应变测试技术概述及发展
先进测试技术及发展趋势
先进测试技术及其发展趋势摘要:先进测试技术与仪器对于现代制造系统的发展具有重要支撑作用.在分析现代制造系统与先进测试技术同步发展特征的基础上，探讨现代制造系统与先进测试技术相互关系和协同发展的问题。
针对先进测试技术的研究要紧紧围绕现代制造业的发展需要，分析论述了先进测试技术领域的一些值得关注、重点研究和应用的技术发展方向。
关键词:现代制造系统先进测试技术发展趋势1 绪论制造业进入21世纪以来，面临着如何增强企业间的合作能力，缩短产品上市时间，提高产品质量和生产效率,提高企业对市场需求的应变能力和综合竞争能力的问题。
用信息技术来提升、改造我国的传统制造业，实施制造业信息化工程，推动制造企业实施数字化设计与制造集成,是机械制造业面临的一项紧迫任务。
制造业信息化工程实施对先进测试技术的需要更为迫切。
因此,采用先进信息化数字测试技术和产品来迅速提升机械制造业水平,是当前一个重要的发展方向。
作为现代制造系统运行质量保证体系中数据信息的获取、分析和评定环节，先进测试技术和精密量具量仪是现代加工技术与装备的眼睛，成为现代制造系统不可或缺的重要组成部分.目前，先进检测技术有机集成到机械学科和先进制造中，为现代制造系统提供高效率、高精度和高质量的保证。
该文针对当前制造业信息化工程技术、高档数控加工等现代制造系统应用的实际情况，分析论述现代制造技术与先进测试技术的协同发展的问题。
通过讨论先进测试技术现状、需求与特征，分析论述了现代制造系统中的精密测试、在线检测、数字化测试、计算机视觉测试、三坐标测试机等技术和应用发展概况，目的是围绕现代制造业的发展需要,提出了先进测试技术领域的一些值得关注和重点研究的问题。
2 现代制造与先进测试技术现代制造系统是在吸收和发展机械、电子、信息、材料、能源及现代管理技术成果的基础上,综合应用于产品设计、制造、检验、管理、服务等产品生命周期的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产模式,取得理想的技术和经济效果的综合化系统，也可以说现代制造系统就是一种信息系统。
应变测试技术
圆环 平均直径。
A或B处的应变：
54Fd 100bh2E
力作用点相对挠度：y 18Fd3 1000EJ
式中，J—惯性矩。 最低自振频率：
f
0
10.72 2πd 2
EJ
A
式中，A—圆环截面积。
应变片电测技术具有以下优点： ①非线性小，电阻的变化同应变成线性关系。 ②应变片尺寸小（我国的应变片栅长最小达
0.178mm），重量轻（一般为0.1~0.2g），惯 性 小，频率响应好，可测0-500kHz的动态应 变。 ③测量范围广，一般测量范围为10~10-10量级的 应变。 ④误差小，整个测量系统的误差可控制在1%以内。 ⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。
悬臂梁为具有一个固定端，另一端处于自由状 态的弹性元件 。
等截面梁
悬臂梁 等强度梁
（1）等截面梁
图8-2 等截面梁
作用力F与梁上某一位置处的应变关系可用下式表
示：
x
6F(l x) Ebh2
式中，εx—距支点x处的应变值； l—梁的长度；
x—梁上某一位置距支点的距离；
E—梁材料的弹性模量；
b—梁的宽度；
Sn ↑→K ↓→fn↓ fn ↑→K ↑→Sn↓
弹性敏感元件材料选择：
弹性敏感元件在传感器中直接参与变换和测量， 要求弹性元件的材料需保证具有良好的弹性特性， 足够的精度及稳定性，在长期使用中温度稳定性要 好。
基本要求有： 1）弹性滞后要小； 2）弹性模量的温度系数要小； 3）线膨胀系数要小且稳定； 4）弹性极限和强度极限要高； 5）具有良好的稳定性和耐腐蚀性； 6）具有良好的机械加工和热处理性能。
当α=0时，力F在轴向产生的应力和应变为
F A
电测应变法的原理及应用
电测应变法的原理及应用1. 介绍电测应变法是一种非接触式应变测量技术，通过测量物体表面产生的电场变化来评估物体的应变状态。
本文将介绍电测应变法的原理及其在各个领域的应用。
2. 原理电测应变法基于电场对物体表面应变的敏感性。
当物体发生应变时，其表面形貌和电场分布会发生变化。
这种变化可以通过测量电容值或电势差来捕捉。
电测应变法可以通过以下步骤来实现应变的测量：1.电极安装：在待测物体的表面上安装电极，电极通常由导电性材料制成，如金属片或导电涂层。
2.电势测量：将电极与测量设备连接，通过测量电势差来确定物体表面电场变化。
这可以通过使用描点电极或传感器来实现。
3.数据处理：将测得的电势差转换为应变值。
这通常需要进行一些数学处理，如校准和线性化。
3. 应用3.1 结构工程电测应变法在结构工程中具有广泛的应用。
它可以用于监测桥梁、建筑物和其他结构的变形和变化。
通过将电极安装在结构表面，可以实时测量结构受力情况，并检测潜在的结构问题，如应变集中和疲劳破坏。
3.2 材料研究电测应变法也被广泛应用于材料研究领域。
在材料力学和材料性能测试中，电测应变法可以提供细微的变形测量，从而评估材料的强度、刚度和可靠性。
这对于开发新材料和改进现有材料的性能非常重要。
3.3 生物医学电测应变法在生物医学领域也有一些应用。
例如，它可以用于测量人体肌肉的变形和应变，对于评估运动和康复训练的效果很有帮助。
此外，电测应变法还可以用于监测人体器官的蠕动和变形，从而帮助了解器官的功能和运动方式。
3.4 汽车工程在汽车工程中，电测应变法被广泛应用于车身结构的优化和安全性评估。
通过安装电极在车身表面，可以测量不同部分的应变，从而优化设计并评估车身在碰撞等情况下的性能。
3.5 航空航天电测应变法在航空航天领域也有重要的应用。
它可以用于监测航空发动机的叶片变形和应变，从而评估叶片受力和疲劳破坏情况。
此外，电测应变法还可以用于监测飞行器和太空探测器的结构变形，对于确保飞行器的安全和可靠性非常重要。
