3电阻应变测量技术.ppt

相邻桥臂：应变极性相同，输出电压相减，应变极性相反，输出电压相加； 相对桥臂：与以上规律相反。 §3-2 测量电路 重要结论：电桥的加减特性 1 基本概念 （1）电阻应变效应 电阻应变测量基本原理: 利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。 （2）横向效应 由于横向应变使得应变片的总电阻变化量减小的现象，降低灵敏度，称横向效应。横向效应用横向效应系数H描述。 上节的复习 灵敏系数 横向效应 几何参数 电阻值 机械滞后量 零飘和蠕变 应变极限 绝缘电阻 疲劳寿命和响应频率 许用电流 上节的复习 2应变片的参数和工作特性 电阻应变片的温度误差 (1) 温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变。 (2) 试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。 3 测量电路 实现二次转换；并构成电阻应变仪。 惠斯登电桥 电桥平衡条件： 上节的复习 R1=R2=R3=R4=R 全等臂电桥：全桥电路 上节的复习 电桥加减特性 电桥加减特性非常有用： 1）提高电桥灵敏度； 2）温度补偿； 3）复杂受力试件上测试某外力 因素引起的应变等。 §3-3应变（应力）测量 （1）布片原则 测点：选择应力集中区和边界危险点，主应变最大，最能反映力学规律的点贴片； 电路：利用结构对称点，利用电桥的加减特性，合理选择贴片位置，方位和组桥方式，提高灵敏度，消除影响因素； 荷载测量：避开应力——应变非线形区贴片； 在已知应力部位安排测点，检验结果的可靠性。 （2）接桥方法 单桥（1/4桥）。 半桥（常用）：2个电阻应变片作为电桥邻臂，其余2个桥臂为应变仪电桥盒内无感电阻。 全桥（常用）。 §3-3应变（应力）测量 2 温度补偿 1）应变片的温度效应：因环境温度变化引起的虚假应变。 ①电阻丝的电阻温度变化。 ②应变片与试件膨胀系数的不同造成的误差。 2）温度补偿 温度自补偿应变片，常用于中、高温； §3-3应变（应力）测量 2）温度补偿 桥路补偿法，用于常温下。 §3-3应变（应力）测量 补偿块补偿法 工作片补偿法 2 温度补偿 （1）拉弯—工作片补偿和补偿块补偿 §3-3应变（应力）测量 2 温度补偿 （2） 丁字片补偿 §3-3应变（应力）测量 3 各种应力状态下的应力应变测量 拉（压）弯联合作用下的应力应变测量 ①半桥四片补偿块补偿法测拉压 §3-3应变（应力）测量 UBD UAC 补偿块 工作片 3 各种应力状态下的应力应变测量 拉（压）弯联合作用下的应力应变测量 全桥四片测拉压 §3-3应变（应力）测量 UBD UAC 俯视图 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R1 R2 R3 R4 课堂作业题 R1和R2为性能完全相同的两个应变片，R为与R1、R2阻值相同的无感电阻，一悬臂梁同时受拉力和弯矩作用，应变片按下图方式贴片。 （1）测拉力但不受弯矩影响如何连桥？ （2）测弯矩但不受拉力影响如何连桥？ 要求：画出布片图和相应的电路图，给出拉应变或弯应变与 输出应变关系。如果考虑温度应变的影响，该如何处理？ * 灵敏度和精确度高，结构简单，性能稳定和可靠，测量范围广，能进行静、动态测量，测量多种物理量。 * 利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。 * * * 表明：等臂电桥的输出电压与应变在一定范围内为线性关系。 * * 表明：等臂电桥的输出电压与应变在一定范围内为线性关系。 熟悉电阻应变片的结构及原理，掌握电阻应变的测量电路，以及如何应用电阻应变进行应力和应变测量。 本章主要内容 参考书：《地下工程测试理论与监测技术》第3章 §3-0 概述 1电阻应变测量基本原理:电阻应变效应 ①电阻应变片：待测非电量?应变值 ε ?电阻变化△R ②电阻应变仪：测量△R 将应变片的△ R → △ U或△ I 放大器 输出到显示和记录设备 利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。 电阻应变效应公式 §3-1 电阻应变片 L A r §3-1 电阻应变片 理论分析 大应变时， Ks通常不是常数； 但对于康铜等少数几种电阻丝而言， Ks 基本为定值,因此它们可用于大应变（≥8000~10000με）的量测。 金属材料对应变的敏感系数 §3-1 电阻应变片 例题：等强度梁静态应变测试 等强度钢梁，钢梁的μ=0.285，L=150mm,室温、单向受力状态，应变片丝栅方向与最