电阻应变仪
动态电阻应变仪
动态电阻应变仪仪器概述动态电阻应变仪是一种用于测量材料动态应变特性的仪器，主要应用于材料动态力学性能测试、材料高速碰撞试验、爆炸冲击试验等领域。
该仪器利用负载电阻和微弱电压的变化来测量材料的应变特性和变形速率。
工作原理动态电阻应变仪的工作原理是利用材料在受到外力作用时发生的应变使其电阻发生变化。
仪器的测试电路包括电流源、负载电阻、标准电阻和电压输入模块。
当电流通过测试物体时，其电阻随着受力的大小和方向发生变化，可以通过电压输入模块感测到电阻的变化，从而得到受力和应变的关系。
仪器特点动态电阻应变仪具有以下特点：1.高灵敏度：该仪器所采用的负载电阻和标准电阻均具有高灵敏度，可以精确测量材料的微小变化。
2.宽测试范围：该仪器可测试多种材料的动态应变特性，与材料的硬度、密度、形状等因素无关。
3.高精度：该仪器具有高精度、高分辨率的特点，可测量微弱应变信号。
4.易操作：该仪器操作简单，易于掌握，方便实用。
应用领域由于动态电阻应变仪可以对材料动态应变特性进行精确测量，因此在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
主要应用于以下领域：1.材料的高速碰撞试验：在汽车和船舶设计中，需要对部件在高速碰撞时的应力和变形进行测试，动态电阻应变仪可以精确测量碰撞时的应变和变形速率。
2.爆炸冲击试验：在军事和民用领域，需要对材料在爆炸冲击下的变形和破坏行为进行测试，动态电阻应变仪可对这些变化进行精确的记录和分析。
3.动态力学性能测试：在材料科学和工程领域，需要对材料的动态力学特性进行测试，例如材料的弹性模量、泊松比、动态损伤特征等。
总结动态电阻应变仪是一种精密测量材料动态应变特性的仪器，在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
其高灵敏度、宽测试范围、高精度和易于操作的特点，使其成为材料科学和工程领域不可或缺的测试仪器之一。
静态电阻应变仪的工作原理
简述静态电阻应变仪的原理
专门用于测量结构或部件的静态应变的仪器装置叫做静态电阻应变仪。
静态电阻应变仪用电学方法测量不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变。
它由测量电桥、放大器、显示仪表和读数机构等组成。
贴在被测构件上的电阻应变计接于测量电桥上。
构件受载变形时，测量电桥有电压输出，经放大器放大后由显示仪表指示出相应的应变值。
静态电阻应变仪每次只能测出一个点的应变。
进行多点测量时可配以预调平衡箱。
所有测点的应变计均预先接在平衡箱各点上，然后靠开关逐点转换接入应变仪。
静态电阻应变仪是利用金属材料的特性的特征，将非电量的变化转换成电量的变化的测量仪器，应变测量的转换元件——应变片，若用粘贴剂将应变片牢固固定地粘贴在试件上，当被测试件受到外力作用长度发生变化时，粘贴在试件上应变片的电量值也随着发生了△R的变化，这样就把机械量——变形转换成电量（电阻值的变化）。
这个变化量经放大器放大后，通过A/D转换过，就可以直接读出应变值，完成了非电量的电测。
应变仪使用说明书
YJ-4501A静态数字电阻应变仪使用说明书上海疆海工贸有限公司南京航空航天大学监制一． 概述电阻应变仪是实验应力分析中电测法所必需的测试仪器。
随着科学技术不断发展，测试仪器也在日新月异地发展。
我们集多年应变电测技术的实践工作经验，并总结了电测实验教学、力学实验教学以及科研、生产、现场测试等实践工作中的经验，研究开发了适用于现代教学、科研、生产及应变测试的新一代的测试仪器——YJ-4501A 静态数字电阻应变仪。
YJ-4501A 静态数字电阻应变仪采用直流电桥、低漂移高精度放大器、大规模集成电路、A/D 转换器及微计算机技术并带有RS-232接口。
具有4 1/ 2 位数字显示，测量简便精度高、准确可靠稳定性好、易于组成测试网络、便于维修等优点。
本机带有12个通道，并可扩展测量通道。
YJ-4501A 静态数字电阻应变仪适用于航空航天、机械制造、土木建筑、水力发电、机车车辆、铁路运输、汽车结构、矿井设备、船舶、桥梁等研究、制造机构中的应变测试。
如配接相应的传感器，可测量重力、压力、扭矩、位移、温度等物理量。
二．主要技术指标1． 应变测量范围 0~±19999με2． 分辨率 1με/ 每个字3． 测量精度 小于测量值±（0.2%±2个字）4． 稳定性 ±2με/H5． 灵敏系数 1.8~2.56． 电阻平衡范围 0.6Ω7． 电桥电压 直流2V8． 测量通道 12个通道9． 电源电压 交流220V 50HZ10．外形尺寸 370×250×9011．重量 3 KG三．基本工作原理YJ-4501A 静态数字电阻应变仪的基本原理方框图如图1所示：应变测量时，欲测试件或构件表面某点的相对变化量ΔL/L 即应变ε，将阻值为R 的电阻应变片粘贴在试件或构件被测处，当试件或构件受外力作用产生变形时，应变片将随之产生相应的变形，根据金属丝的应变-电阻效应，应变片阻值发生变化，在一定范围内，应变片电阻的相对变化量ΔR/ R 与试件或构件的相对变化量成线性关系，即εK LL K R R =Δ=Δ （1） 式中K 称为应变片的灵敏系数。