高应变低应变(讲课)课件
未来，高应变与低应变检测技术将进一步与其他学科交叉融合，如物理学、化学、生物学 等。这种跨学科的融合将为检测技术的发展带来更多新的思路和方法。
绿色环保
随着环保意识的不断提高，高应变与低应变检测技术将更加注重绿色环保。例如，通过采 用低能耗的传感器和信号处理技术，降低检测过程中的能耗和排放，实现绿色环保的检测 方式。
高应变检测技术在工程中的应用案例
桥梁检测
高应变检测技术用于检 测桥梁结构的完整性， 评估桥梁的承载能力和
安全性。
建筑结构检测
高应变检测技术用于检 测高层建筑、大跨度结 构等大型建筑结构的稳
定性。
隧道工程检测
高应变检测技术用于隧 道工程的施工监控和安
全性评估。
桩基检测
高应变检测技术用于检 测桩基的承载能力和完 整性，确保桩基的安全
高应变与低应变检测技术的比较
适用范围
高应变检测技术适用于大型结构物、桩基和地下连续墙等 深基础工程的检测，而低应变检测技术适用于小型结构物 、浅基础和地面土体的检测。
测试精度
高应变检测技术能够获得更准确的土体动态响应和波速等 参数，测试精度较高，而低应变检测技术测试精度相对较 低。
测试成本
高应变检测技术需要使用重锤或爆炸等大型设备，测试成 本较高，而低应变检测技术使用小型设备和低成本材料， 测试成本较低。
优点
低应变检测技术具有无损、快速、简 便、经济等优点，可在不破坏桩身结 构的情况下对大量桩基进行检测，且 检测结果较为准确可靠。
缺点
低应变检测技术对桩身阻抗变化较为 敏感，对于一些阻抗变化较小的缺陷 可能无法准确判断；同时，该技术对 桩顶条件要求较高，需要平整、干净 且与传感器耦合良好。
第三章 应变测量技术
第三章电测法电测法的应用特别广泛，涉及到许多领域。
在实验应力分析、断裂力学、静、动态试验、宇航工程中都有广泛的用途。
在桥梁结构试验中最常用的是电阻应变测试技术。
1938年，由E.Similton和A.Ruge等人首次制造出了丝绕式电阻应变片，57年出现了半导体应变片，至今各种规格的应变片已有二万多种。
1856年，W.Thomson在铺设海底电缆时发现了电缆随海水深度不同而变化，通过近一步对铁丝和铜丝近行拉伸试验，得到了三个结论：1．铜丝和铁丝的应变与其电阻的变化成涵数关系；2．铜丝和铁丝的应变对其电阻的变化有不同的灵敏度；3．铜丝和铁丝由于应变而产生的电阻变化可用惠斯通电桥测量。
这些结论是现代电测法的理论基础，他指出了应变可以转换成电阻的变化，从而使用电学方法测量应变成为可能。
电测法的优点：1．精度高，1%；2．分辨率高，可测出10-6，即1με，对钢只有0.2MPa的应力；（分辨率：可检测出的被测量的最小值。
灵敏度：输出量的变化值与相应被测量的变化值之比）。
3．测量范围广，可达23%；4．尺寸小（最小的0.2mm），可满足应力梯度较大的应变测量；尺寸小另一个重要意义在于当前某些工程结构(如船体、桥梁、飞机、桁架等)进行全面的应力分析时，往往要测量数十点甚至数百点的应力，电阻片很容易大量粘贴使用。
对于结构十分紧凑以至其他测量仪表(如杠杆引伸仪)根本无法安装的情况下，电测法就能发挥很大的作用，可以用来测量局部应力。
5. 质量小，便于安装，不会干绕构件的应力状态；这是一个突出的优点。
它使得电测不仅可以作静态应力的测量，而且可以在动态应力分析方面发挥独特作用。
对一系列重要的动力学参数(如加速度、振幅、频率等)能够比较精确地进行实验研究。
6．频率响应好，响应时间约为10-7s；在高频动应变（冲击力及爆炸压力等）测量中具有很好的动态响应。
7．可以在高温（800～1000℃）、低温（-100～-70℃)、高压(上万个大气压)、高速旋转(几千转／min～几万转／min)、核幅射等特殊条件下成功的使用；8．输出电信号，易于实现测量数字化和自动化，即适合于现场测量，也可以进行遥测，还可以制成各种传感器，可以作力，液压，位移，转角，速度及加速度等参量的测量，是一种使用方便、适用性强、比较完备的测试手段。
第四章 电阻应变测量技术
图1 条状半导体应变片
图2 体型半导体应变片
图3 薄膜型和扩散型半导体应变片
半导体应变片优点 （1）灵敏系数大，比一般应变片大几十倍，能 处理微小信号，可以省掉放大器，使应变测量 系统简化； （2）横向效应几乎为零； （3）机械滞后和体积小； （4）频率响应高，频带宽。 缺点 电阻值和灵敏系数热稳定性差。
（5）
定时，它只是 µ 的函数。
k 0 为金属材料对应变的敏感系数，当材料确
式（5）说明，电阻的变化与应变是成正比的。
二、电阻应变片的构造 电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组 成。其构造如图所示：
敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。 作用：将ε ⇒ ∆R R 栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的 距离，一般为0.2~100mm。 栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。 应变片轴线：敏感栅纵栅的中心线。
第四章 电阻应变测量技术
4.1 概述 4.2 电阻应变片 4.3 应变测量电路 4.4 应变应力测量 4.5 应变仪
4.1 概述
1、电阻应变测量的基本原理 用电阻应变片作为传感元件，将应变片粘贴或安 置在构件表面，随着构件的变形，应变片敏感栅 也相应变形，将被测对象表面指定点的应变转换 成电阻变化。电阻应变仪将电阻变化转换成电压 （或电流）信号，经放大器放大后由指示仪表显 示或记录仪记录，也可以输出到计算机进行数据 处理，并显示或打印出来。
60 Ω 、 Ω 、 120 200 Ω 、 350 Ω 、 1000 Ω 等系列，最常用的是 R = 120Ω
