：應(yīng)變隨時(shí)間變化的規(guī)律不能用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述。

非確定性動(dòng)態(tài)應(yīng)變―――稱為隨機(jī)性應(yīng)變。下面對(duì)周期性、非周期性和隨機(jī)性三類應(yīng)變的特點(diǎn)進(jìn)行討論。一、周期性動(dòng)態(tài)應(yīng)變及其頻譜：一個(gè)復(fù)雜的周期應(yīng)變可用富里葉級(jí)數(shù)表示如下：——靜態(tài)應(yīng)變分量——各次諧波的振幅——各次諧波的相位當(dāng)n=1時(shí)，稱為基波或一次諧波；基頻的頻率為。

——無(wú)限個(gè)諧波的余弦分量當(dāng)n=2時(shí)，稱為二次諧波，二次諧波的頻率為。復(fù)雜周期性應(yīng)變的振幅----頻率圖，又稱為頻譜圖。它清楚地表示出了復(fù)雜周期性應(yīng)變中各分量的頻率和振幅，由于諧波分量只是在分散了的特定頻率上才出現(xiàn)，所以這樣的頻譜圖又稱為離散圖。在振幅坐標(biāo)軸上的線段則表示頻率為零，幅值為ε0的靜態(tài)分量。圖中垂直線段表示頻率為，振幅為的第i次諧波分量。在實(shí)際分析中，一般測(cè)量時(shí)可得到復(fù)雜周期性應(yīng)變諧波，隨著諧波次數(shù)的增高，其幅值總是越來(lái)越小，故在實(shí)際分析中常把高次諧波分量略去，只計(jì)最低的有限幾次。二、非周期性應(yīng)變

1、準(zhǔn)周期性應(yīng)變當(dāng)一臺(tái)機(jī)組有幾個(gè)轉(zhuǎn)速不成比例的發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，引起的合成振動(dòng)不是周期性的，因?yàn)楦髦C波頻率之間不存在最小公倍數(shù)。雖然，諧波各自是周期性的，但合成后的變量卻沒(méi)有周期可言，這種非周期性應(yīng)變又稱為準(zhǔn)周期性應(yīng)變，它的頻譜如圖所示，也是離散譜，各諧波的頻率分布是無(wú)規(guī)律。準(zhǔn)周期性應(yīng)變的頻譜如圖所示。

2、突加載荷：載荷引起的應(yīng)變是非周期的瞬變性應(yīng)變，瞬變性應(yīng)變是不能用離散譜表示的，瞬變信號(hào)通常含有從零到無(wú)限大的連續(xù)分布的所有頻率成分，它的諧波頻率是連續(xù)變化的，其高頻分量占的比重可以相當(dāng)大，在測(cè)試分析中要給以足夠的重視。瞬變性應(yīng)變的頻譜如圖所示。三、隨機(jī)性應(yīng)變：有許多機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的應(yīng)變屬于隨機(jī)信號(hào)，因它們受到的裁荷是雜亂無(wú)章的，由這種載荷引起的應(yīng)變不能用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式表示，這種性質(zhì)的應(yīng)變稱為隨機(jī)應(yīng)變。如車輛在道路上行駛時(shí)由于振動(dòng)而產(chǎn)生的應(yīng)變就屬于隨機(jī)應(yīng)變。對(duì)于隨機(jī)性信號(hào)，雖然無(wú)法預(yù)測(cè)它在未來(lái)時(shí)刻的值，但在對(duì)隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量時(shí)，每次所得的時(shí)間歷程記錄都是互不相同的，而且看起來(lái)似乎是無(wú)規(guī)律的，但是就測(cè)量記錄的總體來(lái)說(shuō)，卻存在著一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，可以用概率統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)描述和研究。隨機(jī)數(shù)據(jù)的基本特性：隨機(jī)性應(yīng)變的記錄波形是一條應(yīng)變隨時(shí)間的隨機(jī)曲線，它的整理分析要按隨機(jī)數(shù)據(jù)的處理方法進(jìn)行。1、均值、均方值和方差