第5章电阻应变计

第5章电阻应变计§5-1应变及其测量

§5-2电阻应变计的工作原理及构造

§5-3电阻应变计的分类

§5-4电阻应变计的工作特性

§5-5电阻应变计的粘贴和防护

一、线应变定义

若线段Δx的变形为Δu，则平均线应变一点的线应变二、线应变测定

测量方法：用线段Δx上的平均线应变代替Δx中点的应变。§5-1应变及其测量1、应变计直接测量构件的应变。电阻应变计应变仪2、引伸计直接测量变形机械引伸计光学引伸计电学引伸计类型平均应变应变函数中点应变平均应变误差三、应变测量精度测量误差与应变计标距有关金属丝的电阻用对数形式表示，并微分得

式中对圆截面一、电阻应变计的工作原理§5-2电阻应变计的工作原理及构造Ks——称为金属丝的应变灵敏系数在一定范围内，对特定材料和加工方法，电阻变化率与其应变之间成线性关系（如康铜等）。二、电阻应变计的构造

电阻应变计由敏感栅、基底、覆盖层、粘接剂、引出线组成。1、敏感栅

敏感栅由金属丝（或金属箔）制作而成，其作用是将被测构件的表面应变转化为电阻变化量。敏感栅材料应具备的特性：（1）灵敏系数Ks大，且在较大范围内保持不变。（2）电阻率高。（3）电阻温度系数小且在较大范围内稳定。（4）弹性极限高于被测构件弹性极限。（5）易于加工成丝或箔。Fe55.5,Ni36,Cr8,Mo0.5Pt92,W8Pt80~90,Ir10~20Pt100Ni74,Cr20,Al3,Fe3Ni80,Cr20Cu55,Ni45成分%主要用于动态应变测量3000.843.6铁镍铬合金2270.683.5铂钨8500.326铂铱贵金属及合金主要用于高温应变测量39000.09~0.114~6铂常用于高精度应变测量和制作传感器±201.24~1.422.4~2.6卡玛适于动态应变和制作小应变计100~1301.0~1.12.1~2.3镍铬镍铬合金用于常、中温静载及大应变测量±200.45~0.521.9~2.1康铜铜镍合金备注电阻温度系数10-6/°C电阻率Wmm2/m灵敏系数牌号或名称材料名称敏感栅常用材料的物理性能2、基底

基底的作用是将敏感栅和引出线定位，并保证敏感栅与构件之间的绝缘电阻。基底材料应满足的特性：（1）厚度小，机械强度高，可挠性好。（2）与粘接剂粘合能力强。（3）抗潮湿，绝缘性能好。（4）热稳定性好。

（5）无机械滞后。（6）稍透明，便于观察应变计安装。常用基底：纸基、胶膜和玻璃纤维布3、覆盖层用于保护敏感栅，常采用和基底相同材料。4、粘结剂将敏感栅固结与基底和覆盖层之间。5、引出线从敏感栅引出电信号的金属丝或金属箔带。一、按敏感栅制造工艺分类1、丝式应变计丝绕式

优点：工艺简单，价格便宜，对温度无限制。

缺点：横向效应大，尺寸较大（不能小于2mm）。短接式

优点：横向效应小。

缺点：不耐疲劳，不适宜高温。§5-3电阻应变计的分类2、箔式应变计制作尺寸准确，分散度小，可用于小应变计（栅长小于0.2mm）。横向效应小.应变传递更准确，散热性能好。蠕变、机械滞后小，疲劳寿命高。应变极限高。二、按敏感栅结构分类1、单轴应变计用于测量单向应力。2、平行轴（同轴）多栅应变计用于测量应力分布。3、多轴应变计（应变花）用于测量平面应力状态。三、按敏感栅标距分类1、小应变计L＜2mm的应变计

。适用于均质材料、应力梯度大的区域。2、大应变计

L＞30mm的应变计。适用于非均质材料，要求L≥4d（d为骨料直径）3、普通应变计2≤L≤30mm的应变计，用于均质材料、应力梯度不大的区域。L四、按使用温度分类

1、常温应变计：工作温度范围-30°~60°C2、中温应变计：最高温度在60°~300°C范围3、高温应变计：最高温度高于300°C4、低温应变计：最低温度低于-30°C210.6±%室温下横向效应105106107疲劳寿命室温下疲劳寿命362413±%/100°C±%工作温度内平均变化1度对平均分散灵敏系数的温度系数8×1031042×104mm/m室温下应变极限1032×103104MW室温下绝缘电阻420021001.560mm/mC-1±mm/m平均热输出系数对平均热输出的分散热输出1053mm/m室温下一小时蠕变853mm/m室温下机械滞后321±%对平均值的分散灵敏系数2.00.81.50.51.00.3±%±%对标称值的偏差对平均值的允差应变计电阻CBA级别说明工作特性用于应变分析的应变计单项技术指标（GB/T13992-2010）（P.84

）（单栅）一、应变计电阻（R）

应变计在未安装、不受外力，且在室温情况下测定的电阻值。推荐电阻可用60W，120W，350W，600W，100W。常用120W。§5-4应变计的工作特性二、灵敏系数（K）1、定义

在单向应力状态点，将应变计轴向沿非零应力方向粘贴，则——应变计的灵敏系数2、测定方法CDE装置为纯弯梁（或等强度梁），保证测点是单向应力材料力学θfllRRθCDECDE应变仪可测DR/R，挠度计可测ex

挠度计应变计3、K值的确定抽样法确定，样本应变计分别贴在梁上、下两侧，双向等幅加载，分别记录，重复三次。若用应变仪测量

灵敏系数

—同一应变计三次受拉、受压时应变仪读数与应变仪初读数之差的平均值

单只应变计灵敏系数

—梁受拉、受压时表面应变绝对值的平均值

三、机械滞后（Z）已安装应变计，在恒定温度时，增加和减少机械应变过程中，同一机械应变下指示应变的差值Z。指示应变真实应变Z标定机械滞后装置与标定灵敏系数装置相同，反复加卸载三次，取其中绝对值最大的作为单只应变计的机械滞后量。样本平均值为整批应变计的机械滞后。四、蠕变（q）已安装应变计在某一恒定的机械应变作用下，且温度不变时，指示应变随时间变化的现象称为蠕变。减小机械滞后的措施：（1）采用高质量的应变计；（2）固化完全；（3）在正式测量前，预先加、卸载3～5次。五、横向效应系数（H）1、定义单向应变状态下，应变计的横向灵敏系数Ky与轴向灵敏系数Kx之比。xy——应变计的横向效应系数FyR1x2、横向效应系数的测定FR2标定时，在y方向粘贴被测应变计，另在x向粘贴两枚以上的应变计作为标示应变计。单只应变计横向效应系数—单只应变计加卸载三次应变读数差的平均值

—全部标示应变计加卸载三次应变读数差的总平均值

六、灵敏系数的温度系数（）

反映应变计在工作范围，灵敏系数随温度变化的规律。每100度灵敏系数变化率七、热输出（et）已安装于构件上的应变计，由于构件和应变计温度变化，而产生的应变计输出值。八、漂移（P）

已安装应变计在温度恒定、试件不受力条件下，指示应变随时间的变化。九、绝缘电