出厂时，厂家给出每包应变片电阻的平均值，单 个阻值与平均阻值的最大偏差。
（二）灵敏系数（K） 在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化∆R R 与试件表面沿应变片轴线方向的应变 ε 之比值， 称为应变片的灵敏系数，即：
电测技术概述及应变片
7、应变计的绝缘电阻 、
影响：零漂 影响： 提高方法： 提高方法：选用绝缘性能的基应变极限：相对误差不超一定数值（ 应变极限：相对误差不超一定数值（10%）时的 ） 真实应变值。 真实应变值。 决定因素： 决定因素： a、粘结剂和基底材料传递应变的性能； 、粘结剂和基底材料传递应变的性能； b、引线与敏感栅焊点的布置形式； 、引线与敏感栅焊点的布置形式； c、应变计的安装质量； 、应变计的安装质量； d、工作温度。 、工作温度。
3. 处理方法：预加卸载 处理方法： 4. 标定：相邻两次载荷为零时的应变差最大值。 标定：相邻两次载荷为零时的应变差最大值。
X
5、应变计的漂移及其标定 、
1. 零漂：无输入时输出随时间的偏离量。 零漂：无输入时输出随时间的偏离量。 产生原因： 产生原因：工作电流引起的温度变化导致 2. 蠕变：承受恒定机械应变下输出随时间变化产 蠕变： 生的偏离量。 生的偏离量。 产生原因： 产生原因：零漂和胶层滑移 3. 零漂和蠕变的标定： 零漂和蠕变的标定： 在恒温、恒载（应变） 在恒温、恒载（应变）下记录输出 ~时间 时间 关系，确定变化规律。 关系，确定变化规律。
4. 温漂：输出随温度变化产生的偏离量。 温漂：输出随温度变化产生的偏离量。 a、热输出：无应变输入时温度变化引起的应变输出。 、热输出：无应变输入时温度变化引起的应变输出。 产生原因：敏感栅材料的电阻温度系数变化； 产生原因：敏感栅材料的电阻温度系数变化； 不同材料的热胀系数差异。 不同材料的热胀系数差异。 标定： 温度关系。 标定：在无荷载下记录升温过程的输出 ~温度关系。 温度关系 b、热滞后：升温和降温热输出之间的差值。 、热滞后：升温和降温热输出之间的差值。 标定： 温度关系。 标定：在升降温过程连续记录的输出 ~温度关系。 温度关系
高应变检测
高应变检测高应变检测是一种重要的技术，广泛应用于工程、材料科学以及生物医学领域。
它通过测量物体在受力下的变形程度，来评估物体的强度和稳定性。
本文将介绍高应变检测的原理、应用领域、相关技术和发展前景。
高应变检测的原理是基于物体受力导致的形变，利用适当的传感器进行测量。
传感器可以是电阻应变计、光纤光栅、电容应变计等。
这些传感器的工作原理各不相同，但都可以通过测量物体表面或内部的形变情况，来判断物体的应变程度。
高应变检测在工程领域有着广泛的应用。
例如，结构工程师可以利用高应变检测来评估建筑物、桥梁和其他结构的安全性能。
通过在关键部位安装传感器，可以实时监测物体的应变情况，并及时采取措施，以防止结构的破坏和崩溃。
此外，高应变检测也在材料科学领域中扮演重要角色。
材料科学家可以通过测量材料的应变程度，来评估材料的弹性、硬度和韧性等特性。
这对于合金、陶瓷、塑料等材料的研究和应用具有重要意义，有助于优化材料的性能和开发新材料。
在生物医学领域，高应变检测也发挥着重要作用。
例如，医生可以利用高应变检测来监测人体内部的血管应变，从而评估血管的健康状况。
这对于心血管疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。
与高应变检测相关的技术也在不断发展。
例如，现代传感器技术的进步，使得高应变检测更加精确和灵敏。
同时，计算机技术的快速发展，使得高应变检测的数据处理和分析更加方便和高效。
未来，高应变检测有着广阔的发展前景。
随着科学技术的不断进步，高应变检测将在更多领域中得到应用。
例如，在航天领域，高应变检测可以用于评估航天器在发射和运行过程中的结构安全性。
在汽车工业中，高应变检测可以用于评估汽车的碰撞安全性能。
在体育领域，高应变检测可以用于评估运动员的受力情况，从而预防运动损伤。
总之，高应变检测是一项重要的技术，已经广泛应用于工程、材料科学和生物医学领域。
它通过测量物体受力导致的变形情况，来评估物体的强度和稳定性。
未来，高应变检测有着广阔的发展前景，将在更多领域中发挥重要作用。
电阻应变测试系统的发展和应用技术
振动应变测试技术交流研讨会电阻应变测试系统的发展和应用技术中国仪器仪表学会振动与应变测试专业主任委员同济大学土木工程学院结构与防灾研究所李炳生高级工程师（教授级）摘要：本文首先就电阻应变原理、传感器的设计、电阻应变测试系统三个发展阶段，然后介绍了电阻应变测试系统的应用技术和如何提高它的测试精度。
关键词：电阻应变测试系统、电阻应变电桥、虚拟零点、计量测试、无线传输数据采集系统、网络设计、柔性测试。
一、概述自从三十年代以来，人们利用某种金属丝材当受力后，将会产生电阻应变效应，再通过应变电桥原理（即惠斯登电桥），把非电量的电阻量转换成电量（电压或电流），再通过专用的电量放大、显示、测试或记录分析，人们把这种应变测试方法统称为“电阻应变测试法”。
根据被测件受到应变频率的变化速率，可分为静态、准静态、动态和超动态等应变的测试，利用电阻应变原理，可研制成可测试力、压力（拉压力）、位移、转角、速度和加速度等等，不同量程和精度要求的传感器，从而使电阻应变测试比电容（C）应变计法、电感（L）应变计法、振弦（f）应变计法和机械应变计法具有独特的优点，从而在我国的结构试验和实验应力分析中起着主导作用，它已经在航空航天、兵器工业、土木建筑、桥梁隧道、铁路交通等等的科研、教学和生产中起着举足轻重的作用！我国，在电阻应变测试系统的发展和应用中也经历过一个从无到有，从小到大，由模拟式到数字式，发展到由计算机及其丰富的软件，操作功能齐全的应变测试系统，从而实现了国产化、自动化（含数据采集和分析），多品种，高性能的电阻应变测试系统应用到各个领域之中，促进和确保了电阻应变测试系统向多功能、高精度、高稳定性和高可靠性的柔性测试技术及无线网络设计方向发展。
