动态电阻应变仪及调制解调原理

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勘误第5章模拟信号的调理与转换

第5章模拟信号的调理与转换测试系统的一个重要环节是信号的调理与转换。

被测物理量经传感器后的输出一般了抑制干扰噪声、提高信噪比和方便后续的传输和处理，往往需要对这些电信号调电桥是将电阻、电容和电感等参数或电流输出的一种测量电路。

电桥电路简单可靠，且具，被广泛用作仪器测量电路。

电桥可分为5.直流R 桥的一条对角线两端a 和c 接入直流电源b 和d 上输出电压y e ，该输出可直接驱动指示仪表，也可接直的出为电信号。

由于测量过程中不可避免地遭受各种干扰因素的影响，为作调理和转换。

本章主要讨论模拟信号常用的调理与转换环节，包括电桥、制与解调、滤波器、以及数/模与模/数转换。

5.1 电桥的变化转换为电压有很高的精度和灵敏度，因此按其采用的激励电源类型分为直流电桥和交流电桥；按其工作方式又零值法（平衡电桥）和偏值法（不平衡电桥）。

1.1 直流电桥电桥如图5.1所示，纯电阻1R 、2、3R 和4R组成电桥的四个桥臂，在电o e ，而另一对角线两端入后续放大电路。

流电桥的输出端后接输入阻抗较大仪表或放大电路时，可视为开路，其输为零，此时有电流o 112e I R R =+，o2e I R R =图5.1 直流电桥结构形式34+ 由此可得出b 、d 两端输出电压158()()14o o 12341324o1234b ad R R U e e R R R R R R R R eR R R R ⎛⎞=−=−⎜⎟++⎝⎠−++ （5-1y e 为零，即当电桥平衡时，应有y a e U =）由式（5-1）可知，要使输出电压式（5-2）为直流电桥平衡公式。

直流电桥的工作原理是：四个桥臂中的一个或数个桥臂的阻值变化而引电各桥臂的阻值，可使输出电压（或电流）仅直流电桥的优点是：采用稳定性高的直流电源作激励电源；电桥的输出e 是直流成入工频干扰较5.入b 、d 测量。

电桥平衡条件下，检流计G 的指示为零变化时，电桥不平衡，检流计G 的电流不为零。

XL2102系列动态电阻应变仪使用方法(秦皇岛协力科技)

XL2102系列动态电阻应变仪一、概述在研究结构或材料的应力时，不可避免的要使用到电阻应变仪。

电阻应变仪是测量结构及材料在载荷作用下变形的应力分析仪器。

使用应变仪将被测应变（一般几个微应变至几千微应变之间）转换成电阻率变化进行测量，最后用应变的标度显示出来。

应变仪按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。

其中静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。

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，测量应变频率范围10Hz以内的静载应变。

动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变,其工作频率一般在10kHz以下。

超动态电阻应变仪多应用于测量爆炸，高速冲击等瞬态应变测量,其工作频率一般在10kHz以上。

动静态电阻应变仪实质上还是一款静态应变仪，只是兼做较低频率的单点动态应变测量，测量应变一般是静态或频率在200Hz以内的动态应变。

二、电阻应变仪基本工作原理电阻应变片作为电阻应变仪使用的测量用敏感元件，本身就是一个电阻式传感器，以本身的电阻变化来反映需要测量的机械应变，然后通过应变仪以应变大小的电信号显示出来。

电阻应变仪的基本电路包括电桥电路、放大器、功率放大器、低通滤波器和稳压电源等电路。

应变仪的功能：1）将应变片引进的相对电阻变化准确的变成电信号；2）将电信号进行放大；3）将放大后的电信号按应变量显示或指示出来。

动态应变仪电路组成及使用以我公司生产的XL2102系列动态电阻应变仪中XL2102A 动态电阻应变仪为例进行介绍。

动态应变仪由测量电桥、标定电路、放大器、滤波器等基本电路组成。

三、XL2102A动态电阻应变仪介绍3.1 XL2102A动态应变仪性能特点XL 2102A型动态电阻应变仪采用MCU控制桥路自动平衡，调零精度高，重复性好，可实现零点永久保存；四档直流供桥电压，测量范围宽、频响高。

