第五章 應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試課件

第五章

應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試本章主要內(nèi)容應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試方法應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試原理電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路電阻應(yīng)變儀第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試方法

測(cè)量應(yīng)力、應(yīng)變的目的

為了研究機(jī)械結(jié)構(gòu)、橋梁、建筑等某構(gòu)件在工作狀態(tài)下的受力、變形情況，通過測(cè)試測(cè)得構(gòu)件的拉、壓應(yīng)力、扭矩及彎矩，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)力校核或構(gòu)件破壞的預(yù)測(cè)等提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。

應(yīng)力、應(yīng)變及其關(guān)系

在桿件受到拉伸（或壓縮）的情況下，只有一個(gè)主應(yīng)力σ

1，它的方向與外加載荷F的方向平行，該方向的應(yīng)變?yōu)?/p>

ε

1，并且有

E為材料彈性模量第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試常用測(cè)試方法應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試方法

電阻應(yīng)變測(cè)量脆性涂層法云紋方法激光全息干涉法激光散班干涉法聲彈性

X光衍射法光測(cè)彈性力學(xué)第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試方法電阻應(yīng)變測(cè)量特點(diǎn)非線性小，電阻的變化同應(yīng)變成線性關(guān)系；應(yīng)變片尺寸小，重量輕，慣性小，具有良好的動(dòng)態(tài)特性，頻率響應(yīng)好；貼在試件上對(duì)其工作狀態(tài)和應(yīng)力分布基本上沒有影響。適用于靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量。測(cè)量應(yīng)變的靈敏度和精度高，動(dòng)態(tài)測(cè)試精度可達(dá)1%，靜態(tài)為0.1%。測(cè)量范圍大，變形范圍1%~2%。

利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電參量進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，將電阻應(yīng)變片粘貼在被測(cè)物體表面，隨零部件變形即可產(chǎn)生成比例的電阻變化。廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試方法應(yīng)變片電橋盒應(yīng)變儀記錄儀應(yīng)變片——能將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感元件，其轉(zhuǎn)換原理基于金屬電阻絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)電橋盒——將電阻微小的變化進(jìn)行處理的測(cè)量電路。應(yīng)變儀——用于將電橋的輸出信號(hào)進(jìn)行放大的高增益放大器。應(yīng)變儀還具有阻抗變換的作用。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及分類應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及分類金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片體型薄膜型薄膜型體型擴(kuò)散型應(yīng)變片箔式絲式PN結(jié)及其他形式

應(yīng)變片的分類第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的分類電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及分類

金屬絲式應(yīng)變片

電阻絲式應(yīng)變片的敏感元件是絲柵狀的金屬絲。電阻絲是應(yīng)變片受力后引起電阻值變化的關(guān)鍵部件，它是一根具有很高電阻率的金屬細(xì)絲，直徑約為0.01～0.05mm。常用材料有銅鎳合金、捏鉻合金、鉑、鉑鉻合金、鉑鎢合金等

U型V型H型第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的分類電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及分類絲質(zhì)應(yīng)變片紙基應(yīng)變片：制造簡(jiǎn)單，便宜，易于粘貼。耐熱性和耐潮性差。適合短期室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室使用，使用溫度在70℃以下紙浸膠基應(yīng)變片：具有一定耐潮濕性，適合長(zhǎng)期使用。使用溫度為180℃膠基應(yīng)變片：耐蝕性和絕緣性能好，彈性系數(shù)高，使用溫度在-50~+170℃

要求電阻絲材料具有電阻溫度系數(shù)小、溫度穩(wěn)定性良好、電阻率大等特性，同時(shí)，金屬電阻絲的相對(duì)靈敏系數(shù)要大，且能在相當(dāng)大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及分類

金屬箔式應(yīng)變片

金屬絲經(jīng)高溫液化后，高壓高速噴射，而后霧化沉積在基片上，形成3~10μm層，再用光刻腐蝕法形成電路。

優(yōu)點(diǎn)：橫向效應(yīng)很小，允許電流大，柔性好、蠕變小、疲勞壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)效率高。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及分類

半導(dǎo)體式應(yīng)變片是以半導(dǎo)體單晶硅條作敏感元件的，工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。即施加一定載荷產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，電阻率會(huì)發(fā)生一定的變化。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍寬、體積小、橫向效應(yīng)小。缺點(diǎn)：溫度系數(shù)大、靈敏度離散大以及在較大變形下非線性比較嚴(yán)重。