本文首先从电阻应变原理，应变式传感器的设计，再到电阻应变测试系统发展的三个阶段，然后介绍了电阻应变测试系统的应用技术和如何提高它的测试精度，来与国内从事电阻应变测试的同行共同讨论和探讨！二、电阻应变测试系统的主要组成及工作原理电阻应变测试是各项各业中进行结构试验和实验应力分析中最常用的方法之一，它凭借着经过严密安装在被测试件或不同弹性体上的电阻应变计，将非电量如应变、压力、温度、位移、转角、扭矩、速度和加速度等参数转换成电阻变化，并通过电阻应变电桥及数采测试系统和计算机及其控制软件，使其变为电压、电流或电功率的输出，人们把它通称为“电阻应变测试系统”，其组成的“电阻应变测试系统”，参见图1所示图1 电阻应变测试系统组成框图1、电阻应变测试的主要优缺点1）、电阻应变测试的主要优点⑴.在额定范围内应变线性好，测试精度高，应变分辨率高，如0.2～1 。
应变测拉伸-概述说明以及解释
应变测拉伸-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在材料力学领域，应变测量是一项十分重要的技术。
应变是描述物体形变的指标，能够帮助我们理解材料在受力过程中的性能和行为。
测量和分析材料的应变可以帮助工程师和科学家设计更可靠和安全的结构以及优化材料的性能。
应变测量的主要方法有多种，包括光电传感器、钢尺和应变片等。
光电传感器通过光学原理来测量物体形变造成的光强变化，从而得出应变值。
钢尺则通过刻度测量物体的形变位移，并将其转化为应变值。
而应变片则是一种常用的电阻式传感器，通过应变导致的电阻变化来测量应变。
在应变测量的实际应用中，拉伸实验是一种常见的方法。
通过在材料上施加拉力，可以产生应变并测量其变化。
拉伸实验可以帮助我们理解材料的强度、刚度和塑性变形等特性。
总而言之，应变测量是一项关键的技术，它可以帮助我们更好地认识材料的性能和行为。
通过采用不同的应变测量方法和实验方案，我们能够获得丰富的应变数据，从而为材料的设计和使用提供准确的参考依据。
对于工程师、科学家和研究人员而言，应变测量是不可或缺的工具，有助于推动材料科学与工程的发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文将按照以下结构组织和呈现相关信息：引言、正文和结论。
每个部分的具体内容如下：1. 引言引言部分将提供一个概述，概述整个文章的主题和目的。
首先，将介绍应变测量的重要性和应用领域。
接下来，将介绍本文的结构和目的，以帮助读者理解本文的内容。
2. 正文2.1 应变测量方法在正文部分，将介绍应变测量的常用方法。
首先，将介绍传统的应变测量方法，例如电阻应变计和光栅应变计等。
然后，将详细介绍近年来发展起来的新型应变测量方法，例如激光测变形法和计算机视觉方法等。
每种方法将包括原理、优缺点和适用范围等方面的内容。
2.2 拉伸实验在正文的第二部分，将介绍拉伸实验的基本原理和步骤。
首先，将介绍拉伸实验的设备和材料，包括拉力机和试样材料等。
然后，将详细描述拉伸实验的步骤，涉及到试样的准备、加载和数据采集等方面。
桥梁荷载测试方案应变测量技术的应用
桥梁荷载测试方案应变测量技术的应用随着交通运输的不断发展和城市建设的日益完善，桥梁作为重要的交通设施承担着越来越重的荷载。
为了确保桥梁的安全性和稳定性，荷载测试成为一项关键而必要的工作。
应变测量技术作为桥梁荷载测试方案中常用的手段，发挥着重要的作用。
一、应变测量技术在桥梁荷载测试中的基本原理和方法应变测量技术是通过安装在桥梁结构上的应变片或者拉力计来实现对荷载的测量。
应变片是一种特殊的电阻应变片，能够根据施加在其上的外力大小而产生电阻变化。
而拉力计则是一种能测量拉力或压力大小的测力传感器。
通过测量应变片或拉力计上的电阻或电信号变化，可以获得施加在桥梁上的荷载大小信息。
应变测量技术的基本方法包括：按物理位置分布的方法、按应变分布规律分析的方法、按振动特性分析的方法以及按荷载响应规律分析的方法等。
不同的桥梁荷载测试方案会采用不同的方法或者结合多种方法来实现准确的荷载测量。
二、应变测量技术在桥梁荷载测试中的优势应变测量技术在桥梁荷载测试中具有以下优势：1. 高精度：应变测量技术具有高精度的特点，能够准确地测量桥梁结构受到的荷载大小，为桥梁的设计和维护提供重要的参考数据。
2. 实时性：应变测量技术能够实时地监测桥梁结构受到的荷载变化情况，及时发现异常现象并采取相应的措施，保障桥梁的安全性和稳定性。
3. 非破坏性：应变测量技术是一种非破坏性测试方法，不需要对桥梁结构进行大规模的改动或拆迁，减少了对桥梁的损害和对交通的干扰。
4. 经济性：应变测量技术的设备和材料相对较为简单，成本相对较低，使得桥梁荷载测试成为可行和经济的选择。
三、应变测量技术在桥梁荷载测试方案中的应用案例下面以某桥梁荷载测试方案中的应变测量技术应用为例进行说明。
该方案使用了分布应变测试方法，通过在桥墩、桥梁主梁和桥面板等关键部位安装应变片，实现了对桥梁结构受荷载时的应变分布进行测量。
通过应变值与荷载大小的相关性研究，确定了桥梁结构在不同荷载下的应变规律。
丝绕式和短接式应变片_概述及解释说明
丝绕式和短接式应变片概述及解释说明1. 引言1.1 概述在工程应用中，应变片是一种常用的测量工具，通过对物体的应变进行检测和测量。
丝绕式应变片和短接式应变片作为两种主要的应变片类型，有着广泛的应用领域和不同的特点。
1.2 文章结构本文将首先对丝绕式应变片进行介绍，包括其原理、制作工艺以及应用领域。
然后对短接式应变片进行详细解释，包括其原理、制作工艺以及应用领域。
接下来我们将比较和对比这两种类型的应变片，从灵敏度与精度比较、安装和使用便利性比较以及抗干扰能力比较三个方面进行分析。