XL2102A型动态应变仪可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的应力分析。

动态应变测量原理及应用

动态应变测量原理及应用动态应变测量原理及应用动态应变测量是指在动态载荷作用下，测量物体内部应变变化的过程。

它广泛应用于精密机械、飞行器、车辆等领域，可以帮助工程师了解物体受力的情况，从而优化设计和提高安全性能。

本文将介绍动态应变测量的原理和应用。

一、动态应变测量原理动态应变测量原理可以归纳为以下三个方面：1. 应变传感器：应变传感器是一种能够检测物体变形的传感器。

在动态应变测量中，常使用的应变传感器有电阻片、应变片和光栅法应变仪等。

电阻片是一种基于电阻变化与应变成正比的传感器，常用于小应变范围内的测量；应变片是一种基于金属电阻材料的传感器，常用于高精度和高灵敏度的测量；光栅法应变仪是一种通过光学原理测量位移的传感器，可用于测量高频率和大变形的物体。

2. 信号处理：在应变传感器输出信号的基础上，需要进行信号放大、滤波、采样和数据处理等步骤。

信号放大可以将传感器输出的微小信号放大到可读范围内；滤波可以排除传感器输出的噪声干扰信号；采样可以对信号进行数字化处理；数据处理可以将采样的数据进行处理分析，提取有用信息。

3. 数据分析：对于动态应变测量数据，需要进行数据分析以提取有用信息。

分析方法包括频率分析、波形分析、时域分析和谱分析等。

频率分析可以将测量数据分解成不同频率的成分，进一步分析物体受力情况；波形分析可以分析物体受力的变化趋势；时域分析可以分析物体内部结构的应变分布情况；谱分析可以对原始信号进行分解和重构，提取有用信息。

二、动态应变测量应用动态应变测量广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域。

以下是动态应变测量的一些常见应用：1. 飞行器：动态应变测量可帮助工程师了解飞行器在高速飞行和大振幅飞行时的应变情况，从而分析飞行器受力情况，优化设计和提高安全性能。

2. 汽车：动态应变测量可用于汽车零部件的疲劳寿命测试，通过测量汽车零部件在路面不平和高速行驶等条件下的应变变化，研究其疲劳成因，寻找防止和延长疲劳寿命的方法。

XL2102系列动态电阻应变仪使用方法(秦皇岛协力科技)

XL2102系列动态电阻应变仪一、概述在研究结构或材料的应力时，不可避免的要使用到电阻应变仪。

电阻应变仪是测量结构及材料在载荷作用下变形的应力分析仪器。

使用应变仪将被测应变（一般几个微应变至几千微应变之间）转换成电阻率变化进行测量，最后用应变的标度显示出来。

应变仪按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。

其中静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。

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，测量应变频率范围10Hz以内的静载应变。

动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变,其工作频率一般在10kHz以下。

超动态电阻应变仪多应用于测量爆炸，高速冲击等瞬态应变测量,其工作频率一般在10kHz以上。

动静态电阻应变仪实质上还是一款静态应变仪，只是兼做较低频率的单点动态应变测量，测量应变一般是静态或频率在200Hz以内的动态应变。

电阻应变仪的基本电路包括电桥电路、放大器、功率放大器、低通滤波器和稳压电源等电路。

应变仪的功能：1）将应变片引进的相对电阻变化准确的变成电信号；2）将电信号进行放大；3）将放大后的电信号按应变量显示或指示出来。

动态应变仪电路组成及使用以我公司生产的XL2102系列动态电阻应变仪中XL2102A 动态电阻应变仪为例进行介绍。

动态应变仪由测量电桥、标定电路、放大器、滤波器等基本电路组成。

XL2102A型动态应变仪可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的应力分析。

动态电阻应变仪原理、检定及维护

动态电阻应变仪原理、检定及维护摘要：文章介绍了动态电阻应变仪工作原理及应用、阐述检定步骤，总结使用和维护注意事项。

关键词：动态电阻应变仪；原理；检定；维护1 动态电阻应变仪的原理及应用应变仪是测量结构及材料在荷载作用下变形的应力分析仪器。

如果配备相应的传感器，也可测量力、压力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量变化过程。

它是实验应力分析的可靠工具。

应变仪按其测量应变变化频率范围可分为静态应变仪和动态应变仪。

动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变，其工作频率一般在5千赫兹以下。

它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。

动态应变仪要与记录器配套使用，记录结果可直接反映被测应变信号的大小和变化。

常用动态应变仪有：江苏东华测试技术股份有限公司生产的dh5908g无线动态应变测试分析系统，日本生产的pcd-300动态应变仪，北京东方振动和噪声技术研究所生产的sa-4动态应变仪，日本生产的dra-107a动态数据采集仪，德国生产的cronos-pl2-dio动态应变仪。

