《表面應(yīng)型變計(jì)》課件

《表面應(yīng)型變計(jì)》課件概述課程背景和目標(biāo)工程實(shí)踐基礎(chǔ)課程以工程實(shí)踐為導(dǎo)向，幫助學(xué)生深入理解表面應(yīng)變計(jì)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。科學(xué)研究需求課程涵蓋表面應(yīng)變計(jì)在科學(xué)研究中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生利用應(yīng)變計(jì)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。1.應(yīng)型變計(jì)簡(jiǎn)介應(yīng)型變計(jì)是一種重要的測(cè)量?jī)x器，它能將被測(cè)物體的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的測(cè)量。應(yīng)型變計(jì)廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造、土木工程等領(lǐng)域。1.1應(yīng)型變計(jì)的定義測(cè)量應(yīng)型變計(jì)是一種用于測(cè)量物體表面應(yīng)變的傳感器。原理它通過測(cè)量電阻的變化來反映物體的應(yīng)變，從而間接反映出物體的應(yīng)力。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于機(jī)械、土木、航空航天等領(lǐng)域，進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)、材料性能測(cè)試等。1.2應(yīng)型變計(jì)的原理1電阻變化應(yīng)力或應(yīng)變導(dǎo)致金屬絲電阻變化2惠斯通電橋測(cè)量電阻變化，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)3應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系電壓信號(hào)與應(yīng)力或應(yīng)變成正比1.3應(yīng)型變計(jì)的分類電阻式應(yīng)變計(jì)電阻式應(yīng)變計(jì)是最常見的類型，它利用金屬絲的電阻變化來測(cè)量應(yīng)變。它適用于各種材料和結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格相對(duì)便宜。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)利用半導(dǎo)體材料的電阻變化來測(cè)量應(yīng)變，它具有更高的靈敏度和更小的尺寸，適合用于測(cè)量微小應(yīng)變。光纖應(yīng)變計(jì)光纖應(yīng)變計(jì)利用光纖的折射率變化來測(cè)量應(yīng)變，它不受電磁干擾，適合用于惡劣環(huán)境下的測(cè)量。2.應(yīng)型變計(jì)的結(jié)構(gòu)敏感元件主要由金屬箔片或金屬絲構(gòu)成，用于感知被測(cè)物體的應(yīng)變?；子米髅舾性闹尾牧?，可為塑料、陶瓷等材料。引線連接敏感元件與測(cè)量?jī)x器，可為銅線或其他導(dǎo)體。2.1應(yīng)型變計(jì)的主要組成部件傳感器是應(yīng)型變計(jì)的核心，用于感知被測(cè)物體的表面應(yīng)變。惠斯通電橋是應(yīng)型變計(jì)的信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將傳感器的微小應(yīng)變變化轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電信號(hào)。信號(hào)線負(fù)責(zé)將惠斯通電橋輸出的信號(hào)傳遞到信號(hào)處理裝置。2.2應(yīng)型變計(jì)的工作原理1應(yīng)力變化結(jié)構(gòu)受到載荷作用產(chǎn)生應(yīng)力變化2電阻變化應(yīng)力變化導(dǎo)致應(yīng)型變計(jì)電阻變化3信號(hào)放大測(cè)量電路放大電阻變化信號(hào)4應(yīng)變值根據(jù)放大信號(hào)計(jì)算應(yīng)變值3.應(yīng)型變計(jì)的使用安裝應(yīng)型變計(jì)的安裝非常重要，直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。標(biāo)定標(biāo)定是為了確定應(yīng)型變計(jì)的靈敏度和零點(diǎn)漂移。數(shù)據(jù)采集應(yīng)型變計(jì)的數(shù)據(jù)采集可以通過各種儀器和軟件進(jìn)行。3.1應(yīng)型變計(jì)的安裝表面清潔安裝前，確保待測(cè)物表面清潔干燥，無油污或灰塵。位置選擇選擇合適的安裝位置，應(yīng)盡量靠近應(yīng)力集中區(qū)域。固定牢固使用粘合劑或螺絲將應(yīng)型變計(jì)牢固地固定在待測(cè)物表面。線路連接正確連接應(yīng)型變計(jì)的引線，確保連接牢固可靠。3.2應(yīng)型變計(jì)的標(biāo)定1準(zhǔn)備工作選擇合適的標(biāo)定設(shè)備，如萬能材料試驗(yàn)機(jī)或拉力試驗(yàn)機(jī)。2加載過程根據(jù)應(yīng)型變計(jì)的類型和量程，對(duì)標(biāo)定設(shè)備進(jìn)行加載，施加已知大小的力或壓力。3數(shù)據(jù)采集在加載過程中，采集應(yīng)型變計(jì)的輸出信號(hào)，記錄數(shù)據(jù)。4標(biāo)定曲線根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，繪制應(yīng)型變計(jì)的標(biāo)定曲線，確定應(yīng)力或應(yīng)變與輸出信號(hào)之間的關(guān)系。3.3應(yīng)型變計(jì)的數(shù)據(jù)采集1傳感器讀取應(yīng)型變計(jì)將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)2數(shù)據(jù)采集器采集并記錄傳感器信號(hào)3數(shù)據(jù)處理將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際應(yīng)變值4.應(yīng)型變計(jì)的特性分析量程應(yīng)型變計(jì)的量程指的是它可以測(cè)量的最大應(yīng)變值，通常用微應(yīng)變（με）表示。分辨率應(yīng)型變計(jì)的分辨率指的是它能夠測(cè)量的最小應(yīng)變變化量，通常用微應(yīng)變（με）表示。4.1應(yīng)型變計(jì)的量程和分辨率1量程應(yīng)型變計(jì)的量程是指它能夠測(cè)量的應(yīng)變范圍。2分辨率應(yīng)型變計(jì)的分辨率是指它能夠區(qū)分的最小應(yīng)變變化。