第5章应变仪
图5-4 载波放大式静态电阻应变仪
p.10
理论力学
理论力学
（1）测量电桥 它的功能与直流放大式电阻应变仪相同，电桥输入端的桥压为振荡器 提供的正弦式载波电压。测量电桥包括电阻、电容平衡电路。 （2）读数电桥 要求精度较高的仪器（例如YJ－5型静态应变仪）都设有读数电桥， 它的四个桥臂由高精度的可调电阻器构成，且与测量电桥用同一载波振荡 器供电。读数电桥与测量电桥在输出端是串联的。 当测量电桥因感 受应变而输出一个等幅电压时，指示器指针偏移，调整读数桥桥臂电阻值， 使之输出一个与测量电桥输出电压等幅、相位相反的电压，这两个电压的 迭加结果，使输入放大器的电压为零，指示器的指针又重新指零。读数桥 上各可调电阻的电阻变化换算成相应的应变值。因此，在仪器的刻度盘上 可直接读出应变值。 （3）交流放大器 交流放大器的作用是将测量电桥输出的微弱电压信号放大。 （4）相敏检波器 由于应变仪采用了交流供压载波放大的型式，由放大器输出的信号 是由被测应变信号对载波进行调幅后的调制信号，这个信号虽含有被测信 号的特征，但还不是被测信号的原型，不能分辨应变的性质是正应变还是 负应变。相敏检波器的功能就是使通过相敏检波的调制信号恢复原正负应 变的性质。
理论力学
理论力学
第五章 电阻应变仪
第一节 电阻应变仪的工作原理
在第四章中介绍了使用电阻应变片测量应变是利用应变 片的电阻应变效应，由式（4-2）可得
1 R K R
（5-1）
式（5-1）中为应变片灵敏系数；R为应变片原始电阻；为应 变片电阻改变量。
p.1
理论力学
理论力学
一、直流电桥
图5-1为惠斯登电桥的原理 图。电桥中的电阻Rl、R2、R3和 R4组成四个桥臂AB、BC、CD和DA。 当四个桥臂的电阻值相等时电桥 平衡，则BD之间的输出电压。若 电桥中的任意一个电阻发生变化， 电桥平衡被破坏，输出电压不再 为零，所以电压定量地反映了桥 臂电阻值的变化。
电阻应变仪原理
电阻应变仪原理电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器。
它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。
当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。
电阻应变仪就是利用这种变化来测量物体的应变。
电阻应变仪的基本原理是电阻的变化与应变成正比。
当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。
电阻的变化量与应变成正比，即电阻的变化量与物体的应变成正比。
因此，通过测量电阻的变化量，就可以得到物体的应变。
电阻应变仪的工作原理是利用电桥原理。
电桥是一种用于测量电阻的仪器，它由四个电阻组成，其中两个电阻是已知的，另外两个电阻是待测的。
当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。
当待测电阻发生变化时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测电阻的变化量。
电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变。
它由一个电阻应变片和一个电桥组成。
电阻应变片是一种特殊的电阻，它的电阻值会随着物体的应变而发生变化。
电桥的两个电阻是已知的，另外两个电阻是电阻应变片和待测物体的电阻。
当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。
当待测物体发生应变时，电阻应变片的电阻值就会发生变化，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。
电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器，它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。
电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变，它由一个电阻应变片和一个电桥组成。
当待测物体发生应变时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。
DH3815静态应变仪使用说明
DH3815静态电阻应变仪使用说明Ｖ１.00编写：复核:审核:第一章概述1.1DH38１５设备的技术特点DH3８15N静态应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统；通过计算机完成自动平衡、采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析, 生成和打印试验报告。
