應(yīng)變片的選擇

1、1、應(yīng)變片結(jié)構(gòu)形式的選擇根據(jù)應(yīng)變測量的目的、被測試件的材料和其應(yīng)力狀態(tài)以及測量精度，選擇應(yīng)變片的形式，對(duì)于測試點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)是一維應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，可以選用單軸應(yīng)變片，已經(jīng)知道主應(yīng)力方向的二維應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可以使用直角應(yīng)變花，并使其中一條應(yīng)變柵與主應(yīng)力方向一致，如主應(yīng)力方向未知就必須使用三柵或四柵的應(yīng)變花。對(duì)于傳感器設(shè)計(jì)來說，應(yīng)變片的形式主要決定于彈性體的結(jié)構(gòu)，如柱式、板環(huán)、雙孔平行梁等彈性體，他們采樣正應(yīng)力或彎曲應(yīng)力，所以應(yīng)變片均采用單軸應(yīng)變片。另外象剪切橋式、輪輻式、剪切懸臂式、三梁剪切式彈性體一般使用雙軸45應(yīng)變片。平膜片壓力傳感器多采用全橋圓形應(yīng)變片。2、應(yīng)變片尺寸的選擇選擇應(yīng)變片尺寸時(shí)應(yīng)考慮應(yīng)力分

2、布、動(dòng)靜態(tài)測量、彈性體應(yīng)變區(qū)大小等因素。若材質(zhì)均勻、應(yīng)力剃度大，應(yīng)選用柵長小的應(yīng)變片，若材質(zhì)不均勻而強(qiáng)度不等的材料（如混凝土）或應(yīng)力分布變化比較緩慢的構(gòu)件，應(yīng)選用柵長大的應(yīng)變片。對(duì)于沖擊載荷或高頻動(dòng)荷作用下的應(yīng)變測量，還要考慮應(yīng)變片的響應(yīng)頻率，如下表所示。一般來說，應(yīng)變片絲柵越小，測量精度越高，越能正確反映出被測量點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變，因此，在加工精度可以保證的情況下，綜合考慮各種因素影響，應(yīng)變片的柵長小一些比大一些好。 表1各種柵長應(yīng)變片的最高工作頻率 應(yīng)變片柵長L（毫米） 1 2 5 10 20 25 50 可測頻率F(千赫) 250 125 50 25 12.5 10 5 注：表中是在鋼材上正弦

3、應(yīng)變信號(hào)測得的數(shù)據(jù)，其中 L=l/20，l=C/f 式中C為應(yīng)變波傳播速度，對(duì)于鋼和鋁C=5000米/秒，f為正弦應(yīng)變頻率 3、電阻值的選擇國家標(biāo)準(zhǔn)中電阻應(yīng)變片的阻值規(guī)定為60、120、200、350、500、1000W，目前傳感器生產(chǎn)中大多選用350W的應(yīng)變片，但是由于大阻值應(yīng)變片具有通過電流小、自熱引起的溫升低、持續(xù)工作時(shí)間長、動(dòng)態(tài)測量信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，大阻值應(yīng)變片應(yīng)用越來越廣。并且大阻值應(yīng)變片在測力應(yīng)用范圍，特別是材料試驗(yàn)機(jī)用的負(fù)荷傳感器，由于傳感器的零飄特性，對(duì)測量精度影響極大，而高阻值（如1000G）應(yīng)變片，不僅可以減小應(yīng)變焦耳熱引起的零漂，提高傳感器的長期穩(wěn)定性，而且再要求告分辨率的

4、電子天平重應(yīng)用也是非常有利的。因此，在不考慮價(jià)格因素的前提下，使用大阻值應(yīng)變片，對(duì)提高傳感器精度是有益的。 4、使用溫度的選擇使用環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)變片的影響很大，應(yīng)根據(jù)使用溫度選用不同絲柵材料的應(yīng)變片，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的常溫應(yīng)變片使用溫度為3060C。一般康銅合金的最高使用溫度為300C 卡瑪合金為450C，鐵鎳鋁合金可以達(dá)到7001000C。常溫應(yīng)變片一般采用康銅制造，在應(yīng)變片型號(hào)中省略使用溫度。如果需要高溫應(yīng)變片需特別說明。由于基底材料和粘接膠的限制，目前中溫箔式電阻應(yīng)變片一般都使用卡瑪合金制作200250C左右的中溫應(yīng)變片。 5、蠕變的選擇傳感器一般由彈性體、應(yīng)變片、粘接劑、保護(hù)層等部分組成，