动态应变仪应用实例有：飞机发动机涡轮转子叶片台架试验，用高温应变计测叶片动应力，模拟返回舱结构在起吊和运输过程中动应力测试，空调机管路动应力测试，铁路机车转向架构架动应力测试。

2 动态电阻应变仪的检定步骤由于电阻应变仪的广泛使用，对电阻应变仪进行定期校准或检定，以确保其测量结果的准确、可靠是十分必要的。

根据jjg 623-2005《电阻应变仪》检定规程，动态电阻应变仪后续检定需要检定外观和开关状态、示值误差、非线性误差、标定值误差、衰减误差、频响误差、低通滤波器滤波特性、零位漂移和示值稳定性等项目。

其检定一般步骤和方法如下：（1）按仪器说明书所规定的方法接线，预热，对应变仪外观和开关状态进行检查，然后将动态应变仪进行零位平衡和灵敏度调定。

（2）示值误差检定：若被检应变仪系统由“应变仪+数据采集器+计算机”组成，则需进行该项检定。

用标准模拟应变量校准器给出被检定点的标准应变值，从计算机上读取该应变读数值，计算被检应变仪系统示值误差。

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。

《电阻应变仪》课件

02
应变是指物体在外力作用下发生的形变，而电阻应变仪则是通过测量电阻的变化来间接测量应变。
电阻应变仪的原理
金属丝或应变片在受到外力作用时，会发生形变，从而导致其电阻值发生变化。
电阻应变仪通过测量这种电阻变化，并利用一定的转换关系，可以推算出物体的应变值。
电阻应变仪的应用
在结构健康监测中，电阻应变仪可以用于监测桥梁、大坝、高层建筑等大型结构的应变情况，及时发现潜在的结构安全隐患。
3
科研领域
在材料科学、生物医学等科研领域，电阻应变仪的应用将为科学研究提供更加精准的数据支持。
在振动测试中，电阻应变仪可以用于测量物体的振动位移、速度或加速度等参数。
电阻应变仪广泛应用于结构健康监测、压力测量、振动测试、材料力学等领域。
在压力测量中，电阻应变仪可以用于测量气体或液体的压力。
在材料力学中，电阻应变仪可以用于研究材料的力学性能，如弹性模量、泊松比等。
01
电阻应变仪的结构与功能
电阻应变片的原理与构造
电阻应变片
由敏感栅、基底、覆盖层和引线组成，用于将应变转换为电阻变化。
工作原理
当应变片受到外力作用时，敏感栅发生形变，导致电阻值发生变化，通过测量电路检测电阻变化即可得到应变值。
测量电路的工作原理
01
02
03
桥式电路
将应变片接入惠斯通电桥，通过调节电桥平衡，得到与应变值成正比的电压输出。
放大器
将电桥输出的微弱电压信号放大，便于后续的信号处理和显示。
模数转换器
将模拟的电压信号转换为数字信号，便于计算机处理和存储。
电阻应变仪的测量精度与误差分析
测量精度

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。

电阻应变片的工作原理和信号调理电路

（12）对于等臂电桥，即。则上式可以写成
（13）
由于，则（13）式可写成（14）
对于如图4（a）所示的半桥单臂电路，只有一只电阻产生的变化，得
（15）对于如图4（b）所示的半桥双臂电路，设产生正的变化，产生负的变化，且变化的绝对值相等，即，得
（16）即为半桥单臂电路的2倍。当，产生的的绝对值相等，符号相同时，为0。对于如图4（c）所示的全桥电路，设，产生正的变化，，产生负的变化，且的绝对值相等，即，产生正应变，，产生负应变，得
（18）桥臂阻抗若以指数形式表示，（18）式则可写成
（19）由复数相等的条件，故有
（20）
如图6所示，两臂由应变片组成，另两臂是应变仪中的精密无感电阻，考虑到应变片及线栅存在分布电容，所以两应变片可以看作由电阻和电容并联的阻抗组成（因为电感很小可忽略）。如在测量前对电桥分别同时进行电阻和电容的平衡调节，测量时又将连接导线固定，则电容的影响是很小的。对于半桥单臂电桥电路，输出电压与电阻变化关系为
（21）式中，为电源电压峰值，为电源角频率。
当试件受动态应力产生简谐变化应变时，设简谐应变为（22）
式中，，为简谐应变的瞬时值和最大值，为简谐应变的角频率。对于半桥单臂电桥电路，其输出电压为一调幅波，即（23）
当动、静态应变同时出现时，电桥的输出相当于静态应变和动态应变的叠加，即
（24）动态应变桥输出的调幅波是由振幅相等而频率分别为和的两个波叠加。而实际上应变的变化频率一般为非正弦波，其中含有不可忽视的高次谐波频率，为使电桥调制后不失真，载波（电源）频率应比应变信号频率大10倍左右。（3）相敏检波电路为了从电桥输出电压信号中得到试件受动态应力产生简谐变化的应变信息，即，只要把调幅波再次与原载波信号相乘进行同步解调，并通过低通滤波器滤除高频成份即可。图7为一种较为常用的环形桥式相敏检波电路，其工作原理如下：