半導(dǎo)體式應(yīng)變片第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)力、應(yīng)變電測(cè)法原理電阻應(yīng)變效應(yīng)

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)發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱“應(yīng)變效應(yīng)”。金屬導(dǎo)線受拉變化圖原始電阻值受力拉伸后電阻值的變化第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試縱向應(yīng)變

橫向應(yīng)變

應(yīng)力、應(yīng)變電測(cè)法原理軸向應(yīng)力金屬絲電阻率K為單根金屬絲的靈敏度。當(dāng)金屬絲發(fā)生單位長(zhǎng)度的變化時(shí)，電阻變化率與其應(yīng)變的比值，即單位應(yīng)變的電阻變化率。ε—應(yīng)變?chǔ)獭獮椴此杀圈恕獕鹤柘禂?shù)

E—彈性模量第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻的相對(duì)變化量由兩方面因素決定：1）對(duì)于金屬材料，電阻的變化主要由金屬絲幾何尺寸的改變引起；電阻絲靈敏度系數(shù)（dR/R）/ε

為（1+2μ

）。2）對(duì)于半導(dǎo)體材料，其工作原理基于半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，材料受力后，材料的電阻率發(fā)生變化。其靈敏度系數(shù)為（dR/R）/ε

為λE。應(yīng)力、應(yīng)變電測(cè)法原理

用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)，根據(jù)上述特點(diǎn)，在外力作用下，被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生微小機(jī)械變形，應(yīng)變片隨著發(fā)生相同的變化，同時(shí)應(yīng)變片電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)測(cè)得應(yīng)變片電阻值變化量為ΔR時(shí)，便可得到被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，得到應(yīng)力值第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用應(yīng)變片的主要參數(shù)幾何尺寸1）基長(zhǎng)l：應(yīng)變片的敏感元件在縱軸方向的長(zhǎng)度。在應(yīng)變變化梯度大的場(chǎng)合，應(yīng)使用小基長(zhǎng)的應(yīng)變片，但基長(zhǎng)很小時(shí)，橫向靈敏度大。2）基寬b

：在與應(yīng)變片縱軸垂直方向，應(yīng)變片敏感元件外側(cè)之間的距離。基寬以較小為佳，但是太小會(huì)影響散熱。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試

應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)件之間的電阻值Rm。通常要求Rm在50～100MΩ以上。絕緣電阻過低，會(huì)造成應(yīng)變片與試件之間漏電，使應(yīng)變片的指示應(yīng)變產(chǎn)生誤差。Rm取決于粘結(jié)劑及基底材料的種類及固化工藝。在常溫使用條件下要采取必要的防潮措施，而在中溫或高溫條件下，要注意選取電絕緣性能良好的粘結(jié)劑和基底材料。電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

絕緣電阻第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

電阻值R

應(yīng)變片的阻值指應(yīng)變片沒有粘貼也不受力時(shí)，在室溫下測(cè)定的電阻值。應(yīng)變片阻值也有一個(gè)系列，如60?、120?、350?、600?和1000?，其中以120?最為常用。阻值大，承受電壓大，輸出信號(hào)大；但同時(shí)敏感柵尺寸也大。

第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

最大工作電流

工作電流大，輸出信號(hào)也大，靈敏度就高。但工作電流過大會(huì)使應(yīng)變片過熱，靈敏系數(shù)產(chǎn)生變化，零漂及蠕變?cè)黾樱踔翢龤?yīng)變片。工作電流的選取要根據(jù)試件的導(dǎo)熱性能及敏感柵形狀和尺寸來決定。通常靜態(tài)測(cè)量時(shí)取25mA左右。動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)可取75～100mA。

最大工作電流是指已安裝的應(yīng)變片允許通過敏感柵而不影響其工作特性的最大電流Imax。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

靈敏度系數(shù)K

根據(jù)理論和實(shí)驗(yàn)，在一定應(yīng)變范圍內(nèi)電阻的變化與應(yīng)變的關(guān)系滿足下式：則為應(yīng)變片的靈敏度。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

橫向效應(yīng)

將直的金屬絲繞成敏感柵之后，雖然長(zhǎng)度相同，但應(yīng)變狀態(tài)不同，應(yīng)變片敏感柵的電阻變化較直的金屬絲小，因而靈敏系數(shù)有所降低，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