最后，在结论部分总结丝绕式和短接式应变片各自的特点与应用情况，并给出选择建议和展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍丝绕式和短接式应变片这两种常见的测量工具，帮助读者更好地了解它们的原理、制作工艺以及各自在不同领域中的实际应用情况。
通过比较和对比分析，读者可以更好地选择适合自己需求的应变片类型，并为今后的工程实践提供参考。
此外，本文也希望能为应变片技术的发展提供一些展望和启示，推动应变片技术在各个领域中的创新与应用。
2. 丝绕式应变片2.1 原理丝绕式应变片是一种用于测量物体应变的传感器。
它采用了金属导线（通常是铜、镍或合金）细长丝绕成螺旋形，并与测量对象连接。
当物体受到外力作用或发生应变时，丝绕式应变片中的导线会拉伸或压缩，导致电阻值发生相应的变化。
通过测量电阻值的改变，可以确定物体所受的应变情况。
2.2 制作工艺制作丝绕式应变片的主要工艺包括以下几个步骤：首先选择合适材料并烘烤预处理以消除内部残余应力；然后将金属导线按照设计要求进行弯曲和切割；接下来，将导线固定在支撑结构上，并保持稳定的位置；最后，通过特殊工艺使导线稳固地固定在支撑结构上，并确保其具有足够高的精度和灵敏度。
2.3 应用领域丝绕式应变片广泛应用于实验室和工业领域中对物体力学性能进行测量的场合。
它们可以用于测量结构件、机械零部件、车辆组件等的应变情况，以评估其强度、刚度和可靠性。
应变测试方法课件
应变测试方法包括静态应变测试、动态应变测试、高温应变测试等，根据测试目的 和要求选择合适的测试方法。
应变测试的应用场景
机械制造领域
在机械制造领域中，应变测试被 广泛应用于结构设计和优化中， 通过测试结构在不同载荷下的性
02
基于光学纤维的应变效应
数字散斑相关方法的工作原理
03
按测试原理分类
01
声学应变测试法
02
基于声波的传播特性
03
应变仪的工作原理
按测试目的分类
静态应变测试方法
01
02
用于测定材料在静载荷作用下的应变特性
用于结构强度和稳定性分析
03
04
动态应变测试方法
用于测定材料在动态载荷作用下的应变特 性
05
开始测试
按照设定的参数进行应变测试，观察并记录测试过程中的数据变化 。
保证测试过程的稳定性
确保在整个测试过程中，加载条件保持稳定，避免突然的冲击或震 动对测试结果产生影响。
分析测试结果
01
02
03
整理数据
将测试过程中记录的数据 进行整理，提的材料和应力/ 应变范围，对得到的应变 曲线进行分析。
预测结构或材料的失效模式
通过模拟各种工况下的受力情况，可以预测结构 或材料的失效模式，从而采取相应的措施加以改 进。
优化结构或材料的设计
通过测试不同设计方案的结构或材料性能，可以 优化其设计，提高其性能和可靠性。
应变测试的基本原理
应变测试的基本原理是通过测量结构或材料在受到外力作用时的变形量，推算出其 应力分布和强度。
应变测试原理
应变测试原理应变测试是一种用来测量物体在受力作用下产生的形变的测试方法。
在工程领域中，应变测试被广泛应用于材料性能评估、结构健康监测、产品设计优化等方面。
了解应变测试的原理对于工程技术人员来说至关重要，因此本文将对应变测试的原理进行详细介绍。
首先，应变测试的原理基于胡克定律，即应变与应力成正比。
当外力作用于物体时，物体内部会产生应变，而应变与外力的大小成正比。
通过测量物体在受力作用下的应变，可以间接地推断出物体所受的应力大小，从而对物体的性能进行评估。
其次，应变测试的原理还涉及到应变测量的方法。
常见的应变测量方法包括电阻应变片法、光栅应变测量法、应变片法等。
其中，电阻应变片法是应变测试中最常用的方法之一。
它利用电阻应变片的电阻值随应变而发生变化的特性，通过测量电阻值的变化来间接测量物体的应变。
光栅应变测量法则是利用光栅干涉的原理，通过测量光栅干涉条纹的位移来获取物体的应变信息。
这些方法都是基于物体在受力作用下产生的微小形变来进行测量的。
另外，应变测试的原理还涉及到应变测量的精度和灵敏度。
在实际工程应用中，对于不同材料和结构，需要选择合适的应变测量方法和仪器设备，以确保测量结果的准确性和可靠性。
同时，还需要考虑测量环境的影响，如温度、湿度等因素对应变测试的影响，以保证测试结果的准确性。
最后，应变测试的原理还包括数据分析和结果解读。
通过对应变测试数据的分析，可以得到物体在受力作用下的应变分布情况，进而推断出物体的应力分布情况。
这对于评估材料的性能、分析结构的受力情况具有重要意义。
同时，还需要结合工程实际，对测试结果进行合理的解读和应用，以指导工程设计和实际应用。
综上所述，应变测试的原理涉及到胡克定律、应变测量方法、测量精度和灵敏度、数据分析和结果解读等方面。
了解应变测试的原理对于工程技术人员来说至关重要，可以帮助他们更好地应用应变测试技术，提高工程设计和实际应用的效率和可靠性。
希望本文对于读者理解应变测试的原理有所帮助。
应力应变测量
实验步骤与操作流程
准备实验材料和设备，选 择适当的应变计和压力计。
将试样安装到试验机上， 调整试验机的初始状态。
将材料加工成标准试样， 进行温度和环境预处理。
进行实验，记录实验数据， 包括应力、应变、温度等。
数据处理与分析
01
数据清洗
去除异常值和缺失值，确保数据质 量。
统计分析
使用适当的统计方法分析数据，提 取有意义的信息。
04
应力应变测量实验设计与实 施
实验目的与要求
01 掌握应力应变测量的基本原理和方法。
02
了解材料的力学性能和应力应变曲线。
03
分析不同材料在不同条件下的应力应变行 为。
04
评估材料的强度、塑性和韧性等性能指标。
实验材料与设备
材料
不同种类和规格的金属、塑料、橡胶 等材料。
设备
万能材料试验机、应变计、压力计、 温度计、支架等。
03
应力应变测量的方法与技术
电阻应变片法
总结词