ＤH3815Ｎ通过UＳB接口与计算机通迅，即插即用,方便可靠;所有数据采集模块由电源/控制器统一供电。
每个测点连续采样，速率可达2Hz（即0.5秒内完成所有测点的采集、传送、存贮和显示),可进行准静态测试,有效捕捉缓慢变化信号的变化趋势，并且易于现场操作。
◆ 特点ﻫ１、系统中,独立化模块设计,每个数据采集模块可测量16个通道，每个系统可控制16个模块(256个通道),每台计算机可控制16个系统（每台计算机最多可控制４096个通道）。
2、多系统控制，每个系统统一供电。
可多系统并行工作（如图1),也可单系统独立工作(如图2)。
所有ＲＳ48５通讯距离最远可达10０m。
３、采用进口高性能光隔离低接触电势固态继电器，通过特殊的电路设计,消除了开关切换时，接触电势的变化对测量结果的影响。
因此，我公司生产的静态应变测量系统的所有指标均包含了切换开关的影响。
４、先进的隔离技术和合理的接地，使系统具有极强的抗干扰能力，适用于各种工程现场的检测。
５、数据采集箱通过USB和笔记本计算机通讯，实现了便携式测量系统，更加适用于工程现场。
6、系统可以在０.5秒内完成所有通道(最多４096通道）数据的采集、传送、存贮和显示,进行静态测试。
也可以在所有通道(最多4０96通道）同时工作时，每通道以2Ｈz的采样速率连续采样（同步存贮和显示），进行准静态测试，有效捕捉缓慢变化信号的变化趋势。
７、中文视窗9５／98／NＴ/2０0０/ＸP操作系统下采用C++编制的采样控制和分析软件，具有极强的实时性以及良好的可移植性、可扩充性和可升级性。
8、通用、可靠的通讯方式，使系统实现了边采样、边传送、边存硬盘、边显示，利用计算机海量的存储硬盘，长时间实时、无间断记录所有通道信号。
动态电阻应变仪各环节的时域波形
动态电阻应变仪各环节的时域波形分析动态电阻应变仪是一种用于测量物体表面应变变化的仪器，它能够实时监测物体表面的微小变形，广泛应用于工程结构、航空航天、汽车制造等领域。
动态电阻应变仪的各个环节对于测量性能都有着重要影响，其中时域波形分析是评估其性能的重要手段。
本文将从动态电阻应变仪的原理入手，逐步介绍其各环节，并对各环节的时域波形进行分析，以便读者更加深入地理解动态电阻应变仪的工作原理和性能特点。
1. 动态电阻应变仪原理简介动态电阻应变仪是利用电阻应变效应来测量物体表面应变的仪器。
当物体受到外力作用时，其表面会产生微小的应变，这些应变会导致电阻值的变化。
动态电阻应变仪通过测量电阻值的变化来得到物体的应变信息，从而实现对应变的实时监测。
2. 传感器部分的时域波形分析传感器是动态电阻应变仪中最关键的部分之一，它直接接触物体表面并感知应变信息。
传感器的性能直接影响测量的准确度和稳定性。
在时域波形分析中，我们可以观察到传感器输出的信号波形，通过分析波形的频率、幅值和变化规律来评估传感器的灵敏度和响应速度。
3. 信号处理部分的时域波形分析动态电阻应变仪会对传感器输出的信号进行放大、滤波和数字化处理，以得到更准确的应变信息。
信号处理部分的时域波形分析可以帮助我们了解信号处理环节对波形的影响，例如放大倍数对波形的幅值影响、滤波器对波形频率成分的截取等。
通过分析这些波形，我们可以评估信号处理部分对于应变信号的保真度和准确度的影响。
4. 数据输出部分的时域波形分析动态电阻应变仪会将处理后的应变信号输出到数据采集系统或显示器上。
数据输出部分的时域波形分析可以帮助我们了解测量结果的真实性和稳定性。
通过分析输出波形的波动情况、噪声水平和数据变化规律，我们可以评估数据输出部分对于最终测量结果的影响。
总结回顾通过对动态电阻应变仪各环节的时域波形进行分析，我们可以更全面地了解其工作原理和性能特点。
传感器部分影响了信号的灵敏度和响应速度，信号处理部分影响了信号的准确度和保真度，数据输出部分影响了最终测量结果的稳定性和真实性。
静态电阻应变仪使用方法
静态电阻应变仪使用方法步骤一：准备工作1.静态电阻应变仪应放置在干燥、无尘、无振动的环境中。
2.检查仪器的电源是否连接稳定，电源开关是否打开。
3.安装好测量材料，确保与电极接触良好。
步骤二：调零操作1.打开静态电阻应变仪的电源开关，并等待其初始化完成。
2.按下仪器上的“调零”按钮，等待仪器完成调零操作。
在调零过程中，应保持测试材料不受外力干扰。
步骤三：测试操作1.确保测量材料已经与电极接触良好，并没有松动。
2.打开静态电阻应变仪所附带的数据采集软件，并进行相应的配置和校准操作。
3.注册测量数据的基本信息，例如采样频率、采样点数等。
这些参数应根据实际测试需求进行设置。
4.按下“开始测试”按钮，启动数据采集过程。
此时，应保持测试材料不受外力影响，以保证测量的准确性。
步骤四：数据分析与处理1.数据采集完成后，使用数据采集软件将采集到的数据导出。
2.使用数据处理软件，进行数据的滤波与平滑处理，以去除噪声和杂散信号。
3.对数据进行必要的校正和修正，确保得到准确的应变数据。
4.对于多组数据的比较分析，注意使用统计学方法，如均值、方差等。
步骤五：结果展示1.根据需要，将结果制作成曲线图、表格等形式进行展示。
2.分析并解读实验结果，得出相关结论。