應(yīng)變極限

溫度不變時(shí)使試件的應(yīng)變逐漸加大，應(yīng)變片的指示應(yīng)變與真實(shí)應(yīng)變的相對(duì)誤差（非線性誤差）小于規(guī)定值（一般為10%）情況下所能達(dá)到的最大應(yīng)變值為該應(yīng)變片的應(yīng)變極限。如果超過這個(gè)限度值，就認(rèn)為應(yīng)變片已經(jīng)開始失去工作能力。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

機(jī)械滯后

機(jī)械滯后：對(duì)已安裝的應(yīng)變片，在恒定的溫度環(huán)境中，加載和卸載過程中同一載荷下指示應(yīng)變的最大差數(shù)。

產(chǎn)生的原因：如應(yīng)變片本身特性不好；試件本身的材質(zhì)不好；粘結(jié)劑選擇不當(dāng)；固化不良；粘結(jié)技術(shù)不佳，部分脫落和粘結(jié)層太厚等等。采取的措施：為了減小應(yīng)變片的機(jī)械滯后個(gè)測(cè)量結(jié)果帶來的誤差，可對(duì)新粘貼應(yīng)變片的試件反復(fù)加、卸載3~5次。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

零點(diǎn)漂移

零漂：對(duì)于已安裝好的應(yīng)變片，在一定溫度下，不承受機(jī)械應(yīng)變時(shí)，其指示應(yīng)變隨時(shí)間的變化而變化的現(xiàn)象。

產(chǎn)生的原因：由于應(yīng)變片的絕緣電阻過低及通過電流而產(chǎn)生熱量等原因造成。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試

蠕變：在一定溫度下，使其承受一恒定的機(jī)械應(yīng)變時(shí)，指示應(yīng)變隨時(shí)間的變化而變化的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變片的蠕變。其實(shí)蠕變值中已包含了零漂。

蠕變電阻應(yīng)變片的特性及應(yīng)用

產(chǎn)生的原因：主要是由膠層引起，如粘結(jié)劑種類選擇不當(dāng)，粘貼層較厚或固化不充分以及在粘結(jié)劑接近軟化溫度下進(jìn)行測(cè)量。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性

電阻應(yīng)變片在測(cè)量頻率較高的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變是以應(yīng)變波的形式在材料中傳播的，它的傳播速度與聲波相同，對(duì)于鋼材v≈5000m/s。應(yīng)變波由試件材料表面，經(jīng)粘合層、基片傳播到敏感柵。由于應(yīng)變片的敏感柵相對(duì)較長(zhǎng)，當(dāng)應(yīng)變波在縱柵長(zhǎng)度方向上傳播時(shí)，只有在應(yīng)變波通過敏感柵全部長(zhǎng)度后，應(yīng)變片所反映的波形經(jīng)過一定時(shí)間的延遲，才能達(dá)到最大值。從應(yīng)變波的傳播過程可以看出，影響應(yīng)變片頻率響應(yīng)特性的主要因素是應(yīng)變片的基長(zhǎng)和應(yīng)變波在試件材料中的傳播速度。

第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試

當(dāng)應(yīng)變波按正弦規(guī)律變化時(shí)，由于應(yīng)變片具有一定的長(zhǎng)度，在同一瞬間沿基長(zhǎng)方向的各點(diǎn)上所感受的應(yīng)變是不同的。當(dāng)應(yīng)變片所反應(yīng)的平均應(yīng)變值與應(yīng)變片中心點(diǎn)處的真實(shí)應(yīng)變相差太大時(shí)，就會(huì)使測(cè)量失真，產(chǎn)生測(cè)量誤差。實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)允許誤差δ及應(yīng)變波的傳播速度v為一定時(shí)，所測(cè)應(yīng)變的極限頻率（最高工作頻率）是由基長(zhǎng)來決定的。一般取基長(zhǎng)為應(yīng)變波波長(zhǎng)的1/10～1/20，即

應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性應(yīng)變片基長(zhǎng)/mm1235101520最高工作頻率/kHz25012583.3502516.612.5

應(yīng)變波為正弦波第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性

應(yīng)變波為階躍波

應(yīng)變波為階躍波時(shí)，由于應(yīng)變波通過敏感柵全部長(zhǎng)度需要一定的時(shí)間，所以應(yīng)變片所反應(yīng)的波形要經(jīng)過一定的時(shí)間延遲，才能達(dá)到最大值。

可測(cè)頻率f=0.35/tk，此時(shí)應(yīng)變計(jì)的極限工作頻率可近似為：第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的粘貼應(yīng)變片的工作情況

