电阻应变计测量技术

电阻应变计测量技术09工设苏聪(090101010117)实验应力分析，是用实验分析方法确定构件在受力情况下的应力状态的学科。它既可用于研究固体力学的基本规律，为发展新理论提供依据，又是提高工程设计质量，进行失效分析的重要手段，已有多种实验方法。其中，又以电阻应变计测量技术最为普遍。电阻应变计是一种能将构件上的尺寸变化转换成电阻变化的变换器，一般由敏感栅、引线、粘结剂、基底和盖层构成。将它安装在构件表面。构件受载荷作用后，表面产生微小变形，敏感栅随之变形，致使应变计产生电阻变化，其变化率和应变计所在处构件的应变成正比。测出电阻变化，即可按公式算出该处构件表面的应变，并算出相应的应力。依敏感栅材料不同，电阻应变计分金属电阻应变计和半导体应变计两大类。另外还有薄膜应变计、压电场效应应变计和各种不同用途的应变计，如温度自补偿应变计、大应变计、应力计、测量残余应力的应变化等。

电阻应变计测量技术的优点是：①测量精度和灵敏度高；②频率响应好，可测量从静态到数十万赫的动态应变;③测量数值范围广;④易于实现测量的数字化、自动化和无线电遥测；⑤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；⑥可制成各种传感器，测量力、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：①一个应变计只能测定构件表面一点在某个方向的应变；②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：，式中氏为初始电阻；氏为该电阻的变化；£为轴线方向的应变；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。一般应变测量技术应变测量技术可分为静态应变测量和动态应变测量两类：静态应变测量工作过程如下:应用电阻应变计测量常温下的静态应变时，可达到较高的灵敏度和精度，其最小应变读数为1微应变，一般精度为1%~2%,应变测量范围从1微应变到2万微应变，特殊的大应变电阻应变计可测到结果为20%的应变值。常温箔式电阻应变计栅长可短到0.178毫米,适于测量应力梯度较大的构件的应变。采用应变花，可方便地测定平面应变状态下构件上一点的应变。多点巡回的测量装置，可在数分钟内自动记录上千个应变数据。如果采用存储器，由于每秒可存储数万个数据，适合测量测点较多的大型构件的应变。

当环境温度变化时，安装在可自由膨胀的构件上的电阻应变计，由于敏感栅的电阻温度效应，以及敏感栅和被测构件材料的线胀系数不同，电阻应变计的电阻将发生变化，其值为：匕-丿广弘盼辰-％）廈血，式中佻为敏感栅的电阻温度系数；护为环境温度的变化；兔、兔分别为试件和敏感栅的线胀系数。动态应变测量工作过程如下：电阻应咗讣一电阻应变计的频率响应时间约为10秒，半导体应变计可达10（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。假设应变波为正弦波,其传播速度与声波在材料中传播速度相同，若采用栅长1毫米的应变计对钢构件进行测量，则当应变频率达25万赫时，应变测量误差小于2%。一般机械的应变频率都不超过25万赫，应变测量误差也不超出上值。高频应变测量的范围，主要受电阻应变仪和记录器的限制，在测量动态应变时，要根据被测应变的频率，对应变计进行动态标定及选择合适的电

阻应变仪和记录器。对于随机应变信号，采用数据处理装置，可大大减少整理工作的时间。电阻应变计测量技术的改进途径①合理设计敏感栅的形状，研制性能更好的敏感栅和粘结剂，以提高测量精度和稳定性。②研制栅长较小、适应更高温度及有特殊用途的应变