电阻应变片法是一种常用的应力应变测量方法，通过测量金属丝电阻的变化来推 算应变。
详细描述
电阻应变片由敏感栅等组成，当金属丝受到外力作用时，其电阻值会发生变化， 通过测量电阻的变化量，可以推算出金属丝的应变。该方法具有测量范围广、精 度高、稳定性好等优点，广泛应用于各种工程领域。
03
02
数据转换
将原始数据转换为更易于分析的格 式或变量。
结果可视化
使用图表、图像等形式展示分析结 果，便于理解和解释。
04
05
应力应变测量在工程中的应 用
结构健康监测
结构健康监测是利用应力应变 测量技术对工程结构进行实时 监测，以评估结构的健康状况
应变片测试原理及在实际工程中的应用
应变片测试原理及在实际工程中的应用引言：应变片是一种用于测量物体应变的传感器，被广泛应用于实际工程中。
本文将介绍应变片的测试原理以及其在不同领域的应用，旨在帮助读者更好地理解应变片的工作原理和实际应用。
一、应变片测试原理应变片是一种基于电阻式应变测量原理的传感器。
它利用金属电阻的变化来测量物体在受力作用下的应变情况。
具体而言，应变片是由金属箔片制成的，其在受到应变时，会发生微小的形变，导致应变片上的电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以计算出物体所受到的应变大小。
二、应变片在实际工程中的应用1. 结构工程领域：应变片被广泛应用于结构工程中，用于监测桥梁、建筑物等结构的变形情况。
通过将应变片粘贴在结构的关键部位，可以实时测量结构的应变情况，为结构的安全评估和维护提供重要数据支持。
2. 汽车工程领域：应变片在汽车工程中的应用也非常广泛。
例如，在汽车制动系统的测试中，可以将应变片安装在制动盘上，通过测量制动盘受力时的应变情况，评估制动系统的性能和稳定性。
3. 航空航天领域：应变片在航空航天领域中的应用尤为重要。
它可以用于飞机机翼的结构分析和疲劳寿命评估，通过测量机翼受力时的应变情况，判断机翼的结构是否处于安全状态，避免结构疲劳引发的事故。
4. 石油化工领域：在石油化工领域，应变片被广泛应用于储罐和管道等设备的监测和安全评估。
通过将应变片安装在设备的关键部位，可以实时监测设备的应变情况，及时发现并处理潜在的安全隐患。
5. 医疗领域：应变片在医疗领域的应用也非常丰富。
例如，在人体运动分析中，可以将应变片粘贴在肌肉或骨骼上，通过测量应变片受力时的应变情况，评估人体运动的力量和平衡性，对康复训练和运动性能提升起到重要作用。
结论：应变片作为一种重要的传感器，通过测量物体的应变情况，为工程领域提供了重要的数据支持。
它在结构工程、汽车工程、航空航天、石油化工和医疗等领域都有广泛的应用。
随着科技的不断发展，应变片的性能和精度也在不断提升，为实际工程的应变测量提供了更高效、更可靠的解决方案。
应变测试技术
目录第1章应变测试概况 (1)第2章应变测试的原理 (3)2.1 应力与应变的关系 (3)2.2 电阻应变片的构造 (8)2.3 应变片的工作原理 (10)第3章主要设备及配套器材 (11)3.1 电阻应变片 (11)3.2 电阻应变仪 (17)3.3 应变测试系统 (17)第4章应变测试的工艺要点 (18)4.1 应变片的选型 (18)4.2 选择粘贴应变片用胶黏剂 (19)4.3 应变片的粘贴 (20)第5章应变测试的应用 (22)5.1 运动构件的应变测量 (22)5.2 高(低)温条件下应变测量 (26)第6章应变测试方法的特点及适用范围 (28)参考文献 (30)第1章应变测试概况应变测试是当各种机械或者结构物有外力作用时，通过它来获得各部分发生的应变大小、应力状态和最大应力所在位置和大小，以此判断各部件的尺寸、形状和使用的材料是否合适，从而达到安全、价廉和经济的设计。
另外，应变测试可以估计断裂负荷，并能进行断裂预测而不需要损坏部件材料，因此它是无损检测的一个重要领域。
电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。
该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。
电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。
这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1-1所示。
测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。
图1-1 用电阻应变片测量应变的第2章应变测试的原理2.1 应力与应变的关系2.1.1 应力的种类应力是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。
线应变定义-概述说明以及解释
线应变定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述线应变是材料在受力作用下发生的变形量与原始长度之比。
在工程领域中，线应变是一个重要的物理量，它可以帮助工程师们分析材料的变形和性能，在设计和制造过程中起到至关重要的作用。
本文将围绕线应变的概念、计算方法和应用领域展开讨论。
通过深入探讨线应变的相关知识，读者可以更好地理解材料的变形特性，为工程实践提供有力支持。
同时，本文还将展望线应变在未来的发展方向，为相关领域的研究者提供一定的参考和启示。
1.2 文章结构本文主要包括三个部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，我们将对线应变的概念进行概述，并说明本文的目的和文章结构。
在正文部分，我们将详细介绍线应变的概念，计算方法以及应用领域。
最后，在结论部分，我们将对本文进行总结，展望线应变在未来的发展方向，并给出我们的结论。
通过这样的结构，希望能够全面深入地探讨线应变这一重要概念。