試件表面的變形（應(yīng)變）是通過膠層、基底以剪力的形式傳給電阻絲的。當(dāng)試件沿x方向變形時(shí)，膠層下表面與試件一起移動(dòng)，和基底粘合的上表面是被動(dòng)的，基底被帶動(dòng)，膠層發(fā)生剪應(yīng)力γ1?；装l(fā)生剪應(yīng)力γ2將應(yīng)變傳到電阻絲上。剪應(yīng)力分布規(guī)律如圖（b）：應(yīng)變片兩端剪應(yīng)力最大，中間最小。因此在粘貼應(yīng)變片時(shí)應(yīng)注意將應(yīng)變片的兩端貼牢固。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的粘貼工藝應(yīng)變片的粘貼

粘貼應(yīng)變片位置的選擇

應(yīng)變片應(yīng)貼在零件變形最大(即應(yīng)力最大)和需要測(cè)試的地方。

被測(cè)零件表面處理

清理零件的表面清洗被測(cè)零件表面上油污等等。打磨焊片再次清洗畫粘貼應(yīng)變片的定位線第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試

應(yīng)變片檢查外觀檢查電阻值檢查

修整應(yīng)變片

在應(yīng)變片的覆蓋片上標(biāo)出中心線。在室外試驗(yàn)時(shí)，預(yù)先可在應(yīng)變片的引出線上焊接一根較細(xì)軟的長(zhǎng)度約100、150mm的短導(dǎo)線，以便固定應(yīng)變片。應(yīng)變片的粘貼第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的粘貼

應(yīng)變片粘貼質(zhì)量檢查

外觀檢查：用放大鏡觀察粘合層是否有氣泡。電阻值檢查絕緣電阻檢查：

引出線的固定保護(hù)

應(yīng)變片的防潮處理

應(yīng)變片粘貼固化好之后要進(jìn)行防潮處理，以免潮濕引起絕緣電阻和粘合強(qiáng)度降低，影響測(cè)試精度。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路電橋

由于將應(yīng)變等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電阻的變化，此變化的數(shù)量是微弱的，因此必須采用高精度的測(cè)量電路—電橋測(cè)量電路。根據(jù)電橋采用電源不同分直流電橋和交流電橋。按輸出方式分：功率電橋和電壓電橋。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路直流電橋平衡條件：此時(shí)稱電橋達(dá)到了平衡。=

平衡條件第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

工作原理

在利用電橋處理應(yīng)變片的信號(hào)時(shí)，只要將橋臂的任意一個(gè)電阻用應(yīng)變片代替，當(dāng)有應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片電阻的阻值發(fā)生變化，破壞了橋路的平衡條件，通過電橋的輸出電壓就可以換算出應(yīng)變的量值。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

半橋單臂電路——半橋單臂

上式對(duì)另外三臂也適用。分母中有微小電阻，存在一定非線性。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

半橋雙臂電路當(dāng)有對(duì)稱應(yīng)變點(diǎn)可用兩片應(yīng)變片

靈敏度提高一倍線性度改善了，分母中無微小電阻。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試

全橋電路電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試圖2-9為一應(yīng)變片直流電橋，其中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，試求（1）R1為金屬應(yīng)變片，其余為固定電阻，當(dāng)R1增量時(shí)，電橋輸出電壓（2）R1、R2為應(yīng)變片，且批號(hào)相同，感受應(yīng)變片的極性和大小都相同，R3、R4為固定電阻，問能否進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量？（3）在題（2）中，如R1和R2感受應(yīng)變片的極性相反，且

，問輸出電壓？（4）由題（1）~題（3）能否得出什么結(jié)論第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試圖2.9

第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

輸出電壓靈敏度K

電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓，供電電壓越高，電橋電壓靈敏度越高，但提高電源電壓使應(yīng)變片和橋臂電阻功耗增加，溫度誤差增大，所以要作適當(dāng)選擇。一般電源電壓取3～6V為宜；電橋電壓靈敏度與參與工作的橋臂數(shù)有關(guān)，全橋電路的靈敏度最大，半橋單臂電路的靈敏度最小。

當(dāng)相鄰橋臂為異號(hào)或相對(duì)橋臂為同號(hào)的電阻變化時(shí)，電橋的輸出可相加，當(dāng)相鄰橋臂為同號(hào)或相對(duì)橋臂為異號(hào)的電阻變化時(shí)，電橋的輸出應(yīng)相減。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路交流電橋平衡條件：