3.结果的展示通常需要包括测试数据、误差分析、参数调节等信息。
步骤六：仪器维护1.测试结束后，关闭电源开关，并拔掉电源插头。
2.用干净布擦拭仪器表面，并注意去除杂质和灰尘。
3.对于仪器上的传感器和电极部分，应使用合适的清洁剂进行清洁。
4.定期检查仪器的电源线和连接线是否松动，如有松动应及时进行处理。
以上是静态电阻应变仪的使用方法。
使用者在操作过程中应仔细按照说明书进行操作，并注意仪器的维护与保养工作，以确保仪器的正常运行和测试结果的准确性。
浅谈应变仪计量检定中的常见问题及解决方法
浅谈应变仪计量检定中的常见问题及解决方法发布时间：2023-02-17T02:41:53.142Z 来源：《科学与技术》2022年第19期作者：何意婷杜建斌陈鑫伟[导读] 应变仪是精密的测量设备仪器，非常广泛地应用于多种科研试验中。
何意婷杜建斌陈鑫伟中国船舶科学研究中心江苏无锡 214082摘要：应变仪是精密的测量设备仪器，非常广泛地应用于多种科研试验中。
为确保各类实验数据的安全可靠，定期的计量检定工作十分必要。
在应变仪的实际计量测试工作中，常常出现因为设置、操作等方面的原因，造成检定数据误差，对于检定结果产生不良影响的现象，对此根据工作经验，总结了一些应变仪计量检定时的注意事项。
关键词：应变仪计量误差1 应变原理概述应变仪是一种测量结构及材料在荷载作用下变形的应力分析设备。
我们经常使用的电阻应变仪，就是通过测量电阻的变化率来得知被测物体应变量大小的精密仪器。
它的工作原理是将电阻式的应变片固定在待测物体的表面，当待测物体受到应力作用产生变形时，应变片也会跟随所产生的形变发生压缩或拉伸，影响到它的电阻值的变小或者变大。
将应变片和精密电阻组成电桥，通过测量电桥的平衡端的输出电压变化可以得知应变片电阻的变化，从而测量出作用在待测物体上的应力的变化[1]。
市面上常见的应变仪、应变采集系统、应变放大器等测量设备的输出以应变或电压为主，通过搭配相应的传感器，还可用于力、扭矩、压力、位移等物理变化过程的测量。
依照被测对象应变的变化频率以及工作频率的范围，常用的应变仪可以划分为动态应变仪及静态应变仪。
动态应变仪是测量物体在动态变化状态下的应变，常见的动态应变仪有江苏东华的DH5920、DH5922、DH5929等型号；静态应变仪是测量物体在低频或静止状态下所受的应力，常见的静态应变仪有日本共和的UCAM-60B、USB-70A等等。
2 应变仪检定注意事项应变仪在很多领域如土木工程、冶金化工等都有着广泛的运用，为确保所得实验数据和测量结果的准确可靠，定期对应变仪进行计量检定工作，是非常必要的。
应变仪原理
应变电测简述应变电测基本原理用电阻应变片测量应变的大致过程如下：将作为检测元件的电阻应变片粘贴或安装在被测试的构件表面上，然后接入测量线路(电桥)，随着构件受力变形，应变片的敏感栅也获得相应的变形，从而使其电阻发生变化.此电阻变化与构件表面的应变成比例，测量线路产生的输出信号经放大线路放大后,由指示仪表或记录仪器指示或记录。
这样把力学参数如压力、载荷、位移、应力等转换成与之成比例的电学参数。
用灵敏的惠斯顿电桥测出电阻值的变化△R/R,就可换算出相应的应变量,若用被测物理量来刻度，就可直读出非电量,完成了非电量电测.应变片主要工作特性应变片电阻（R)：应变片在未经安装也不受外力的情况下，室温所测定的电阻值。
应变片电阻值的选定主要根据测量对象和测量仪器的要求，在允许通过同样工作电流的情况下，选用较大的应变片电阻就可以提高应变片的工作电压，以达到较高的测量灵敏度。
推荐的应变片电阻系列为60、120、200、350、500、1000欧，由于电阻应变仪和其他常用应变测量仪器测量电桥的桥电阻习惯上按120欧设计，故120欧的应变片为最常用。
灵敏系数（K ）：在应变片轴线方向的单向应力作用下，应变片电阻的相对变化与安装应变片的试件表面上轴向应变的比值，即R R L k R R Lε∆∆∆== 式中，L L ε=∆ 为试件表面上应变片安装区的轴向应变，是很微小的值，一般用με或m m μ(长度相对变化10-6）表示；R R ∆为由ε所引起的应变片电阻的相对变化。
机械滞后(j Z )：应变片安装在被测构件上之后，在温度恒定时，应变片的指示应变与构件表面的机械应变之间为一确定关系，不论加载或卸载过程都应当如此.然而试验表明，对于同一机械应变量,应变片的指示应变有一个差值j ε∆，此差值即为机械滞后。
机械滞后的产生，主要是敏感栅、基底和粘接剂在承受机械应变之后留下的残余应变所致。
制造或安装应变片时，如果敏感栅受到不适当的变形,或粘接剂固化不充分，都会使机械滞后增加。
静态电阻应变仪使用
二、实验步骤（简述）
1、清点实验仪器，看是否齐全，检查实验仪器，看是否能正常显示数据。
2、采用1/4桥接线方式将梁表面的信号线，按测点1、2、
3、
4、5的顺序依次接到静态应变仪的接线柱上（接A、
B端），补偿片接到公共补偿的接线柱
1
上（接A、
B端）。
2
3、长按“参数设置”键。
然后通过点击“0-9”键选择1/4桥。
4、点击“参数设置”键。
然后通过点击“0-9”键选择电阻为120Ω。
5、点击“参数设置”键。
