应变测试系统x

第五章应变测试系统应力应变测量的方法应力应变测量的意义电阻应变测量光弹性实验法脆性涂层法云纹法全息干涉法6.1应变片一、工作原理：金属线材的应变效应应变电阻变化电流或电压变化放大记录二、电阻应变测量过程三、电阻应变测量的特点优点：a.应变片尺寸小，重量轻

b.频率响应好（0～500KHz）

c.测量范围广（10～10４微应变）

d.可在各种恶劣条件下使用，价格便宜

e.测量应变的灵敏度和准确度高缺点？

（2）线性及机械滞后：初始加载和卸载时有非线性和较显著的滞后现象。（措施：正式测量前三次以上加卸载循环）

（3）零点漂移：试件不受力的条件下，温度恒定，而应变片的指示应变值随时间而改变的特性。

（4）蠕变：在某一恒定应变状态下，保持温度不变，其指示应变值随时间而变化的特性。

（5）疲劳寿命：在某一交变应变幅度下，应变片所能经受的有效工作循环次数。105-107次。（1）横向效应：横向电阻变化将抵消纵向一部分电阻变化，使整个应变片的灵敏度降低。（控制横向灵敏度0.3%以下）

四、应变片的工作特性五、应变片主要参数(P176-177)

几何尺寸：

电阻值：有60Ω、120Ω、600Ω、1000Ω等值绝缘电阻：一般大于２0MΩ，100MΩ

灵敏度系数：一般在1.30~3.50

允许电流：静态为25mA,动态75~100mA。其他：如滞后、寿命等长度通常在2-30mm，箔式可小到0.2mm,大到100mm。宽度在10mm以内。6.2应变测量电路为什么需要应变测量电路？

通过建立应变测量电路把电阻应变片的电阻变化转换为电压或电流的变化。常用的测量电路为惠斯登电桥。

惠斯通电桥属于直流电桥，主要用于测量中等数值的电阻（10~106Ω）。

R1上的电压降为：

R4上的电压降为：

输出电压为：输出电压为：若：，则：，电桥平衡当各桥臂电阻发生变化时，输出电压发生变化：若：则：

工作桥臂：接入的是应变片，有电阻变化。根据电桥工作中桥臂电阻值变化情况（工作桥臂数）可分为半桥单臂、半桥双臂和全桥三种联接方式。全等臂桥各桥臂电阻相等：很小，远小于桥臂电阻值，故略去分母中的一般组桥时，各桥臂的参数要求相同，可以认为所以：半桥单臂桥特性

应变电桥的和差特性：相邻相减，相对相加和差特性的应用：可实现温度补偿，输出电压放大等作用。温度效应及温度补偿

温度效应：由于温度变化引起的应变片敏感栅电阻的变化。

温度补偿：排除温度效应影响的措施。

温度补偿原理温度补偿PPR1R2补偿片和工作片的性能参数完全相同

贴补偿片的材料与被测试件材料相同补偿片和工作片尽量放近一些，处于同一温度场工作片、补偿片接在相邻桥臂上要实现温度补偿应注意的问题：要想通过补偿片来实现温度补偿的关键？6.3布片与组桥（1）是电桥的平衡条件，实际测量时需先进行预调平衡。

注意R3和R4与前面电桥顺序不同一、电桥的特点（2）如相邻两臂有大小相等，符号一致的变化，或是相对两臂有大小相等，符号相反的变化，则不破坏电桥的平衡。6.3布片与组桥（3）若相邻两臂阻值有大小相等符号相反的变化，则电桥的输出比其中单独一个臂所引起的电桥输出大一倍。若相对两臂阻值有大小相等符号相同的变化也如此。

一、电桥的特点（2）如相邻两臂有大小相等，符号一致的变化，或是相对两臂有大小相等，符号相反的变化，则不破坏电桥的平衡。二、贴片及组桥

例1：求受拉试件应变。PP解：方法一：PPR1R2PR1R2方法二：PR1R2PPR1R2感受横向拉力比较两种方法例2：求如图所示试件由弯矩引起的应变。MM解：方法一：MMR2R1MR1R2

0方法二：MMR2R1MR1R2

例3：求试件由拉力和弯矩共同引起的应变。MMPP解：PMR1R2

（1）测弯矩应变排除拉力应变。MMR2R1PP（2）测拉力应变排除弯矩应变。方法一：贴温度补偿片，接成全桥。MMR3R1PPR2R4PMR1R200R3R400方法二：R2MMR3R1PPR4A向R1R2A向PMR1R2

R3R46.4提高应变测量精度的措施

提高供桥电压

增大输出电流

减小贴片误差减小接触电阻长导线电阻影响的修正测量应变的定度实际测试时都要进行现场标定6.4提高应变测量精度的措施提高供桥电压

同时，采用串联应变片；另外需加大固定电阻，使固定电阻的阻值为应变片电阻阻值的n倍。此时才能增加电桥灵敏度。

Ui=2nRip6.4提高应变测量精度的措施增