根據(jù)直流電橋分析可知，由于應(yīng)變電橋輸出電壓很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于產(chǎn)生零漂，因此應(yīng)變電橋多采用交流電橋。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

電容電橋平衡條件

當(dāng)被測(cè)應(yīng)力變化引起Z1=Z10+ΔZ、Z2=Z20-ΔZ變化時(shí)，電橋輸出為第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

溫度誤差及其產(chǎn)生原因

由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的改變而給測(cè)量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片的溫度誤差，消除由溫度變化引起的虛假應(yīng)變或?qū)λM(jìn)行修正，求出僅由載荷作用引起的真實(shí)應(yīng)變的方法，就是溫度補(bǔ)償?？梢酝ㄟ^溫度補(bǔ)償可提高測(cè)試的精度。

第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試

電阻溫度系數(shù)的影響電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

其中：Rt溫度t時(shí)的電阻值；R0為溫度t0時(shí)的電阻值；Δ

t為溫度的變化值；ΔRta為溫度變化Δt時(shí)的電阻變化；α為敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)。將溫度變化Δt折合成應(yīng)變第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

材料線膨脹系數(shù)的影響

試件材料與敏感柵材料膨脹系數(shù)不同，使應(yīng)變片產(chǎn)生附加應(yīng)變。

如粘貼在試件上一段長(zhǎng)度為l0的應(yīng)變絲，當(dāng)溫度變化Δt時(shí)，應(yīng)變絲受熱膨脹至lt1，而應(yīng)變絲l0下的試件伸長(zhǎng)lt2。l0為溫度為t0時(shí)應(yīng)變絲的長(zhǎng)度；lt1為溫度為t時(shí)的應(yīng)變絲的長(zhǎng)度；lt2為溫度t時(shí)應(yīng)變絲下試件的長(zhǎng)度；β絲，β試為應(yīng)變絲和試件的線膨脹系數(shù)；Δlt1Δlt2為溫度變化Δt應(yīng)變絲和試件膨脹量。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試

若β絲≠β試，Δlt1和Δlt2也就不等。應(yīng)變絲和試件又是粘結(jié)在一起的，則應(yīng)變絲被迫從Δlt1拉長(zhǎng)至Δlt2，這就使應(yīng)變絲產(chǎn)生附加變形Δltβ折算成應(yīng)變?yōu)殡娮钁?yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路引起電阻的變化值為第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

兩個(gè)因素同時(shí)作用于應(yīng)變片時(shí)，由于溫度變化Δt而引起的總電阻變化為：總附加虛假應(yīng)變量為在一般常溫下，上述兩個(gè)因素是造成應(yīng)變片溫度誤差的主要原因。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試溫度補(bǔ)償?shù)姆椒娮钁?yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

橋路補(bǔ)償法R1為工作片，用于應(yīng)變測(cè)試，貼在試件用于測(cè)量應(yīng)變的地方。R2為補(bǔ)償片，進(jìn)行溫度補(bǔ)償，粘貼在不受力的與試件相同的地方。R3、R4為固定電阻。采用原理：電橋的相鄰相減原則。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，方便，在常溫下溫度補(bǔ)償效果好。缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的情況下，很難做到工作片與補(bǔ)償片處于溫度完全一致的情況。第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路對(duì)于電橋的輸出電壓

當(dāng)溫度升高或降低Δt=t-t0時(shí)，兩個(gè)應(yīng)變片因溫度而引起的電阻變化量相等，電橋仍處于平衡狀態(tài)。即，兩應(yīng)變片由于溫度的影響產(chǎn)生的電阻變化相等，第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

電橋的輸出為0，即溫度的變化不會(huì)對(duì)橋的輸出產(chǎn)生影響，也就是通過加入補(bǔ)償片可消除溫度誤差的影響。

若此時(shí)被測(cè)試件有應(yīng)變?chǔ)诺淖饔茫瑒t工作應(yīng)變片電阻R1又有新的增量ΔR1=R1Kε，而補(bǔ)償片因不承受應(yīng)變，故不產(chǎn)生新的增量，此時(shí)電橋輸出電壓為：第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)調(diào)理電路

應(yīng)變片自補(bǔ)償法溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

粘貼在被測(cè)部位上的是一種特殊的溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒?，從而?shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償?shù)臈l件是1）選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片第五章應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試電阻應(yīng)變片的信號(hào)