然后通过点击“0-9”和“移位”键选择灵敏度系数为2.08。
6、在点击点击“参数设置”键。
进入测量状态。
7、长按“调零”键，再按“左、右”键观察各测点的空载数据。
如某测点的应变数据显示“——————”择代表该测点过载（短接或断线），应重新接线。
8、打开实验报告，观察试验台，确定加载力。
9、点击“测量”键，记录空载状态下各测点的应变值。
10、采用逐级加载的方式，逐一向试验台加载砝码，共四个砝码。
11、每加载一个砝码记录一次各测点的应变值。
每加一个砝码表示加载196N。
12、记录好五次加载数据后，将砝码逐一卸下。
13、观察所测数据误差情况，分析原因。
14、用游标卡尺测量梁高H、梁宽B。
15、将所测数据按要求填入原始实验数据栏内。
第三讲 电阻应变计
m为材料常数 ν为泊松比。 为材料常数, 为泊松比。
∆R = [m (1 − 2ν ) + (1 + 2ν )]ε R
电阻丝灵敏系数 电阻丝灵敏系数
K s = m (1 − 2ν ) + (1 + 2ν )
∆R = K sε R
电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测构件上 电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测构件上 的电阻应变片， 的电阻应变片，在其轴向受到单向应力时引起 的电阻相对变化与由此单向应力引起的试件表 面轴向应变之比。 面轴向应变之比。
∆R = Kε R
注意：电阻丝的灵敏系数K 注意：电阻丝的灵敏系数 s和应变计的灵 灵敏系数 敏系数K有点差别 有点差别。 敏系数 有点差别。 因为应变计有横向效应 横向效应。 因为应变计有横向效应。 应变计的横向效应系数为横向 为横向灵敏系数 应变计的横向效应系数为横向灵敏系数 纵向灵敏系数的百分比 灵敏系数的百分比。 和纵向灵敏系数的百分比。 横向效应系数较小为好。 横向效应系数较小为好。 应变片测量的应变是应变片栅长长度 应变片测量的应变是应变片栅长长度 内的平均应变。 内的平均应变。
体积变化率
对此式微分得 对此式微分得
∆V V
体积变化率
∆V ( l + ∆l ) ⋅ ( A + ∆A) − lA = V lA
略去高阶微量得
∆ V A ∆ l + l∆ A = V lA ∆A ∆ V ∆l = − A V l
∆V ∆ l ∆A = + V l A
∆R ∆ ρ ∆l ∆ A = + − R l A ρ
2、电阻应变片横向效应系数是指 、 横向 灵敏 灵敏系数之比值，用 数表示。 系数与 纵向 灵敏系数之比值，百分 数表示。 3、电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测 电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测 构件上的电阻应变片，在其（ 构件上的电阻应变片，在其（ 轴向 ）受到单 向应力时引起的（ 向应力时引起的（ 电阻 ）相对变化与由此单 之比。 向应力引起的试件表面 轴向应变 ）之比。 （ 之比 4、圆轴受扭矩作用，用应变片测出的是（ 、圆轴受扭矩作用，用应变片测出的是（ C A.切应变； B.切应力； 切应变； 切应力； 切应变 切应力 C.线应变； D.扭矩 线应变； 线应变 扭矩 ）
电阻应变仪
地球物理实验
９.工作频率范围：０—１５００ＨＺ １０.电桥电源：１０ＫＣ，标称电压３Ｖ １１.电阻平衡范围：不小于±０.６Ω（指１２０Ω应变片） １２.电容平衡范围：不小于±２０００Ｐｆ（包括桥盒内１０００Pｆ） １３.衰减误差１，３，１０，３０，１００五档，误差≤±２％ １４.稳定性，预热１小时后，零点漂移≤±５με／２小时
ＹＤ—１５动态电阻应变仪
（一）构造原理：
应变仪利用贴在试件表面的电阻应变片，当试件受到外力变形时，使应变片长度相应 地变化△L，应变片的电阻值变化△R，这种变化关系在一定范围内近似线性。应变仪测出 应变片电阻值的变化△R，标定出相应的应变ε。上述机械量转换为电量的关系，称为电阻 应变片的“应变效应”，用电阻应变片的“灵敏系数”Ｋ来表征。
ΔR ΔR
K
=
R Δl
=
R ε
l
ＹＤ—１５动态电阻应变仪采用载波单桥工作原理。其方框图如图一所示
R1
电
R2
桥
震荡器
相敏 检波器
滤波器
数字 电压表
磁带机
放大器
24V
稳压电源
相敏 检波器
滤波器
示波器
图一 YD—15动态电阻应变仪工作原理
91
地球物理实验
其低阻输出，输出电流，配用光线示波器；高阻输出，输出电压，配用磁带机、电压 表、记录仪等。 （１）电桥：根据动态应变测量特点采用载波单电桥。其按１２０Ω设计，图一中画的为 半桥测量，其中Ｒ1为测量片，Ｒ2为补偿片。在电桥盒内有两个１２０Ω的精密无感线绕 电阻，作为半桥测量时的内半桥，全桥测量时则将这两电阻断开。电桥的电源对角线，电 振荡器供给稳定的１０千赫载波电桥电压，为非对称联接，而电桥的测量对角线则对称联 接，以减少外界的干扰。在无信号时，用电阻和电容预调平衡装置将电桥预调平衡，测量 对角线无电压输出。当试件受力而变形时，由“应变效应”而引起作为桥臂电阻的电阻应 变片阻值变化△R/R，破坏了电桥的平衡，测量对角线出现电压△U。