1.3 目的目的部分内容:本文旨在深入探讨线应变的定义，并介绍其计算方法和应用领域。
通过对线应变概念的详细阐述，读者将能够更加全面地理解这一物理量在工程和材料科学领域的重要性和应用价值。
同时，本文也旨在为读者提供一份系统的介绍，使他们能够更好地掌握线应变的相关知识，并在实际工程应用中取得更好的效果。
通过对线应变的理解和掌握，读者将能够对材料的变形行为有更深入的了解，为工程设计和材料研究提供有力的支持。
2.正文2.1 线应变的概念线应变，也称为轴向应变，是材料在受到拉伸或压缩作用时产生的应变。
在力学中，应变是描述物体形变程度的物理量，而线应变则特指材料在沿着其长度方向发生的变形情况。
在材料受力的情况下，由于受力而导致材料内部发生形变，这种形变可通过线应变来描述。
线应变的定义是单位长度内的长度变化量与原始长度的比值，通常用ε表示。
线应变有正负之分，当材料受到拉伸作用时，线应变为正值，表示材料的长度增加；当材料受到压缩作用时，线应变为负值，表示材料的长度缩短。
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目录1.前言 (2)2．正文 (3)2.1应变测试技术概述 (3)2.1.1应变量测的原理. (3)2.1.2应变量测的方法 (3)2.1.3.应用`最广泛的电阻应变计的构造，性能及使用技术。
(3)2.1.4应变量测技术中的温度补偿技术 (6)2.1.5．应变测点的布置技术 (6)2.2应变测试技术的发展 (6)2.2.1.我国近年来应变测试技术的发展 (6)2.2.2．浅谈对应变测试技术的展望 (7)3.结束语 (8)4.参考文献 (8)应变测试技术概述及发展100607224 许嘉琳南京林业大学土木工程学院摘要：大多数的试验与检测中都要用到应变测试技术。
应变测试技术简单说来就是用应变计测出试件在一定长度范围内的长度变化，再由长度变化和应变的关系求出应变值。
电阻应变计是最主要的一种应变计，测点的选择，应变片的粘贴，以及温度补偿技术是应变计使用技术的重要组成部分。
近年来应变测试技术有了很大发展，与虚拟技术的结合将使它拥有更广阔的前景。
关键词：应变量测技术，概述内容，电阻应变计，使用技术，发展与前景。
Title: The simple present and development of strain measurementtechnologyAbstract: Most experiments and tests have to use strain measurement technology. To put itsimply, strain measurement technology is using strain gauges to measure length changes within a certain distance, and then get strain values by relationships in length changes and strain. Resistant strain gauge is the most important strain gauge. It’s using technology includes choosing measuring points, pasting strain gauges , and the temperature compensation technology. Recent years , strain measuring technology developed quickly .It will have a more broad prospect combined with the virtual technology.Key words:strain measurement technology; simple present; resistant strain gauge; using technology; development and prospect.1.前言在土木工程结构试验中,试件作为一个系统,所受到的外部作用(如力,位移,温度等)是系统的输入数据,试件的反应,如应变,应力,裂缝,位移,速度,加速度等是系统的输出数据.通过对输入与输出数据的量测,采集和分析处理,可以了解试件系统的分析特性,从而对结构的性能作出定量的评价.为了采集到准确可靠的数据,应该采用正确的量测方法,选用可靠的量测仪器设备.应变量测是结构试验量测中最重要的内容,掌握应变测试技术,了解构件的应力分布情况,特别是结构控制截面处应变的最大值及应力分布,对于建立强度计算理论或验证设计是否合理,计算方法是否正确等,都有重要的意义.2．正文2.1应变测试技术概述2.1.1应变量测的原理.结构在外力作用下,内部产生应力,不同部位的应力值是评定结构工作状态的重要指标,也是建立结构理论的重要依据.直接测定构件截面的应力值目前还没有较好的方法,一般的方法是先测定应变,而后通过应力应变的关系测定应力.应变的量测,通常是在预定的标准长度范围内,量测长度变化增量的平均值,由应变和长度的关系求得应变,这就是应变测量的原理.所以,应变的量侧实际上是量测标距和变化增量.标准长度原则上应尽量小,特别是对于应力梯度较大的结构和应力集中的测点.但对某些非均质材料组成的结构,应有适当的范围.一般要求应变计标距不小于20cm.对于钢材等均质材料，应变计标距可取小一些。
2.1.2应变量测的方法测试结构应变应力的方法很多，常用到的应变传感器有电阻式应变计，振弦式应变计，近年来光纤应变计技术得到了发展，在结构测试中也有了一定的应用。
电阻应变计能将工程构件上的应变，即尺寸变化转换成为电阻变化的变换器（又称电阻应变片），简称为应变计。
