《應(yīng)變計(jì)電路》課件

應(yīng)變計(jì)電路課程簡介本課程將介紹應(yīng)變計(jì)電路的基本原理、組成、工作原理以及應(yīng)用。課程目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握應(yīng)變計(jì)電路的設(shè)計(jì)、分析和應(yīng)用技能。課程內(nèi)容涵蓋應(yīng)變計(jì)電路的理論知識(shí)和實(shí)踐操作。電流測量的基本原理1電荷流動(dòng)電流是電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)形成的。2電流強(qiáng)度電流的大小用電流強(qiáng)度表示，單位是安培（A）。3測量方法電流測量通常使用電流表或電流傳感器。電壓測量的基本原理1電位差電壓是兩個(gè)點(diǎn)之間的電位差，表示電荷在電場中移動(dòng)所需的能量。2電壓表電壓表用于測量電路中兩個(gè)點(diǎn)之間的電位差，通常以伏特(V)為單位。3電壓測量原理電壓表通過內(nèi)部的電阻將電路中的電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后顯示在儀表上。電阻的測量原理1歐姆定律電阻值與電壓和電流成正比。2惠斯通電橋比較未知電阻與已知電阻。3數(shù)字萬用表通過測量電壓和電流計(jì)算電阻值。應(yīng)變計(jì)簡介應(yīng)變計(jì)是一種用來測量材料在受力或溫度變化下產(chǎn)生的應(yīng)變的傳感器。它通過測量電阻的變化來反映材料的應(yīng)變情況，從而間接測得材料的應(yīng)力或應(yīng)變。應(yīng)變計(jì)的工作原理應(yīng)變當(dāng)物體受到外力作用時(shí)，其尺寸會(huì)發(fā)生變化，這種變化稱為應(yīng)變。電阻變化應(yīng)變計(jì)是一種將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，其電阻值會(huì)隨著應(yīng)變的大小而變化。電信號(hào)輸出通過測量電阻的變化，可以計(jì)算出物體的應(yīng)變值，從而得到物體的受力情況。應(yīng)變計(jì)的種類金屬應(yīng)變計(jì)金屬應(yīng)變計(jì)是最常見的類型，由金屬箔或金屬絲制成。它們具有較高的靈敏度，但溫度穩(wěn)定性較差。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)使用硅或鍺等材料制成。它們具有比金屬應(yīng)變計(jì)更高的靈敏度和更高的溫度穩(wěn)定性。光纖應(yīng)變計(jì)光纖應(yīng)變計(jì)利用光纖的光學(xué)特性來測量應(yīng)變。它們不受電磁干擾的影響，具有更高的精度和穩(wěn)定性。應(yīng)變計(jì)的組成部分敏感元件敏感元件是應(yīng)變計(jì)的核心，它負(fù)責(zé)將應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。背襯層背襯層提供結(jié)構(gòu)支撐和保護(hù)敏感元件，通常采用薄而堅(jiān)固的材料制成。引線引線將敏感元件連接到測量電路，通常采用細(xì)而靈活的導(dǎo)線。應(yīng)變計(jì)的安裝1清潔表面確保應(yīng)變計(jì)安裝表面清潔、干燥，并去除任何油脂或雜質(zhì)。這將確保牢固的粘合和準(zhǔn)確的測量。2選擇位置選擇合適的安裝位置，確保應(yīng)變計(jì)能夠準(zhǔn)確測量目標(biāo)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。考慮應(yīng)變計(jì)的位置和方向。3粘貼應(yīng)變計(jì)使用合適的粘合劑將應(yīng)變計(jì)粘貼到目標(biāo)結(jié)構(gòu)的表面，并確保應(yīng)變計(jì)牢固地粘貼在表面上。4連接電線連接應(yīng)變計(jì)的電線，并確保連接牢固可靠。注意電線的絕緣和防潮措施。應(yīng)變計(jì)的連接引線連接應(yīng)變計(jì)引線連接到測試設(shè)備，確保引線長度適當(dāng)并連接到合適的端口。橋路連接應(yīng)變計(jì)按一定方式連接到橋路電路，形成半橋、全橋或1/4橋電路。電纜連接應(yīng)變計(jì)連接到測試設(shè)備的電纜需要具有低阻抗和低噪聲特性，確保信號(hào)傳輸可靠。接地連接應(yīng)變計(jì)電路的接地連接需要正確，避免接地回路和噪聲干擾信號(hào)。應(yīng)變計(jì)的標(biāo)定1確定靈敏度測量應(yīng)變計(jì)輸出電壓與應(yīng)變之間的關(guān)系2建立標(biāo)定曲線繪制應(yīng)變與輸出電壓之間的關(guān)系曲線3校準(zhǔn)應(yīng)變計(jì)根據(jù)標(biāo)定曲線，校準(zhǔn)應(yīng)變計(jì)的輸出值應(yīng)變計(jì)電路的組成1應(yīng)變計(jì)感受結(jié)構(gòu)的應(yīng)變變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。2激勵(lì)電源為應(yīng)變計(jì)提供工作電壓，通常使用直流電源。3信號(hào)放大器放大應(yīng)變計(jì)輸出的微弱電信號(hào)。4信號(hào)處理電路對放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波、校正等處理，以獲得更精確的應(yīng)變測量結(jié)果。應(yīng)變計(jì)電路的分類全橋電路全橋電路是指四個(gè)應(yīng)變計(jì)都連接在電路中，并且它們都受到應(yīng)力的影響。半橋電路半橋電路是指兩個(gè)應(yīng)變計(jì)連接在電路中，并且它們都受到應(yīng)力的影響。1/4橋電路1/4橋電路是指一個(gè)應(yīng)變計(jì)連接在電路中，并且它受到應(yīng)力的影響。