电阻应变片标定P

1、§2-2电阻应变片标定实验冃的1. 了解电阻应变片灵敏系数的标定方法。2. 掌握电阻应变仪的使用方法。二. 实验仪器和设备C1. YJ-5型静态电阻应变仪一台2. 已贴好电阻应变片的悬臂梁一台3. 砥码若干三. 实验原理A O电阻应变片的应变效应基本关系式为： =Kxe ,英屮K为电阻內变片的灵敏系 R数，也就是当电阻应变片粘贴在被测试件上，在应变片轴向的单向应力作用下，应变片电阻 的相对变化与试件测点应变片的应变的比值。静态电阻应变仪的测量电路分为半桥凹路和全桥凹路两种。被测试件测点上的两个电 肌应变片作为测屋电路的两个桥臂，参加测呆和补偿，电阻应变仪内部的两个标准无感固定 电阻作

2、为另外两个桥臂，这样构成的测量桥路为半桥回路：将被测试件测点上的四个电阻应 变片作为测量电路的四个桥臂，用以参加测量和补偿，这样构成的桥路为全桥回路，在-般 则量中多采用半桥测量，本实验即采用半桥测星。 ，“ R e a . 标定时，将电阻应变仪的灵敏系数调节为Kt，此时Kt e «=K eK=Kt 鱼(2-1)£式屮K被测电阻应变片灵敏系数：Kt电阻应变仪调定的灵敏系数，本实验为2；e « e ft.jttk/A,半桥测量时A=2,全桥测量时A=4：£ 通过计算得出的理论应变值。四. 实验步骤1. 在耒接通电源之前将静态电阻应变仪的表头、微调、屮调、大

3、调刻度盘指针都调整 到零点。将电阻应变仪灵敏系数调整为202. 将仪器附带的标准电阻与静态电阻应变仪连接，组成电桥。3. 打开静态电阻应变仪电源开关并旋转到“BD”位迓，预热一分钟，转动微调刻度 盘观察指示仪表指针有无偏转，如有说明仪器能正常丁作。4. 将开关旋钮转到“阻”上，用螺丝刀调节“电阻平衡”电位器，使仪表指示为零； 然后再将开关旋钮转到“容”上，调节''电容平衡”电位器，使仪表指示为零。如此反复调 整几次后，电桥即已预调平衡。1. 将开关旋钮遇于“BD”上，拆下标准电阻，通过连接导线换接贴在悬臂梁上的 垢个电阻应变片，纟口成测帚半桥回路。2. 将开关旋钮置于“阻”上，

4、调节微、屮调使指示仪表为零，记下此初始仪器读 数。3用祛码给悬科梁加载，每加载一个重量，记下一个仪器读数。最后注意测量并 记录悬怦梁的有关数据。五.实验数据处理1. 计算出斛等于加载一个重量后的仪器读数和没加载时的初始仪器 读数之差。2. 根据实验数据计算出电阻应变片的灵敏系数。三、测试装灵敏系数K值是应变片的主要技术指标之一，K值误差的大小直接影响应变测运结果。K值的大小与应变 片敬感栅的材料（金屈丝栅）、几何形状.测定时的试件材料及应力状态有关.并与应变片的组成材料和 粘贴剂等有关。因此.K值是应变片的一个综合指标 一般需用实验方法确定1. 测定装置测定是在单向应力状态下进行的，通常可用纯

5、弯曲梁或等强度梁来测定，本实验采用等强度梁装査.在梁的悬臂端点A处加力P.梁截面上产生弯曲应力为单向应力状态c梁上表面受拉伸.轴向应变勺为正值。因是等强度梁，空在梁的主要部分都相等见图注意：为满足梁等应力的要求.加力点A必须为应变片与梁中线相垂合n2. 勺值的确定©值是梁在单向应力状态下轴向拉伸或压缩应变，可用下述方法确定：用测定梁的挠度确定空尊强度梁表面上的应变J为挠度f之间的关系用下试表示：九hia2fa 百分表测点处梁的挠度，伽。h 等强度梁厚度，呗。 等强度梁固定端到百分表测点之距离，血。测定时将百分表置于等强度梁加力点A处，在八点处加力时，"处挠度可由百分表读出用

6、此法求应变£一可避免梁材料的弹性模量E值所带来的误差，但梁的挠度f不易测准工作段1rn rr 工作嵐 * 1 、A Ia用公式计算空由材料力学弯曲应力计算公式，梁任一截面表面应力为:MP=M 贴片处截面的弯矩（kg cm）Wz贴片处截面的抗弯截面模量（cm3 ）WzEE等强度梁材料的弹性模量用此法受等强度梁尺寸和材料弹性模虽的测量精度影响较大。3. 应变片电阻相对变化R/R的测定 电阻应变仪测定法本法利用精虏较高的应驾仪.将工作片加补偿片接入应弯仪.杷仪器的灵敏系数於钮对准仟童值Ks（K馆 是应变仪指示的灵敏系数，为计算方便，一般取K仪=2）.将仪器调平衡，然后在等强度梁上加载P,由

