《表面应型变计》课件

《表面应型变计》课件概述课程背景和目标工程实践基础课程以工程实践为导向，帮助学生深入理解表面应变计在实际工程中的应用。科学研究需求课程涵盖表面应变计在科学研究中的应用，培养学生利用应变计进行科学实验的能力。1.应型变计简介应型变计是一种重要的测量仪器，它能将被测物体的应变转换成电信号，从而实现应力的测量。应型变计广泛应用于航空航天、机械制造、土木工程等领域。1.1应型变计的定义测量应型变计是一种用于测量物体表面应变的传感器。原理它通过测量电阻的变化来反映物体的应变，从而间接反映出物体的应力。应用广泛应用于机械、土木、航空航天等领域，进行结构安全监测、材料性能测试等。1.2应型变计的原理1电阻变化应力或应变导致金属丝电阻变化2惠斯通电桥测量电阻变化，转换为电压信号3应力应变关系电压信号与应力或应变成正比1.3应型变计的分类电阻式应变计电阻式应变计是最常见的类型，它利用金属丝的电阻变化来测量应变。它适用于各种材料和结构，并且价格相对便宜。半导体应变计半导体应变计利用半导体材料的电阻变化来测量应变，它具有更高的灵敏度和更小的尺寸，适合用于测量微小应变。光纤应变计光纤应变计利用光纤的折射率变化来测量应变，它不受电磁干扰，适合用于恶劣环境下的测量。2.应型变计的结构敏感元件主要由金属箔片或金属丝构成，用于感知被测物体的应变。基底用作敏感元件的支撑材料，可为塑料、陶瓷等材料。引线连接敏感元件与测量仪器，可为铜线或其他导体。2.1应型变计的主要组成部件传感器是应型变计的核心，用于感知被测物体的表面应变。惠斯通电桥是应型变计的信号转换环节，将传感器的微小应变变化转化为可测量的电信号。信号线负责将惠斯通电桥输出的信号传递到信号处理装置。2.2应型变计的工作原理1应力变化结构受到载荷作用产生应力变化2电阻变化应力变化导致应型变计电阻变化3信号放大测量电路放大电阻变化信号4应变值根据放大信号计算应变值3.应型变计的使用安装应型变计的安装非常重要，直接影响测量结果的准确性。标定标定是为了确定应型变计的灵敏度和零点漂移。数据采集应型变计的数据采集可以通过各种仪器和软件进行。3.1应型变计的安装表面清洁安装前，确保待测物表面清洁干燥，无油污或灰尘。位置选择选择合适的安装位置，应尽量靠近应力集中区域。固定牢固使用粘合剂或螺丝将应型变计牢固地固定在待测物表面。线路连接正确连接应型变计的引线，确保连接牢固可靠。3.2应型变计的标定1准备工作选择合适的标定设备，如万能材料试验机或拉力试验机。2加载过程根据应型变计的类型和量程，对标定设备进行加载，施加已知大小的力或压力。3数据采集在加载过程中，采集应型变计的输出信号，记录数据。4标定曲线根据采集到的数据，绘制应型变计的标定曲线，确定应力或应变与输出信号之间的关系。3.3应型变计的数据采集1传感器读取应型变计将应变转换为电信号2数据采集器采集并记录传感器信号3数据处理将原始数据转换为实际应变值4.应型变计的特性分析量程应型变计的量程指的是它可以测量的最大应变值，通常用微应变（με）表示。分辨率应型变计的分辨率指的是它能够测量的最小应变变化量，通常用微应变（με）表示。4.1应型变计的量程和分辨率1量程应型变计的量程是指它能够测量的应变范围。2分辨率应型变计的分辨率是指它能够区分的最小应变变化。3影响因素量程和分辨率受应型变计的材料、结构和工作原理影响。4.2应型变计的线性度和重复性1线性度应型变计的线性度反映了其输出信号与输入应变之间的线性关系.2重复性重复性是指在相同条件下，多次测量同一应变时，输出信号的偏差程度.3影响因素应型变计的材料、制造工艺、环境温度等因素都会影响其线性度和重复性.4.3应型变计的温度特性温度敏感性应型变计的灵敏度会随着温度的变化而发生变化。温度补偿一些应型变计采用温度补偿电路，以减小温度变化带来的影响。应型变计的应用实例应型变计在工程领域具有广泛的应用，例如：结构力学桥梁、建筑物等结构的应力分析和安全监测。材料力学材料的力学性能测试，例如抗拉强度、弹性模量。5.1在结构力学中的应用结构分析应型变计可以用来测量结构的变形，例如梁的挠度和板的弯曲变形。这些数据可以用于分析结构的承载能力和稳定性。结构监测应型变计可以用于监测结构的健康状况，例如桥梁和建筑物的变形。这些数据可以用于及时发现结构的潜在问题，并采取相应的措施。5.2在材料力学中的应用应力应变关系应型变计可用于测量材料在拉伸、压缩、弯曲等载荷下的应力应变关系，并绘制应力应变曲线。材料性能测试通过应型变计测量材料的弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度等重要性能指标。材料疲劳分析可用于研究材料在反复载荷作用下的疲劳性能，判断材料的疲劳寿命。5.3在机械设计中的应用应型变计可用于测量机械零件的应力，进而评估其强度和可靠性。在发动机、齿轮、轴承等关键部位的应力测试中，应型变计发挥着重要作用。机械设计中，应型变计可用于优化产品结构，提高其抗疲劳能力和寿命。常见问题及解决措施测量误差的产生原因环境温度变化、安装误差、传感器本身性能等因素都会导致测量误差。测量数据的处理方法采用数据校准、补偿算法等方法减少测量误差，提高测量精度。6.1测量误差的产生原因安装误差应变计安装不当会导致测量结果偏差。温度影响温度变化会影响应变计的灵敏度和零点漂移。仪器误差测量仪器本身的精度和稳定性也会影响测量结果。环境噪声周围环境的振动和电磁干扰也会影响测量结果。6.2测量数据的处理方法数据过滤去除异常数据和噪声数据平均消除随机误差数据校准修正系统误差6.3应型变计的维护保养定期清洁应定期清洁应型变计，避免灰尘、油污等污染影响测量精度。环境控制应将应型变计放置在干燥、通风的环境中，避免高温、潮湿等环境因素的影响。定期校准应定期对应型变计进行校准，确保其测量精度符合要求。课程总结本课程深入探讨了表面应变计的概念、工作原理、结构、使用、特性分析以及应用实例等，为学习者提供了全面而深入的了解。本课程的重点内容回顾表面应变计的定义、原理和分类表面应变计的结构、工作原理和使用表面应变计的特性分析和应用实例应型变计发展趋势展望1智能化应型变计将与人工智能技术相结合，实现智能化的数据采集、分析和处理。2微型化应型变计的尺寸将进一步减小，使其能够应用于更小的空间和更复杂的结构。3多功能化应型变计将集多