电阻应变计的原理及使用PPT课件
半导体应变片
半导体应变片的敏感栅为半导 体，灵敏系数高，用数字欧姆 表就能测出它的电阻变化，可 作为高灵敏度传感器的敏感元 件。
几何尺寸变化引起的电阻变化远小于由材
料电阻率变化引起的电阻变化，前者可忽
略不计，可得
△R R
L E
从而可得半导体应变片灵敏度系数为
KS=πＬE
最突出优点
半导体应变片的最突出优点是灵敏度大，Ｓ 可达60～150，
加工方法有关的常数。
令 Ks (1 2) C(1 2)
而dl/l=ε，这样式成为
△R R
dR R
KS
（若导体截面为宽b厚t的矩形的导体，也可通过类 似推导得出）
Ks取决于以下两个因素：
1）几何尺寸:电阻丝材料本身的机械性能，即由于 金属丝拉伸后,（2+1）项表达的几何尺寸变化; 2）物理性质:电阻丝受力后材料的单位应变系数电 阻变化率，即为d//dL/L项。材料发生变形时,其 自由电子的活动能力和数量均发生了变化的原因. 显然， Ks 愈大，单位纵向应变引起的电阻值相对 变化愈大，说明应变片愈灵敏。
感器
应变片的筛选
应变片的基地与覆盖层无破损折曲、敏 感栅平直、排列整齐、无绣斑、气泡、 无霉点
用低压（100V）高阻表检查绝缘电阻 量测应变片的初始电阻值。偏差小于
0.6欧姆 选用应变片时，要考虑应变片的性能参
数，主要有：应变片的电阻值、灵敏度、 允许电流和应变极限等。
应变片的精度
普通级：教学 精密级： 高精度传感器和精密测试 高精密级
电阻应变测量 电容应变测量 电感应变测量
（五）、优点
1 测量精度高,量程大（应变仪上所读出的最 大应变值）,灵敏度高（应变仪上所读出的最 小应变值.一般应变片:1微应变）；标距（任 何类型的应变计都不能测出一点的应变） （箔式应变片:0.2毫米）
电阻应变仪用途
电阻应变仪用途
1电阻应变仪用途
电阻应变仪是常被应用于各种测量在工业控制技术中的一种测量仪元件，它能精确的检测、测量微小的变化。
由于电阻应变仪能测量微小变化，它广泛应用于各种工业控制技术。
可应用于燃烧系统，气动系统，数控机器等控制设备的精准测量，能精确的提供使系统达到预定的功能的参数值。
电阻应变仪还可以应用到燃油记录仪系统、汽车燃油排放系统等，可以增强燃油技术保护，确保燃油安全性。
电阻应变仪还可用作检测机械力学变化中的力、位移、压力等参数值的准确测量，能为机械设计提供准确的定量评价。
电阻应变仪的主要功能是根据记录的数据，经过计算处理，来判断被测量物体的状态，根据结果进行相应的采取措施。
也可以用电阻应变仪来进行物体的运动指示，检测物体对噪音的敏感性及其测量物体的变更状态，从而做出准确的控制。
由此可以看出电阻应变仪在工业控制技术中十分重要，可以通过它来准确测量、显示、控制物体的各种参数，确保系统的安全性。
实验5 静态电阻应变仪的使用与桥路连接
实验静态电阻应变仪的使用与桥路连接一、实验目的1．掌握在静载荷下，使用静态电阻应变仪单点应变和多点应变测量的方法。
2．熟悉电阻应变片半桥、全桥的接线方法并测定等强度梁逐级加载的应变值。
二、试验设备及仪器1．等强度梁2．静态电阻应变仪3．数字万用表、游表卡尺三、实验原理L等强度梁的应力等强度梁如图3—1所示，其截面为矩形；高为A；宽度6，随J的变化而变化，有效长度段的斜率为tgah——等强度梁截面高度；在等强度梁的上表面粘贴纵向电阻应变片，用电阻应仪可以测得在外力户作用下的应变值‘，根据虎克定律可得到应力实验值，即可将实验测得的应力值实与理论应力值dg加以比较分析。
四、电阻应变法电阻应变法测量主要由电阻应变片和电阻应变仪组成。
1，电阻应变片电阻应变片(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状，并用胶水粘在两层绝缘薄片中制成的，如图2—1所示。
栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。
实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变片。
当该部位沿应变片L方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变化。
其中R——应变片的初始电阻值；ΔR——应变片电阻变化值；K——应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化。
由制造厂家抽样标定给出的，一般K值在2．0左右。
2．电阻应变仪由电阻应变片将构件应变‘转换成电阻片的电阻变化AR，而应变片所产生的电阻变化是很微小的。
通常用惠斯顿电桥方法来测量，如图3—2所示。
电阻构成电桥的四个桥壁。
在对角节点AC上接上电桥工作电压正，另一对角点BD为电桥输出端，输出端电压Ueo。
当四个桥臂上电阻值满足一定关系时，电桥输出电压为零，此时，称电桥平衡。
