應(yīng)變片的種類(lèi)和應(yīng)用

1、應(yīng)變片的種類(lèi)和應(yīng)用應(yīng)變片主要有兩種，電阻應(yīng)變片和光學(xué)應(yīng)變片。一光學(xué)應(yīng)變片：光學(xué)應(yīng)變計(jì)一般采用不超過(guò) 4-9 微米直徑的布拉格光柵玻璃纖維制造。一般來(lái)說(shuō),人的頭發(fā)直徑為60-80微米。纖維芯被直徑大約125 微米的純玻璃覆蓋層所包圍。基于布拉格光柵的應(yīng)變片有以下優(yōu)勢(shì)：1. 對(duì)電磁場(chǎng)不敏感。2. 可以用于可能爆炸的環(huán)境。3. 高震動(dòng)負(fù)載情況下，材料（玻璃）不會(huì)產(chǎn)生故障。4. 可以測(cè)量更大的應(yīng)變，一般電阻應(yīng)變片的最大應(yīng)變?yōu)閿?shù)百微應(yīng)變，而光學(xué)應(yīng)變片的可測(cè)量的最大應(yīng)變?yōu)?000微應(yīng)變。5. 更少的連接線，因此會(huì)對(duì)測(cè)試物體產(chǎn)生更少的干擾。6. 互連需要大量的傳感器，不同的布拉格波長(zhǎng)可以集成在一個(gè)光纖中。二

2、電阻應(yīng)變片：電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)制作的，即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值相應(yīng)的發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“應(yīng)變效應(yīng)”。半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指當(dāng)半導(dǎo)體材料某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。應(yīng)變片是由敏感柵等構(gòu)成用于測(cè)量應(yīng)變的元件，使用時(shí)將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測(cè)點(diǎn)上，構(gòu)件受力后由于測(cè)點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發(fā)生變化，再由專(zhuān)用儀器測(cè)得其電阻變化大小，并轉(zhuǎn)換為測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值。金屬電阻應(yīng)變片品種繁多，形式多樣，常見(jiàn)的有絲式電阻應(yīng)變片和箔式電阻應(yīng)變片。箔式電阻應(yīng)變片是一種基于應(yīng)變電阻效

3、應(yīng)制成的，用金屬箔作為敏感柵的，能把被測(cè)試件的應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電阻變化量的敏感元件。應(yīng)變片有很多種類(lèi)。一般的應(yīng)變片是在稱(chēng)為基底的塑料薄膜（15-16m）上貼上由薄金屬箔材制成的敏感柵（3-6m），然后再覆蓋上一層薄膜做成迭層構(gòu)造。而應(yīng)變片有很多分類(lèi)方法：比如按材料分可分為：金屬應(yīng)變片金屬式體型半導(dǎo)體式體型絲式箔式薄膜型薄膜型擴(kuò)散型外延型PN結(jié)型而按結(jié)構(gòu)分可分為：?jiǎn)纹?，雙片，特殊形狀；按使用環(huán)境可分為：高溫、低溫、高壓、磁場(chǎng)、水下；應(yīng)變片的應(yīng)用：應(yīng)變片的應(yīng)用十分廣泛，可測(cè)量應(yīng)變、應(yīng)力、彎矩、扭矩、加速度、位移等物理量。應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)是將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測(cè)量轉(zhuǎn)換電

4、路，這樣就構(gòu)成測(cè)量各種物理量的專(zhuān)用應(yīng)變式傳感器。應(yīng)變式傳感器中，敏感元件一般為各種彈性體，傳感元件就是應(yīng)變片，測(cè)量轉(zhuǎn)換電路一般為橋路。第二類(lèi)是將應(yīng)變片貼于被測(cè)試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測(cè)試件的應(yīng)變量。應(yīng)用實(shí)例：1電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用應(yīng)變計(jì)電測(cè)作為一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在各類(lèi)工程結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。但是電阻應(yīng)變片的測(cè)試結(jié)果受溫度、濕度、導(dǎo)線長(zhǎng)短等環(huán)境因素的影響極大。如何處理好這些問(wèn)題是電阻應(yīng)變片在土木工程中應(yīng)用的關(guān)鍵。應(yīng)變計(jì)電測(cè)使用電阻應(yīng)變片可分為兩種方法，一種是將應(yīng)變片直接粘貼在某一受載零件表面上進(jìn)行測(cè)量。這種方法簡(jiǎn)單，但不夠精確。另一種方法是將應(yīng)變片粘貼在彈

5、性元件上制成傳感器，受載后建立載荷與電阻變化間的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)預(yù)先確定的載荷標(biāo)定曲線獲得測(cè)量的載荷值。所獲的測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確。2測(cè)定載荷各種結(jié)構(gòu)物工作運(yùn)行中要承受各種外力的作用，工程上將這些外力稱(chēng)為載荷。載荷是進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算得主要依據(jù)。通常在設(shè)計(jì)時(shí)確定載荷有三種辦法。即類(lèi)比法、計(jì)算法和實(shí)測(cè)法。下面介紹實(shí)測(cè)法中的電阻應(yīng)變法測(cè)定載荷。電阻應(yīng)變法測(cè)定載荷的方法是利用由應(yīng)變片、應(yīng)變儀和指示記錄器組成的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行載荷值的測(cè)量。先將應(yīng)變片粘貼在零件或傳感器上，在零件受載變形后應(yīng)變片中的電阻隨之發(fā)生變化，經(jīng)應(yīng)變儀組成的測(cè)量電橋使電阻值的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并加以放大，最后經(jīng)指示器或記錄器顯示出與載荷成比例變化的曲線，通過(guò)標(biāo)定就可以得到所需數(shù)據(jù)值的大小。這種方法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種構(gòu)造物的載荷測(cè)定，如船閘、橋梁以及房屋建筑等工程領(lǐng)域。3智能健康監(jiān)測(cè)大型、重要的土木工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、超高層建筑、電視塔、水壩、核電站、海洋采油平臺(tái)等，其服役期長(zhǎng)達(dá)幾十年甚至上百年，在疲勞、腐蝕效應(yīng)及材料老化等不利因素影響下，不可避免的產(chǎn)生損傷累計(jì)甚至產(chǎn)生突發(fā)事故。雖然一些事故發(fā)生前出現(xiàn)了漏洞、塌陷、開(kāi)裂等征兆，但因缺乏報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，無(wú)法避免事故的發(fā)生。因此，對(duì)現(xiàn)存的重要結(jié)構(gòu)和設(shè)施進(jìn)行健康檢測(cè)，評(píng)價(jià)其安全狀況，修復(fù)、控制損傷及在新建結(jié)構(gòu)和設(shè)施中增設(shè)長(zhǎng)期的健康檢測(cè)系統(tǒng)已成為必須。目前，鋼筋結(jié)構(gòu)的