《应变计电路》课件

应变计电路课程简介本课程将介绍应变计电路的基本原理、组成、工作原理以及应用。课程目标是帮助学生掌握应变计电路的设计、分析和应用技能。课程内容涵盖应变计电路的理论知识和实践操作。电流测量的基本原理1电荷流动电流是电荷在导体中定向移动形成的。2电流强度电流的大小用电流强度表示，单位是安培（A）。3测量方法电流测量通常使用电流表或电流传感器。电压测量的基本原理1电位差电压是两个点之间的电位差，表示电荷在电场中移动所需的能量。2电压表电压表用于测量电路中两个点之间的电位差，通常以伏特(V)为单位。3电压测量原理电压表通过内部的电阻将电路中的电流转化为电压信号，然后显示在仪表上。电阻的测量原理1欧姆定律电阻值与电压和电流成正比。2惠斯通电桥比较未知电阻与已知电阻。3数字万用表通过测量电压和电流计算电阻值。应变计简介应变计是一种用来测量材料在受力或温度变化下产生的应变的传感器。它通过测量电阻的变化来反映材料的应变情况，从而间接测得材料的应力或应变。应变计的工作原理应变当物体受到外力作用时，其尺寸会发生变化，这种变化称为应变。电阻变化应变计是一种将应变转换为电阻变化的传感器，其电阻值会随着应变的大小而变化。电信号输出通过测量电阻的变化，可以计算出物体的应变值，从而得到物体的受力情况。应变计的种类金属应变计金属应变计是最常见的类型，由金属箔或金属丝制成。它们具有较高的灵敏度，但温度稳定性较差。半导体应变计半导体应变计使用硅或锗等材料制成。它们具有比金属应变计更高的灵敏度和更高的温度稳定性。光纤应变计光纤应变计利用光纤的光学特性来测量应变。它们不受电磁干扰的影响，具有更高的精度和稳定性。应变计的组成部分敏感元件敏感元件是应变计的核心，它负责将应变转化为电信号。背衬层背衬层提供结构支撑和保护敏感元件，通常采用薄而坚固的材料制成。引线引线将敏感元件连接到测量电路，通常采用细而灵活的导线。应变计的安装1清洁表面确保应变计安装表面清洁、干燥，并去除任何油脂或杂质。这将确保牢固的粘合和准确的测量。2选择位置选择合适的安装位置，确保应变计能够准确测量目标结构的应变。考虑应变计的位置和方向。3粘贴应变计使用合适的粘合剂将应变计粘贴到目标结构的表面，并确保应变计牢固地粘贴在表面上。4连接电线连接应变计的电线，并确保连接牢固可靠。注意电线的绝缘和防潮措施。应变计的连接引线连接应变计引线连接到测试设备，确保引线长度适当并连接到合适的端口。桥路连接应变计按一定方式连接到桥路电路，形成半桥、全桥或1/4桥电路。电缆连接应变计连接到测试设备的电缆需要具有低阻抗和低噪声特性，确保信号传输可靠。接地连接应变计电路的接地连接需要正确，避免接地回路和噪声干扰信号。应变计的标定1确定灵敏度测量应变计输出电压与应变之间的关系2建立标定曲线绘制应变与输出电压之间的关系曲线3校准应变计根据标定曲线，校准应变计的输出值应变计电路的组成1应变计感受结构的应变变化并将其转换为电信号。2激励电源为应变计提供工作电压，通常使用直流电源。3信号放大器放大应变计输出的微弱电信号。4信号处理电路对放大后的信号进行滤波、校正等处理，以获得更精确的应变测量结果。应变计电路的分类全桥电路全桥电路是指四个应变计都连接在电路中，并且它们都受到应力的影响。半桥电路半桥电路是指两个应变计连接在电路中，并且它们都受到应力的影响。1/4桥电路1/4桥电路是指一个应变计连接在电路中，并且它受到应力的影响。全桥式应变计电路全桥式应变计电路是最常用的应变计电路类型之一，它具有灵敏度高、抗干扰能力强、测量精度高等优点。全桥电路通常由四个应变计组成，它们分别安装在被测物体的四个对称位置上，并与一个测量桥连接。当被测物体发生变形时，四个应变计的电阻值会发生变化，从而引起桥路输出电压的变化。全桥式应变计电路的灵敏度是半桥电路的两倍，这是因为四个应变计的电阻变化叠加在一起。半桥式应变计电路工作原理在半桥式应变计电路中，两个应变计串联连接，并与两个固定电阻并联连接，组成一个桥式电路。应用半桥式应变计电路广泛应用于各种结构的应力测量，例如桥梁、建筑物、机械零件等的应力监测。1/4桥式应变计电路1/4桥式应变计电路是最简单的应变计电路，它只使用一个应变计。当应变计受到应变时，其电阻会发生变化，从而导致电路中电流发生变化。电流的变化量与应变成正比。应变计电路的工作原理1应变物体受力产生形变，形变导致电阻变化2电桥电桥测量电阻变化，输出电压信号3放大放大信号，提高测量精度4显示显示应变值，用于分析和评估应变计电路的特点灵敏度高应变计电路对微小的应变变化非常敏感，能有效地测量微小的变形。测量范围广应变计电路的测量范围很大，可以测量各种材料的应变，包括金属、塑料、橡胶等。可靠性高应变计电路结构简单，可靠性高，不易损坏，可长期使用。应变计电路的优缺点1优点灵敏度高，测量精度高，能够测量微小的应变变化。2优点结构简单，易于安装和维护，成本相对较低。3缺点易受温度影响，需要进行温度补偿。4缺点测量范围有限，对于大应变的测量效果不佳。应变计电路的应用结构监测桥梁、建筑物、机械设备等结构的应力监测和安全评估。压力测量用于测量气体、液体或固体的压力，如压力传感器和压力计。振动分析检测和分析机械设备、车辆或其他结构的振动情况，用于故障诊断和性能评估。应变计电路的温度补偿温度影响温度变化会影响应变计的电阻，进而影响测量精度。补偿方法可以使用温度传感器或补偿电阻来抵消温度影响。补偿电路可以设计专门的温度补偿电路，以提高测量精度。应变计电路的检测方法1信号检测利用示波器等仪器观察输出信号2阻抗检测测量电路阻抗，判断是否存在短路或断路3电压检测测量电路各节点电压，检查电路是否正常工作4电流检测测量电路各支路电流，验证电路是否正常工作应变计电路的故障分析连接故障检查线路连接是否牢固，接线端子是否有接触不良等问题。传感器故障检查应变计本身是否损坏，例如断线、短路或灵敏度下降。电路故障检查放大器、滤波器、电源等电路元件是否正常工作。应变计电路的调试技巧确保电路连接正确，并使用万用表等工具测量各个元件的阻值和电压。根据实际情况调节电路参数，例如桥臂电阻、放大倍数等，以获得最佳的测量精度。使用测试信号进行测试，验证电路是否正常工作，并观察输出信号的稳定性和精度。应变计电路的维护保养定期清洁定期清洁电路板，防止灰尘和污垢积累，影响电路性能。检查连接检查所有连接线是否牢固，避免松动造成接触不良。定期校准定期校准应变计和测量仪器，确保测量精度。应变计电路的典型案例在机械结构强度分析、桥梁监测、飞机发动机监测等领域，应变计电路广泛应用。例如，通过测量桥梁受载后的应变变化，可以评估桥梁的承载能力和安全性。此外，应变计电路还可以应用于医疗器械、精密仪器等领域。实践操作演示通过实际操作，加深对应变计电路的