由电工原理可知，电桥的平衡条件为(3-4)若电桥的四个桥臂为粘贴在构件上的四个应变片，其初始电阻都相等，即R1,R2,R3和R4构件受力前，电桥保持平衡，即U BD。
静态电阻应变仪使用说明(拉杆应力测试)
静态电阻应变仪使用说明一、仪器基本工作原理方框图静态电阻应变仪使用须知二、前后面板各部分名称和作用三、仪器使用的准备工作四、仪器的使用拉杆应力测试工作程序一、目的：为了更规范的完成拉杆应力测试工作，避免在测试过程中出现不必要的麻烦，保证测试数据的准确性和可靠性，特制定本工作程序；二、范围：所有需要进行拉杆应力测试工作的项目；三、工作程序：（一）、前期准备工作：1、联系工作联系单：根据生产计划情况，及时联系项目主管要求设计下发工作联系单；2、确认工作联系单：根据收到的工作联系单查询图纸计算确认截面积是否正确，联系设计确认前后拉杆比例分布情况；3、备案工作联系单：将工作联系单内容输入电脑备案，并要有如下附加信息：称重要求、设计人员、质检主管、调试主管、发运日期，便于查询；4、预约测试时间：根据调试计划及进度，及时联系调试主管完成拉杆应力测试；（二）、应力测试准备及现场操作：1、制作好用于测试的补偿片，检查导线插片、接线板是否完好，如需维护及时进行（要求每次测试完毕后及时进行检查）；2、进行测试前必须检查工具箱内所有用于测试的物品是否齐全，并且全部处于良好状态，发现问题及时补救，绝不允许将问题留到现场解决；3、上机前认真阅读调试公告栏，严禁进入禁止区域和危险区域；4、根据《拉杆应力测试原理及方法》进行贴片，完成后检查贴片质量是否完好；5、进行扳大梁测试前，配合调试人员检查安全，确认一切正常后方可进行测试；6、根据测试结果，画好偏心套调整位置和方向，并且要求另外的测试人员进行审核，确认无误后方可通知调试人员进行调整；7、待调整好偏心套后再进行测试，确认测试数据符合设计要求后再向监理进行报验，如当天不能完成报验的，原则上不允许将测试工具、仪器留在桥吊上，因工作安排等特殊原因确实需要将工具、仪器留在桥吊上的则必须将其锁在调试部工具箱内，确保安全；8、如无法调整到设计所需比例时，需开具检查报告，交工艺部进行处理，得到确定后方可测试报验；（三）、数据处理：1、根据现场实际测试数据做成《拉杆应力测试报告》，数据计算时务必准确完整；2、报告一式二份交部门领导审核后交监理签字，一份交监理、一份存档，如有检查报告的项目则需将检查报告一起附后；四、相关记录：1、《起重机轮压及拉杆应力测试工作联系单》2、《拉杆应力测试报告》3、《检查报告》。
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电阻应变仪
一．用途电阻应变仪是用来测量构件或机械零件变形（线变形）的仪器。
这种仪器具有灵敏度高、体积小、便于远距离测量等优点。
它是电测法的主要仪器，对于验证设计理论、检验工程质量，以及决定正确的设计方案，都简便可靠。
因此它被广泛地应用于各类工程的应力分析实验中。
二．基本原理电阻应变仪主要由电阻应变片和应变仪两部分组成。
其工作原理是，把非电量的变形变化转变为电量的变化，即利用贴在构件上的电阻应变片随同构件一起变形引起电阻的改变，通过电子仪器测量此电阻的改变量，就可以求得构件所贴部位的应变。
1．电阻应变片
电阻应变片由直径为0.02~0.05mm的康铜丝或
镍铬丝制成的。
为使合金丝在标距内获得较大的工作长度，通常将合金丝绕成栅型。
合金丝的两边贴以绝缘薄纸，以免与试件直接接触。
两端用直径为0.1~0.2mm 的铜丝引出，L为标距，通常为1~100mm。
一般电阻应变片的电阻值为120Ω。
使用时，用特制的胶水将电阻片贴在试件的欲测部位，当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随着一起变形（伸长或缩短），因而使电阻
丝的电阻发生改变（增大或缩小）。
从物理学可知，长度为，直径为的金属电阻丝，其电阻值为
若使金属电阻丝产生拉伸（或压缩）变形，则金属丝的长度、横截面积和电阻率都将变化，金属丝电阻值的相应变化量由下式求得
其中又有
，
所以
将等式两边除以得
实验证明，在金属丝弹性范围内，是一常数，故令
（称为灵敏系数）
于是，我们得到
式中K称为电阻应变片的灵敏系数，它的数值与电阻丝的材料及绕线方式有关，一般K值在2.0左右。
2．温度变化对应变片的影响和温度补偿片粘贴在测点上的应变片，若周围环境温度变化时，其电阻值也将产生改变，原因有二：
（1）敏感栅电阻值随温度而改变
温度时，敏感栅的电阻值为
——温度在零度是敏感栅的电阻值
——敏感栅的电阻温度系数
当温度改变为时，应变片的阻值将改变
（2）应变片线膨胀系数和测点材料线膨胀系数不同使应变片电阻变化
当温度改变为时，应变片敏感栅的长度变化：测点材料的
长度变化：长度变化的差值：因为，，所以因此，实验过程中如果温度变化，则应变片电阻的变化量为
在常温应变测量中，常利用电桥原理，采用温度补偿片来消除温度变化的影响。
所谓温度补偿片是将一个与测量应变片相同（型号、电阻值和灵敏系数均相同）的应变片粘贴在与测点材料相同的小块上，实验时将该小块放在测点附近，使其温度与测点温度相同。