振弦式应变计是一种用振弦来进行测量的应变传感器，其最大的优点是传感器结构简单，工作可靠，输出信号为标准的频率信号，所有非常方便计算机处理或代手段的电路调理。
2.1.3.应用`最广泛的电阻应变计的构造，性能及使用技术。
电阻应变计的工作原理电阻应变计习惯称为电阻应变片, 简称应变计或应变片. 出现于第二次世界大战结束的前后,已经有六十多年的历史。
电阻应变计的应用范围十分广泛,适用的结构包括航空,航天器,原子能反应堆,桥梁,道路,大坝以及各种机械设备,建筑物等;适用的材料包括钢铁,铝,木材,塑料,玻璃,土石,复合材料等各种金属及非金属材料.并且,它不仅适用于室内实验,模型实验,还可以在现场对实际结构或部件进行测量,这些特点是任何一种传感元件或传感器所不能比拟的. 另外, 它在对结构和设备的安全监测方面也有广泛的应用前景.电子应变计是一种用途广泛的高精度力学量传感元件,其基本任务就是把构件表面的变形量转变为电信号,输入相关的仪器仪表进行分析.在自然界中,除超导外的所有物体都有电阻,不同的物体导电能力不同.物体电阻的大小与物体的材料性能和几何形状有关,电阻应变计正是利用了导体电阻的这一特点.电阻应变计的最主要组成部分是敏感栅.敏感栅可以看成为一根电阻丝,其材料性能和几何形状的改变会引起栅丝的阻值变化.将电阻应变计安装在构件表面，构件在受载荷后表面产生的微小变形（伸长或缩短），会使应变计的敏感栅随之变形,应变计的电阻就发生变化,其变化率和安装应变计处构件的应变ε成比例。
测出此电阻的变化，即可按公式算出构件表面的应变，以及相应的应力。
敏感栅的栅长一般为0.2～100毫米，电阻为60～1000欧（最常用的为120欧和350欧），测量范围为几微应变至数万微应变（με，1微应变=10-6毫米／毫米）。
电阻应变计的结构电阻应变计主要由敏感栅,基底,覆盖层及引出线所组成,敏感栅用粘合剂粘在基底和覆盖层之间.一种丝绕式应变计的典型结构如下图所示. 敏感栅是用合金丝或合金箔制成的栅.它能将被测构件表面的应变转换为电阻相对变化.由于它非常灵敏,故称为敏感栅.它由纵栅与横栅两部分组成,纵栅的中心线称为应变计的轴线.敏感栅的尺寸用栅长 L(横栅为圆弧形时,指两端圆弧内侧之间的距离;横栅为直线形时,则为两端横栅内侧之间的距离)和栅宽 B(在与纵轴垂直的方向上,敏感栅外侧之间的距离)表示,栅长尺寸一般为 0.2~100 毫米。
敏感栅示意图如下图所示。
电阻应变片的结构敏感栅的尺寸电阻应变计的使用技术电阻应变量测作为电测方法，具有许多优点，但是应严格按照要求操作使用，才能发挥其优点，否则将适得其反。
（1）应变计粘贴技术应变计是传感原件，粘贴的质量好坏对量测数据影响很大，粘贴技术要求十分严格。
要求测点基底平整，清洁，干燥，粘结基底的电绝缘性，化学稳定性及工艺性能良好，粘贴强度高，温湿度影响小。
粘贴的具体步骤如下：1）应变片检查分选，其中包括外观检查和阻值检查。
外观检查借助放大镜肉眼检查，电阻应变片无气泡，霉斑，锈点，栅极应平直，整齐，均匀。
阻值检查用万用电表检查，用单臂电桥测量电阻值并分组，要求无短路或断路。
2）测点处理。
测点检查，检查测点处表面情况，测点应平整，无缺陷，无裂缝。
打磨，用砂皮或磨光机打磨，要使表面平整，无锈，无浮浆，并不使截面减少。
接下来清洗，用棉花蘸丙酮或酒精清洗，要求棉花干擦时无污染物.3）应变计粘贴。
首先进行胶打底，用环氧树脂打底，要求胶层厚度0.05~0.1mm，硬化后用砂皮磨平。
接下来进行测线定位，用铅笔等在测点上画出纵横中心线，要求纵线要与应变方向一致。
然后上胶，用镊子夹应变计引出线，在背面上一层薄胶，测点也涂上薄胶，将片对准放上，要求测点上十字中心线与应变计上的标志应对应。
挤压，在应变计上盖一小片玻璃纸，用手指沿一个方向滚压，挤出多余胶水，要求胶层应尽量薄，并注意应变计位置不滑动。
最后加压，快干胶粘贴，用手指轻压一到两分钟，其他则适当方法加压一到两小时。
要求胶层应尽量薄，并注意应变计位置不滑动.4）固化处理。
首先自然干燥，在室温十五摄氏度以上，湿度百分之六十以下一到两天，使胶强度达到要求。
如果气温低，湿度大，则在自然干燥12小时后用人工加温（红外线灯照射或电吹风），加热温度不超过50摄氏度，受热应均匀。
5）粘贴质量检查，包括外观检查，阻值检查，绝缘度检查。
外观检查应借助放大镜肉眼检查，确定应变计无气泡，粘贴牢固，方位准确。
阻值检查，用万用电表检查应变计，要求无短路和断路，用单臂电桥量应变计阻值，要求电阻值应与粘贴前基本相同。
绝缘度检查，用兆欧表检查应变计与试件绝缘度，一般量测应在50兆欧以上，恶劣环境或长期观测应大于500兆欧。
6）导线连接。
应变计引出线底下贴胶布或胶纸，保证引出线不与试件形成短路。
固定点设置，用胶固定端子或用胶布固定电线，保证电线轻微拉动时，引出线不断。
导线焊接，用电烙铁把引出线与导线焊接，焊点应圆滑，丰满无虚焊等。
7）防潮防护，，根据环境条件，贴片检查合格接线后，加防潮防护处理。
防护一般用胶类防潮剂浇注或加布带绑扎。
2.1.4应变量测技术中的温度补偿技术粘贴在试件测点上的应变片所反映的应变值，除了试件受力的变形外，通常还包括试件与应变片受影响而产生的变形和由于试件材料与应变片的温度膨胀系数不同而产生的变形等。
结构试验中常采用温度补偿方法加以消除。
常用的消除温度影响的方法有两种：温度补偿应变片法。
选一个与试件材质相同的温度补偿块，用以试件工作应变片及相同的工艺粘贴，量测时放在试件同一温度场中，用同样导线连接在工作臂上。
根据电桥邻臂输出相减的原理，达到温度效应所产生的应变得以消除的目的。
这个粘贴在温度补偿块上，只发生温度效应的应变片称为温度补偿片，这种方法称为温度补偿应变片法。
应变片温度互补偿法。
某些检测结构或构件，存在着机械应变值相同，但应变符号相反。
比例关系已知，温度条件又相同的2个或4个测点，可以将这些应变片按照符号不同，分别接在相应的邻臂上，这样在等臂的条件下，既都是工作应变片，又互为补偿。