3影響因素量程和分辨率受應(yīng)型變計(jì)的材料、結(jié)構(gòu)和工作原理影響。4.2應(yīng)型變計(jì)的線性度和重復(fù)性1線性度應(yīng)型變計(jì)的線性度反映了其輸出信號(hào)與輸入應(yīng)變之間的線性關(guān)系.2重復(fù)性重復(fù)性是指在相同條件下，多次測(cè)量同一應(yīng)變時(shí)，輸出信號(hào)的偏差程度.3影響因素應(yīng)型變計(jì)的材料、制造工藝、環(huán)境溫度等因素都會(huì)影響其線性度和重復(fù)性.4.3應(yīng)型變計(jì)的溫度特性溫度敏感性應(yīng)型變計(jì)的靈敏度會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生變化。溫度補(bǔ)償一些應(yīng)型變計(jì)采用溫度補(bǔ)償電路，以減小溫度變化帶來的影響。應(yīng)型變計(jì)的應(yīng)用實(shí)例應(yīng)型變計(jì)在工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，例如：結(jié)構(gòu)力學(xué)橋梁、建筑物等結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析和安全監(jiān)測(cè)。材料力學(xué)材料的力學(xué)性能測(cè)試，例如抗拉強(qiáng)度、彈性模量。5.1在結(jié)構(gòu)力學(xué)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析應(yīng)型變計(jì)可以用來測(cè)量結(jié)構(gòu)的變形，例如梁的撓度和板的彎曲變形。這些數(shù)據(jù)可以用于分析結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)應(yīng)型變計(jì)可以用于監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的健康狀況，例如橋梁和建筑物的變形。這些數(shù)據(jù)可以用于及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的潛在問題，并采取相應(yīng)的措施。5.2在材料力學(xué)中的應(yīng)用應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)型變計(jì)可用于測(cè)量材料在拉伸、壓縮、彎曲等載荷下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線。材料性能測(cè)試通過應(yīng)型變計(jì)測(cè)量材料的彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等重要性能指標(biāo)。材料疲勞分析可用于研究材料在反復(fù)載荷作用下的疲勞性能，判斷材料的疲勞壽命。5.3在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用應(yīng)型變計(jì)可用于測(cè)量機(jī)械零件的應(yīng)力，進(jìn)而評(píng)估其強(qiáng)度和可靠性。在發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承等關(guān)鍵部位的應(yīng)力測(cè)試中，應(yīng)型變計(jì)發(fā)揮著重要作用。機(jī)械設(shè)計(jì)中，應(yīng)型變計(jì)可用于優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高其抗疲勞能力和壽命。常見問題及解決措施測(cè)量誤差的產(chǎn)生原因環(huán)境溫度變化、安裝誤差、傳感器本身性能等因素都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法采用數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、補(bǔ)償算法等方法減少測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。6.1測(cè)量誤差的產(chǎn)生原因安裝誤差應(yīng)變計(jì)安裝不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏差。溫度影響溫度變化會(huì)影響應(yīng)變計(jì)的靈敏度和零點(diǎn)漂移。儀器誤差測(cè)量?jī)x器本身的精度和穩(wěn)定性也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。環(huán)境噪聲周圍環(huán)境的振動(dòng)和電磁干擾也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。6.2測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法數(shù)據(jù)過濾去除異常數(shù)據(jù)和噪聲數(shù)據(jù)平均消除隨機(jī)誤差數(shù)據(jù)校準(zhǔn)修正系統(tǒng)誤差6.3應(yīng)型變計(jì)的維護(hù)保養(yǎng)定期清潔應(yīng)定期清潔應(yīng)型變計(jì)，避免灰塵、油污等污染影響測(cè)量精度。環(huán)境控制應(yīng)將應(yīng)型變計(jì)放置在干燥、通風(fēng)的環(huán)境中，避免高溫、潮濕等環(huán)境因素的影響。定期校準(zhǔn)應(yīng)定期對(duì)應(yīng)型變計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其測(cè)量精度符合要求。課程總結(jié)本課程深入探討了表面應(yīng)變計(jì)的概念、工作原理、結(jié)構(gòu)、使用、特性分析以及應(yīng)用實(shí)例等，為學(xué)習(xí)者提供了全面而深入的了解。本課程的重點(diǎn)內(nèi)容回顧表面應(yīng)變計(jì)的定義、原理和分類表面應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)、工作原理和使用表面應(yīng)變計(jì)的特性分析和應(yīng)用實(shí)例應(yīng)型變計(jì)發(fā)展趨勢(shì)展望1智能化應(yīng)型變計(jì)將與人工智能技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化的數(shù)據(jù)采集、分析和處理。2微型化應(yīng)型變計(jì)的尺寸將進(jìn)一步減小，使其能夠應(yīng)用于更小的空間和更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。3多功能化應(yīng)型變計(jì)將集多