把温度补偿片接在电桥的BC臂上。
设电桥处于平衡
状态，即。
当环境温度变化时，由于粘贴在测点的应变片和补偿应
变片的条件相同，它们因温度变化所产生的变化完全相同，即。
容易看出，电桥仍然满足平衡条件。
即温度变化不会破坏电桥的平衡状态。
这就消除了温度变化对应变测量的影响。
3．应变仪（或称指示器）
由应变引起的电阻变化很小，输出的信号电压非常微小，必须加以放大，才能推动一般电表将信号显示出来。
这种接收电阻变化、放大和显示的仪器叫应变
仪。
应变仪的基本原理为一惠斯登电桥，如图1所示。
此电桥是以电阻、、、作四个桥臂，一对角线上接有电源U，另一对角线上就有输出电压。
电桥平衡时，桥臂上各电阻间的关系应满足，这时，。
此时可以把电桥看作开路状态，因而有：
当某一桥臂电阻值发生变化时，如电阻应变片的电阻值随被测试件变形
发生的变化，使电桥失去平衡（即），在桥臂输出端就产生一信号
电压，
通常实验时，电桥的桥臂电阻应变片，故上式可以简化为：
则电桥输出电压
如果电桥的另一桥臂电阻应变片发生变化，例如
随着被测试件的变形发生变化，同样也会使电桥失去平衡。
此时电桥输出的电压为：
同样，如果电桥的桥臂电阻或发生变化，电桥的输
出电压为
因此，我们知道了测得桥臂输出端的电压变化（亦即桥臂电阻变化），即得到应变值ε，而且，随着不同桥臂的电阻变化，使输出的电压改变符号。
假设四个桥臂上的电阻同时感受变形，电桥的输出电压
应变仪的读数则为
测量对角线上电压变化，即（亦即桥臂电阻变化）的方法有两种，一
种是直接把加以放大，然后由电流计指针的偏转指示出来，这种方法称为直接读数法。
另一种是零读数法，这种方法是在桥臂及之间，安有可调滑线电阻，当改变而破坏电桥平衡时，则可调节滑线电阻，使、之值重新
分配，仍使电桥平衡（），这样从调节后的电阻读数即可得到的改变值，故称零读数法。
然而，使用最广泛的还是双桥调零式电路，它综合上述两种
电桥的优点而构成，其方框图如图3所示。
由电阻、、、构成工作桥（即测量桥），其工作原理和直接读数电桥一样。
而由电阻、、、构成读数电桥，其原理和零读法电桥一样。
当工作电桥电阻由变形引起变化时，DB端将不平衡，有电压产生，这时可通过调节读数电桥的电位器使读数电桥失去平衡，在db端产生一方向相反但其大小等于的电压，这样输
入变压器T1的初级电压之和为0。
读数电桥电位器的变化即反映了的电阻变化。
一般静态电阻应变仪（如YJ—5，YJ—25）都采用这种双桥法。
4．测量电桥的常用接法
(1)半桥接法，单臂工作此时，电阻为工作片，电阻为补偿片，、为普通电阻。
(2)半桥接法，双臂工作此时，电阻、均为工作片，、为普通电阻。
(3)全桥接法，相对双臂工作此时，电阻、为工作片，电阻、为补偿
片。
(4)全桥接法，四臂工作此时，电阻、、、均为工作片。
(5)串联式接法所谓串联式接法，就是单个桥臂中的电阻由串联的工作片或补偿片组成。
前面的4种电桥接法均可采用此方法。
下面结合本室常用的YJ—25型电阻应变仪来说明其使用方法。
YJ—25型电阻应变仪，其面板图如下图所示(另参见前面板图和后面板图)。
操作步骤1.根据测量实际，选择全桥测量或半桥测量。
参见电桥盒面板图。
使用时，将贴在构件上的电阻应变片（也称工作片）接在电桥盒的1、2接线柱上作为桥臂，将温度补偿片接在2、3接线柱上。
1和5、3和7、4和
8接线柱分别用连接片短接起来，电桥盒内两个无感绕线电阻、就作为电
桥的另外两个桥臂（若需要全桥测量，则分别取下1和5、3和7、4和8之间的连接片，将四个电阻应变片分别接到1和2、2和3、3和4、4和1接线柱上。
若多点测量可接P20R—25型预调平衡箱）。
2．接通电源，按下电源开关。
3．按下“基零”开关，调节“基零”电位器，使显示为±0000。
4．按上“测量”开关，将“粗、细”开关置于“细”，调节“电阻平衡”电位器，使显示为±0000。
若无法调节到±0000，则按下“粗”，继续调节“电阻平衡”电位器，直至显示为±0000为止。
5．调节灵敏系数读盘，使其指示为“2.00”。
6．将后面板开关拨置“标定”档，调节“灵敏度”电位器，使标定值显示为-1000με（注：必须使用电桥盒）。
然后将开关拨置“电桥盒”档。
7．反复几次调节平衡（零点）和标定值度数（-1000με）。
8．调节灵敏系数读盘，使其指示与所用电阻应变片的K值相同。
9．将“基零、测量”开关置在“测量”位置，即可开始测量。
10．进行加载，试件发生变形，的阻值跟着变化，电桥失去平衡，读数窗即
显示所测应变的数值。
但应注意，如果加载前已有初读数，则应从所得读数中减去初读数，才是所测的真实应变值。
“—”表示压应变，“+”表示拉应变。
需
要指出，应变仪示窗所显示的数字是根据公式，将电阻改变量换算为应变值后表示的，其最小值为应变，对普通钢材而言，一个字相当于正应力
11．测量完毕后，卸载并关闭电源。
注意事项
1．电桥盒上的所有接线点必须牢固可靠，不可松动，否则将增加接触电阻。
通电前检查电源接线是否正常。
2．实验过程中，连接线要保持不动，否则会改变线间电容，影响测量精度。
3．换测点时，可将测量开关拨置“基零”位置。