5、彈性體金屬材料本身存在的彈性后效、以及熱處理工藝等原因可以造成負(fù)蠕變影響，因此傳感器的蠕變指標(biāo)是由各種因素中綜合作用最終形成的。在上述因素中，對(duì)于某一傳感器生產(chǎn)廠家，許多的因素都是相對(duì)固定的，一般不會(huì)由很大改變，因此應(yīng)變片生產(chǎn)廠家都通過應(yīng)變片的圖形設(shè)計(jì)、工藝控制來制造出蠕變不同的系列應(yīng)變片供用戶選用。每一個(gè)傳感器生產(chǎn)廠由于原材料、粘接劑、貼片。固化工藝的不同，在應(yīng)變片選型時(shí)，必須進(jìn)行蠕變匹配試驗(yàn)。一般規(guī)律是同一種結(jié)構(gòu)形式的傳感器量程越小，傳感器的蠕變越正，應(yīng)該選用蠕變補(bǔ)償序號(hào)更負(fù)的應(yīng)變片來與之匹配選擇應(yīng)變計(jì)的方法 1、應(yīng)變計(jì)敏感柵長度的選擇： 應(yīng)變計(jì)在加載狀態(tài)下的輸出應(yīng)變是敏感柵區(qū)域的平均應(yīng)變

6、。為了獲得真實(shí)的測量值，通常應(yīng)變計(jì)的柵長應(yīng)不大于測量區(qū)域半徑的1/51/10。柵長較長的應(yīng)變計(jì)具有易于粘貼和接線、散熱性好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)變計(jì)的性能有一定的改善作用，但應(yīng)根據(jù)實(shí)際測量需要進(jìn)行選擇，對(duì)于應(yīng)變場變化不大和一般傳感器用途，我們推薦用戶選用柵長36mm的應(yīng)變計(jì)。如果對(duì)非均勻材料（如混凝土、鑄鐵、鑄鋼等）進(jìn)行應(yīng)變測量，應(yīng)選擇柵長不小于材料的不均勻顆粒尺寸的應(yīng)變計(jì)，以便比較真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)內(nèi)的平均應(yīng)變。對(duì)于應(yīng)變梯度大的應(yīng)變測量，應(yīng)盡量選用敏感柵長度較小的應(yīng)變計(jì)。2、應(yīng)變計(jì)敏感柵材料和基底材料的選擇： 60以內(nèi)、長時(shí)間、最大應(yīng)變量在1000m/m以下的應(yīng)變測量，一般選用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感

7、柵、改性酚醛或聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)（BE 、ZF 、BA 及日用衡器類應(yīng)變計(jì)系列）；150 以內(nèi)的應(yīng)變測量，一般選用以康銅、卡瑪合金箔為敏感柵、聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)（BA 系列）；60 以內(nèi)高精度傳感器常用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛為基底的應(yīng)變計(jì)（BF 、ZF 系列）。 3、應(yīng)變計(jì)敏感柵結(jié)構(gòu)型式的選擇 測量未知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變或測量剪應(yīng)變時(shí)選用多軸應(yīng)變計(jì)，前者可用三軸互相夾角為45，或60，或120等的應(yīng)變計(jì)，后者用夾角為9 0 的二軸應(yīng)變計(jì)；測量已知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變時(shí)，可選用單軸應(yīng)變計(jì)；用于壓力傳感器的應(yīng)變計(jì)可選用圓形敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)；測量應(yīng)力分布時(shí)，可選用排列成

8、串或成行的510個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。 應(yīng)變計(jì)電阻 多軸應(yīng)變計(jì)；測量應(yīng)力分布時(shí)，可選用排列成串或成行的510個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。4、柵間距的選擇我公司生產(chǎn)的雙軸應(yīng)變計(jì)的柵間距一般有L6 6.0， L68=6.8， L7=7.0， L8=8.0，L0=10.5，L2=12.0，L4=14.0等，用戶可根據(jù)需要自由選擇不同柵間距的應(yīng)變計(jì)。 5、應(yīng)變計(jì)電阻的選擇 應(yīng)變計(jì)電阻的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)變計(jì)的散熱面積、導(dǎo)線電阻的影響、信噪比、功耗大小來選擇。對(duì)于傳感器一般推薦選用350、1000電阻的應(yīng)變計(jì)。對(duì)于應(yīng)力分布試驗(yàn)、應(yīng)力測試、靜態(tài)應(yīng)變測量等，應(yīng)盡量選用與儀器相匹配的阻值，一般推薦選用120、350的應(yīng)變計(jì)。 （6）極限工作溫度的選擇此溫度表示應(yīng)變計(jì)的極限工作溫度，在極限工作溫度不高于時(shí)，一般在我們的產(chǎn)品命名中將省略此項(xiàng)。 （7）溫度及彈性模量自補(bǔ)償系數(shù)的選擇應(yīng)變計(jì)溫度及彈性模量自補(bǔ)償系數(shù)的選擇可參照溫度自