7、应变仪上即可读得£仪等时对应的电阻相对变化为：A/?卩=A tt£仪R 并联电阻测定法俗待测定的电阻应变片与补偿片接入电阻应变仪.调整好应变仪的平衡：给梁加载P,这时应变片上读出 阳应的应变值£读去掉载荷.使应变仪回到初始的平衡.在待测K的应变片上井联一电阻.可调节电阻 箱改变并联电阻值.使电阻应变仪读数在数值上与加载所产生的£读相同.在电阻箱占可读岀并联R并的 大小，由此可算岀对应于C的电阻应变片的AR值刁（Rb = R 井）片）RRb 二 R：十心« + Rr图13工作片与补偿片计算如下:所以AZ? Rr本实验采用（D法。4. K值的确定此

8、时，与£仪对应的真实应变空，仍用前面方法同时测出:K=K 仪 f 仪/£才=21* d£x注意：AD6和应同时测岀。zR对每个应变片加、卸载三次，三次循环所得的三个灵敏系数平均值，即为此片的灵敏系数.四.电阻应变仪基本原理图1-4单点半桥结构高精度应变仪是一个具有四个电阻两个补偿片） 形成的单点半桥式电桥，当四个电阻达到某一关系 时.电桥输出为零。此时称电桥平衡.若任意一臂 电阻稍有电阻值变化.则电桥有电压输出.平衡即 被破坏.此时输出端不等于零。利用电桥这一特性， 将应变片电阻变化转换成电压或电流的变化.大致过程：构件受力f应变f电阻变化f补偿片f电流（电压）

9、变化放大器输出（记录儿电阻应变仪就是实现上述转换过程的一整套仪器. 其中电桥是电阻应变仪变化的核心部分。见图14 （XL21O1B2/B3型数字静态应变仪详见附录二的 使用说明）注念：1）根捱测试要求，本实验采用1/4桥测SB的方法.2）灵敏系数K值在应变仪上的读数设定为“2” 五.计算结果襄（卩£ >fa(mm)力(wn)a mmRK仪=K仪e a/£xIIIxZIII平 均六.涙差分析1）系统误差有：由某些固定不变的因素引起的.原因有：测量仪器方面的因素（仪器设计上的缺陷、 零件制造不标准.安装不正确等）。 环境因索（外界温度、温度及压力变化引起的误差）。测量方

10、法因素（近似的测虽方法或近似的计算公式等引起的误差）。测呈人员的习惯偏向等2）随机误差：由某些不易控制的因素造成的在相同条件下作多次测量.其误差数值和符号是不确定的. 即时大时小，时正时负，无固定大小和偏向：因此.多次测量值的算术平均值接近于真值。3）粗大误差：与实际明显不符的误差，主要是由于实验人员粗心大意，如读数错误、记录错误、操作失 败所至"这类误差往往与正常值相差很大，应在整理数据时依据常用的准则加以剔除.B（2）冋战测口止八1卜1纽”必金桥，测H止釘；果 座被4 I涂*令桥MZ歧测J电如图4所示=E P = 1/4 X E u1*1 5金桥丄Ai変测ht0用电阻应变计测量工

11、程构件表面应变的装置，一般包括调制应变信号的电桥，放大微弱的调制电信号、鉴别正负极性和滤波的电阻应变仪，以及平衡指示器（静态）或记录器（动态） 三部分。静态和动态电阻应变仪由测量 （电）桥、载频振荡器、放大器、相敏检波器、低通滤波器和稳 压电源等单元所组成（见图）。载频振荡器供给电桥一种比应变最高频率高510倍（约5020000赫）的载波信号，将应变信号调制成调幅波，经过交流放大器高增益放大，再由相敏检波器分辨应变信号的正负极性，送至平衡指示器显示静态读数，或经过低通滤波器滤掉应变 信号的残余载波成分，然后由记录器将动态应变波形记录下来。用人工分析处理，精度和效率都较低。用电阻应变计测定构件的

12、表面应变，再根据应力、应变的关系式，确定构件表面应力状态的 一种实验应力分析方法。将电阻应变计固定在被测构件上，构件变形时，应变计的电阻将发生相应变化。用电阻应变仪（见电阻应变测量装置）测量电阻变化，把它换算成应变值；或 输出与应变成正比的模拟电信号（电压的或电流的），由记录器记录下来；或用计算机按预定要求进行数据处理；用上述方法都可得到所测的应力或应变。电阻应变计测量技术的优点是：测量精度和灵敏度高；频率响应好，可测量从静态到数十万赫的动态应变；测量数值范围广；易于实现测量的数字化、自动化和无线电遥 测；可在高温、低温、高压液下、高速旋转、强磁场和核辐射等环境进行测量；可制成 各种传感器，测

13、量力、压力、位移、加速度等物理量，在工业过程和科学实验中用作控制或 监视的敏感元件。电阻应变计的主要缺点是：一个应变计只能测定构件表面一点在某个方 向的应变；只能测得栅长范围内的平均应变。测量原理 电阻应变测量系统由电阻应变计、 电阻应变仪和记录器三部分组成， 其工作过 程如下：电阻应变计可按下式将构件的应变转换为单位电阻变化：，（1）式中R为初始电阻； R为该电阻的变化；&为轴线方向的应变；K为灵敏系数。电阻应变仪采用电桥或电位差计的测量线路，将电阻应变计的电阻变化转换为电压（或电流）的变化，并经放大后输出。动态应变测量工作过程如下：电阻应变计的频率响应时间约为10-7秒，半导体应变计可达10-11秒，构件应变的变化几乎立即传递给敏感栅， 但由于应变计有一定栅长，当构件的应变波沿栅长方向传播时，应变计的瞬时应变读数为应变波在栅长间距内的应变平均值。这会给测量结果带来误差。假设应变波为