《实验应力分析》第二篇电阻应变测量技术方案研究.ppt

第二篇 电阻应变测量技术;电测法的特点：;设丝栅的横截面是圆，且直径为D ; 灵敏系数 （1）与材料有关 即与合金的成分、含杂质情况、加工成丝的工艺及热处理过程等有关。 （2）与电阻率随应变的变化情况有关 但电阻率到底依什么规律随应变发生变化，至今尚未圆满的解释。 （3）各种材料的灵敏系数均由实验测定。;二、应变片的灵敏系数 用应变片进行应变测量时，应变片中金属丝需要一定的电压， 为了防止电流太大，产生发热及熔断等现象，要求金属丝有一 定的长度，以获得较大的初始电阻。但在测量构件的应变时， 又要求尽可能缩短应变片的长度，接近于真实“一点”的应变。 这两者之间出现矛盾，为了满足两方面的需要，把应变片做成 栅状（称为敏感栅）。; 实验过程： （1）抽样； （2）应变片的安装； 将样品安装于简支梁中间截面的上、下表面，并使应变片的栅长 方向与梁的轴线方向重合，当梁受载后，在纯弯区域内，梁的上 下表面是一个单向应力状态。 （3） 值的测定： 沿梁轴线方向安装一个三点挠度计，当梁受力变形后，挠度计上 千分表的读数f与梁的轴向应变 有如下关系：;由变形的对称性可看出，跨度中点截面的转角为零，挠曲线在跨度中点处的切线是水平的，所以梁可看作长为 ，自由端受集中力偶的悬臂梁，由材料力学可知：;§3-2 应变片的横向效应系数;—— 2片沿x轴方向的电阻变化率。 ;（2）一个弯头电阻的改变量为：;当栅长L越大而弯头半径r越小时，横向效应系数H值就越小。;二、横向效应系数对测量值的影响;直线部分电阻变化为：;rdθ段丝栅的应变为：;敏感栅的电阻变化率为：;对于垂直安装的片2： ，电阻变化率为：;——表示应变片的横向应变与轴向应变之比;3、横向效应系数对测量值的影响;（1） 引起读数误差的原因之一是横向效应系数。 （2） 单向应力状态 只要被测点的应变与应变片标定时相同是单向应力状态，则引 起的读数误差为零。即 时，则 。 （3）除以上两条外，读数误差必存在。 读数误差的修正公式为：;§3-3 应变片的类型及工作特征;2、短接式应变片： 把几条金属丝按一定间距平行拉紧，然后按栅长大小 横向焊接较粗的镀银铜线，在适当处切出若干断口， 形成敏感栅的横向部分和引出线，再粘上胶膜基底经 加温固化而成。;优点：栅长尺寸小，可达到0.2 mm 。 散热性能好，因箔式应变片丝栅截面为矩形，故丝栅周表面 积大，因而散热性能好。 横向效应系数小，因敏感栅横向部分的间隙很小。 基底是胶基片，所以耐湿性好，绝缘性好。 便于成批生产，生产率高。;4、半导体应变片： 半导体应变片的敏感栅只有一条，由单晶硅一类的半导 体材料制成，粘上胶膜基底，装上内、外引出线即可。;半导体应变片的电阻变化率 非常大， ; 缺点：a、半导体应变片的应用范围窄 半导体应变片的灵敏系数仅在不大的应变范围内保持常数， 而且在此范围之外，拉或压应变时的灵敏系数不同，所以应 用范围窄。 b、灵敏系数随温度而变化 灵敏系数受温度的影响，随温度的增加而减少。; 花 ————三个敏感栅之间的夹角各为 花 ————三个敏感栅之间的夹角各为;二、应变片的工作特征 应变片性能的好坏直接影响应变测量的精确度，因此，应对 应变片的性能（工作特性）提出一些要求。 1、应变片的几何尺寸： 指标距，从道理上讲是越小越好，标距越小就越接近于一点， 但建筑上测钢筋混凝土的应变值时，尺寸必须大。;4、机械滞后： 在温度不变的情况下，对安装有应变片的试件加载测应变值 ， 然后卸载，再加载到同样外力下，再测应变值 ，机械滞后 机械滞后现象总是存在的，但经多次加载、卸载之后便趋于 稳定，所以在使用应变片正式测量之前，最好先预加载几次。 5、绝缘电阻： 指应变片引出线与安装应变片的构件之间的电阻值。绝缘电阻 作为安装应变片时粘结层固化程度和是否受潮的标志。绝缘电 阻一般大于100MΩ。;7、横向效应系数： 横向效应系数H越小越好。 8、应变极限： 温度不变，使试件应变逐渐加大。当应变片的指示应变与试件 实际应变的相对