應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)x

第五章應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量的方法應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量的意義電阻應(yīng)變測(cè)量光彈性實(shí)驗(yàn)法脆性涂層法云紋法全息干涉法6.1應(yīng)變片一、工作原理：金屬線材的應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變電阻變化電流或電壓變化放大記錄二、電阻應(yīng)變測(cè)量過(guò)程三、電阻應(yīng)變測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：a.應(yīng)變片尺寸小，重量輕

b.頻率響應(yīng)好（0～500KHz）

c.測(cè)量范圍廣（10～10４微應(yīng)變）

d.可在各種惡劣條件下使用，價(jià)格便宜

e.測(cè)量應(yīng)變的靈敏度和準(zhǔn)確度高缺點(diǎn)？

（2）線性及機(jī)械滯后：初始加載和卸載時(shí)有非線性和較顯著的滯后現(xiàn)象。（措施：正式測(cè)量前三次以上加卸載循環(huán)）

（3）零點(diǎn)漂移：試件不受力的條件下，溫度恒定，而應(yīng)變片的指示應(yīng)變值隨時(shí)間而改變的特性。

（4）蠕變：在某一恒定應(yīng)變狀態(tài)下，保持溫度不變，其指示應(yīng)變值隨時(shí)間而變化的特性。

（5）疲勞壽命：在某一交變應(yīng)變幅度下，應(yīng)變片所能經(jīng)受的有效工作循環(huán)次數(shù)。105-107次。（1）橫向效應(yīng)：橫向電阻變化將抵消縱向一部分電阻變化，使整個(gè)應(yīng)變片的靈敏度降低。（控制橫向靈敏度0.3%以下）

四、應(yīng)變片的工作特性五、應(yīng)變片主要參數(shù)(P176-177)

幾何尺寸：

電阻值：有60Ω、120Ω、600Ω、1000Ω等值絕緣電阻：一般大于２0MΩ，100MΩ

靈敏度系數(shù)：一般在1.30~3.50

允許電流：靜態(tài)為25mA,動(dòng)態(tài)75~100mA。其他：如滯后、壽命等長(zhǎng)度通常在2-30mm，箔式可小到0.2mm,大到100mm。寬度在10mm以?xún)?nèi)。6.2應(yīng)變測(cè)量電路為什么需要應(yīng)變測(cè)量電路？

通過(guò)建立應(yīng)變測(cè)量電路把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。常用的測(cè)量電路為惠斯登電橋。

惠斯通電橋?qū)儆谥绷麟姌?，主要用于測(cè)量中等數(shù)值的電阻（10~106Ω）。

R1上的電壓降為：

R4上的電壓降為：

輸出電壓為：輸出電壓為：若：，則：，電橋平衡當(dāng)各橋臂電阻發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓發(fā)生變化：若：則：

工作橋臂：接入的是應(yīng)變片，有電阻變化。根據(jù)電橋工作中橋臂電阻值變化情況（工作橋臂數(shù)）可分為半橋單臂、半橋雙臂和全橋三種聯(lián)接方式。全等臂橋各橋臂電阻相等：很小，遠(yuǎn)小于橋臂電阻值，故略去分母中的一般組橋時(shí)，各橋臂的參數(shù)要求相同，可以認(rèn)為所以：半橋單臂橋特性

應(yīng)變電橋的和差特性：相鄰相減，相對(duì)相加和差特性的應(yīng)用：可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，輸出電壓放大等作用。溫度效應(yīng)及溫度補(bǔ)償

溫度效應(yīng)：由于溫度變化引起的應(yīng)變片敏感柵電阻的變化。

溫度補(bǔ)償：排除溫度效應(yīng)影響的措施。

溫度補(bǔ)償原理溫度補(bǔ)償PPR1R2補(bǔ)償片和工作片的性能參數(shù)完全相同

貼補(bǔ)償片的材料與被測(cè)試件材料相同補(bǔ)償片和工作片盡量放近一些，處于同一溫度場(chǎng)工作片、補(bǔ)償片接在相鄰橋臂上要實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償應(yīng)注意的問(wèn)題：要想通過(guò)補(bǔ)償片來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵？6.3布片與組橋（1）是電橋的平衡條件，實(shí)際測(cè)量時(shí)需先進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡。

注意R3和R4與前面電橋順序不同一、電橋的特點(diǎn)（2）如相鄰兩臂有大小相等，符號(hào)一致的變化，或是相對(duì)兩臂有大小相等，符號(hào)相反的變化，則不破壞電橋的平衡。6.3布片與組橋（3）若相鄰兩臂阻值有大小相等符號(hào)相反的變化，則電橋的輸出比其中單獨(dú)一個(gè)臂所引起的電橋輸出大一倍。若相對(duì)兩臂阻值有大小相等符號(hào)相同的變化也如此。

一、電橋的特點(diǎn)（2）如相鄰兩臂有大小相等，符號(hào)一致的變化，或是相對(duì)兩臂有大小相等，符號(hào)相反的變化，則不破壞電橋的平衡。二、貼片及組橋

例1：求受拉試件應(yīng)變。PP解：方法一：PPR1R2PR1R2方法二：PR1R2PPR1R2感受橫向拉力比較兩種方法例2：求如圖所示試件由彎矩引起的應(yīng)變。MM解：方法一：MMR2R1MR1R2

0方法二：MMR2R1MR1R2

例3：求試件由拉力和彎矩共同引起的應(yīng)變。MMPP解：PMR1R2

（1）測(cè)彎矩應(yīng)變排除拉力應(yīng)變。MMR2R1PP（2）測(cè)拉力應(yīng)變排除彎矩應(yīng)變。方法一：貼溫度補(bǔ)償片，接成全橋。MMR3R1PPR2R4PMR1R200R3R400方法二：R2MMR3R1PPR4A向R1R2A向PMR1R2

R3R46.4提高應(yīng)變測(cè)量精度的措施

提高供橋電壓

增大輸出電流

減小貼片誤差減小接觸電阻長(zhǎng)導(dǎo)線電阻影響的修正測(cè)量應(yīng)變的定度實(shí)際測(cè)試時(shí)都要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定6.4提高應(yīng)變測(cè)量精度的措施提高供橋電壓

同時(shí)，采用串聯(lián)應(yīng)變片；另外需加大固定電阻，使固定電阻的阻值為應(yīng)變片電阻阻值的n倍。此時(shí)才能增加電橋靈敏度。

Ui=2nRip6.4提高應(yīng)變測(cè)量精度的措施增