[物理]量测仪表.ppt

第三章 数据采集与测量仪器 结构试验对量测数据的精确度要求，通常是根据试验的目的和要求来确定，并根据精度要求选择量测方法和量测仪表。故对量测仪表的技术性能、使用方法和适用范围等作全面的了解是完全必要的。 § 3-1　量测仪表的基本概念 3-1-1测量仪表的组成及技术指标 测量仪表的组成 3-1-1测量仪表的组成及技术指标 量测仪表的技术指标 1．刻度值A 分度表上每一最小刻度所代表的被测量的数值 2．量程S 测量上限值和下限值的代数差。 3．灵敏度K 实际物理量的单位输出量与输入量的比值。 4．分辨率 使仪表表示值发生变化的最小输入变化值。 3-1-1测量仪表的组成及技术指标 量测仪表的技术指标 5．滞后 某一输入量从起始量程增至最大量程，再由最大量程减至最小量程，在这正反两个行程输出值之间的偏差称为滞后，常用全量程中的最大滞后值与满量程输出值之比表示。 6．精确度 精确度简称精度，它是精密度和准确度的综合反映。用测量误差的相对值来表示。 7.可靠性 在规定条件下，满足给定的误差极限范围内连续工作的可能性。 3-1-2　测量方法 1.直接测量法和间接测量法 2.偏位测定法和零位测定法 3-1-3　仪器误差及消除方法 仪器误差属于系统误差，消除系统误差的方法是事先找出仪器存在的系统误差及其变化规律，并对其建立各种修正公式，或修正曲线、编制修正表格等，这就需要对仪器进行定期率定。 率定方法： 1）利用专门的率定设备 由一个标准设备产生一个已知标准量的变化，由标准量与被率定仪器的示值作比较求出被率定的刻度值。 2）采用同级标准仪器作比较标定 3）利用标准试件 此外还可在仪器内设率定装置。 §3-2　 应变测量 应变：单位长度范围内的伸长或缩短。 设两点之间的距离（标距）为L，被测物体发生变形后，两点之间有相对位移 式中： 以两点之间的距离增加为正，表示得到拉应变；以减少为负，表示得到压应变。 §3-2　 应变测量 3-2-1应变的机械测量法　 1. 手持应变仪 （1）工作原理 在标距两端粘结两个脚标（每边各一个），通过测量结构变形前后两个脚标之间距离的改变，求得标距内的平均应变。 （2）操作步骤 1）根据试验要求确定标距，在标距两端粘结两个脚标（每边各一个）。 2）结构变形前，用手持应变仪先测读一次。 3）结构变形后，用手持应变仪先测读。 4）变形前后的读数差即为标距两端的相对位移，由此可求得标距内的平均应变。 §3-2　 应变测量 2.单杠杆应变仪 由刚性杆、杠杆和千分表组成 §3-2　 应变测量 3.位移计方法 位移计测量应变的工作原理和操作步骤与手持应变仪基本相同。示意图见图3-4。测量精度高于手持应变仪。其标距可任意选择，可用百分表、千分表或其他电测位移传感器。 3-2-2应变电测法 应变电测法的优点： 1）灵敏度及准确度高，测量范围大。 2）应变片体积小、质量轻，可安装在形状复杂而空间甚小的区段，且不影响欲测结构的静态及动态特性。 3）对环境的适应性强 。 4）适用性好。 　　可以进行远距离测量，有助于实现测量的自动化。 缺点： 　　连续长时间测量会出现漂移；粘贴工作技术性强、工艺复杂、工作量大；不能重复使用。 3-2-2应变电测法 1．电阻应变片的原理及构造 （1）电阻应变片的原理 电阻应变效应：金属丝的电阻值随其机械变形而变化。 金属丝的电阻值表示如下 　　　　　　　　　　　　　　　　（3-3） 3-2-2应变电测法 当金属丝受力而变形（拉伸或压缩）时，其长度、截面积及电阻率将发生变化，其变化规律可由式（3-3）两边取对数再微分得 　　　　　　　　　　　　　　　（3-4） 若电阻丝呈圆形，则有 　　　　　　　　　　　　　　　（3-5） 式中：　－－材料的泊松比 将式（3-5）代入式（3-4）得 　　　　　　　　　　　　　　　（3-6） 3-2-2应变电测法 即： 令金属丝的灵敏系数 通常由试验方法测定 ∴ 即 （3-7） 式（3-7）即为金属丝的电阻应变效应。 3-2-2应变电测法 结论：在一定范围内，应变片的电阻变化率与应变成正比，这就是应变片测量应变的理论基础 。 3-2-2应变电测法 （2） 应变片的构造 ①基底及覆盖层 定位、保护作用。 ②电阻丝栅 感应标距范围内的平均应变 。 ③引出线 起联接导线的作用。 3-2-2应变电测法 （3）应变片的分类 1938年，美国西蒙斯与鲁奇创制出第一片应变片，至今已有二万余种，我国于1955年北航研制出丝绕式应变片。 1）按敏感栅材料分 　金属应变片 丝式 　丝绕