全橋式應(yīng)變計(jì)電路全橋式應(yīng)變計(jì)電路是最常用的應(yīng)變計(jì)電路類型之一，它具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)。全橋電路通常由四個(gè)應(yīng)變計(jì)組成，它們分別安裝在被測物體的四個(gè)對稱位置上，并與一個(gè)測量橋連接。當(dāng)被測物體發(fā)生變形時(shí)，四個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值會(huì)發(fā)生變化，從而引起橋路輸出電壓的變化。全橋式應(yīng)變計(jì)電路的靈敏度是半橋電路的兩倍，這是因?yàn)樗膫€(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻變化疊加在一起。半橋式應(yīng)變計(jì)電路工作原理在半橋式應(yīng)變計(jì)電路中，兩個(gè)應(yīng)變計(jì)串聯(lián)連接，并與兩個(gè)固定電阻并聯(lián)連接，組成一個(gè)橋式電路。應(yīng)用半橋式應(yīng)變計(jì)電路廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測量，例如橋梁、建筑物、機(jī)械零件等的應(yīng)力監(jiān)測。1/4橋式應(yīng)變計(jì)電路1/4橋式應(yīng)變計(jì)電路是最簡單的應(yīng)變計(jì)電路，它只使用一個(gè)應(yīng)變計(jì)。當(dāng)應(yīng)變計(jì)受到應(yīng)變時(shí)，其電阻會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電路中電流發(fā)生變化。電流的變化量與應(yīng)變成正比。應(yīng)變計(jì)電路的工作原理1應(yīng)變物體受力產(chǎn)生形變，形變導(dǎo)致電阻變化2電橋電橋測量電阻變化，輸出電壓信號(hào)3放大放大信號(hào)，提高測量精度4顯示顯示應(yīng)變值，用于分析和評估應(yīng)變計(jì)電路的特點(diǎn)靈敏度高應(yīng)變計(jì)電路對微小的應(yīng)變變化非常敏感，能有效地測量微小的變形。測量范圍廣應(yīng)變計(jì)電路的測量范圍很大，可以測量各種材料的應(yīng)變，包括金屬、塑料、橡膠等?？煽啃愿邞?yīng)變計(jì)電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，不易損壞，可長期使用。應(yīng)變計(jì)電路的優(yōu)缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)靈敏度高，測量精度高，能夠測量微小的應(yīng)變變化。2優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝和維護(hù)，成本相對較低。3缺點(diǎn)易受溫度影響，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。4缺點(diǎn)測量范圍有限，對于大應(yīng)變的測量效果不佳。應(yīng)變計(jì)電路的應(yīng)用結(jié)構(gòu)監(jiān)測橋梁、建筑物、機(jī)械設(shè)備等結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測和安全評估。壓力測量用于測量氣體、液體或固體的壓力，如壓力傳感器和壓力計(jì)。振動(dòng)分析檢測和分析機(jī)械設(shè)備、車輛或其他結(jié)構(gòu)的振動(dòng)情況，用于故障診斷和性能評估。應(yīng)變計(jì)電路的溫度補(bǔ)償溫度影響溫度變化會(huì)影響應(yīng)變計(jì)的電阻，進(jìn)而影響測量精度。補(bǔ)償方法可以使用溫度傳感器或補(bǔ)償電阻來抵消溫度影響。補(bǔ)償電路可以設(shè)計(jì)專門的溫度補(bǔ)償電路，以提高測量精度。應(yīng)變計(jì)電路的檢測方法1信號(hào)檢測利用示波器等儀器觀察輸出信號(hào)2阻抗檢測測量電路阻抗，判斷是否存在短路或斷路3電壓檢測測量電路各節(jié)點(diǎn)電壓，檢查電路是否正常工作4電流檢測測量電路各支路電流，驗(yàn)證電路是否正常工作應(yīng)變計(jì)電路的故障分析連接故障檢查線路連接是否牢固，接線端子是否有接觸不良等問題。傳感器故障檢查應(yīng)變計(jì)本身是否損壞，例如斷線、短路或靈敏度下降。電路故障檢查放大器、濾波器、電源等電路元件是否正常工作。應(yīng)變計(jì)電路的調(diào)試技巧確保電路連接正確，并使用萬用表等工具測量各個(gè)元件的阻值和電壓。根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)電路參數(shù)，例如橋臂電阻、放大倍數(shù)等，以獲得最佳的測量精度。使用測試信號(hào)進(jìn)行測試，驗(yàn)證電路是否正常工作，并觀察輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和精度。應(yīng)變計(jì)電路的維護(hù)保養(yǎng)定期清潔定期清潔電路板，防止灰塵和污垢積累，影響電路性能。檢查連接檢查所有連接線是否牢固，避免松動(dòng)造成接觸不良。定期校準(zhǔn)定期校準(zhǔn)應(yīng)變計(jì)和測量儀器，確保測量精度。應(yīng)變計(jì)電路的典型案例在機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、橋梁監(jiān)測、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測等領(lǐng)域，應(yīng)變計(jì)電路廣泛應(yīng)用。例如，通過測量橋梁受載后的應(yīng)變變化，可以評估橋梁的承載能力和安全性。此外，應(yīng)變計(jì)電路還可以應(yīng)用于醫(yī)療器械、精密儀器等領(lǐng)域。實(shí)踐操作演示通過實(shí)際操作，加深對應(yīng)變計(jì)電路的