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。

应变计原理

应变计原理
应变计是一种用来测量物体变形的仪器，它可以通过测量物体表面的微小变形来获取物体受力状态的信息。

应变计原理是基于材料的电阻随应变而发生变化的基本物理原理，利用应变计可以实现对物体受力状态的实时监测和分析，对于工程领域的结构健康监测、材料性能评估等方面具有重要意义。

应变计的原理基础是材料的电阻随应变而发生变化。

当材料受到外力作用时，会引起材料的微小变形，这种变形会导致材料电阻的变化。

应变计通过将金属丝或导电薄膜等材料粘贴在被测物体表面，当被测物体受力变形时，导电材料也会随之变形，从而导致电阻值的变化。

通过测量电阻值的变化，就可以间接地获取被测物体受力状态的信息。

应变计原理的核心是将物体的变形转化为电阻的变化，利用电阻变化来反映物体受力状态。

这种原理的应用非常广泛，可以用于汽车、航空航天、建筑结构等领域的结构健康监测和材料性能评估。

例如，在汽车领域，可以利用应变计来监测车身结构在行驶过程中的受力状态，及时发现结构的损伤和疲劳，从而及时进行维护和修复，保证汽车的安全性能。

在航空航天领域，应变计可以用于监测飞机机体的受力状态，及时发现结构的变形和疲劳，确保飞机的飞行安全。

在建筑领域，可以利用应变计来监测建筑结构的受力状态，及时发现结构的变形和裂纹，确保建筑的安全性能。

总之，应变计原理是一种基于材料电阻随应变而发生变化的物理原理，利用应变计可以实现对物体受力状态的实时监测和分析。

它在工程领域具有广泛的应用前景，可以用于结构健康监测、材料性能评估等方面，对于提高工程结构的安全性能和可靠性具有重要意义。

希望通过对应变计原理的深入理解和应用，可以为工程领域的发展和进步做出更大的贡献。

电阻应变计的工作原理

电阻应变计的工作原理电阻应变计是一种通过测量物体的电阻变化来量化物体应变的仪器。

其工作原理主要基于金属电阻的温度系数和拉伸变化。

电阻应变计通常由一条电阻材料，如金属线或者金属膜，组成。

当外力作用在该材料上时，它将发生形变，导致其电阻值发生变化。

根据欧姆定律，电阻值的变化将导致电流或电压的变化。

电阻应变计常见的两种形式是金属电阻片和电阻网格。

金属电阻片是薄片状的金属材料，其通常具有一个或多个细长的电阻材料线。

而电阻网格是由薄丝的网格状金属材料组成的。

在使用电阻应变计时，首先需要将其固定在要测量应变的物体上。

然后，在物体应变时，电阻应变计所处的位置也会发生变化，导致其电阻值发生变化。

当物体受到外力拉伸时，电阻应变计的电阻值会增加。

这是由于外力使得金属电阻材料发生形变，导致电阻材料的长度和横截面积发生变化。

根据电阻公式R = ρ×(L/A)，其中R 是电阻值，ρ是电阻材料的电阻率，L 是电阻材料的长度，A 是电阻材料的横截面积，可以得知，电阻值的变化是由长度和横截面积的变化导致的。

当物体受到外力压缩时，电阻应变计的电阻值会减小。

这是由于外力使得金属电阻材料发生形变，导致电阻材料的长度和横截面积发生变化。

电阻应变计的变化量可以通过测量电阻值的变化来获得。

一种常见的方式是使用电桥电路。

电桥电路通常由四个电阻组成，其中一个电阻是电阻应变计。

当电阻应变计的电阻值发生变化时，电桥电路会发生不平衡，这将导致一个输出电压。

通过测量输出电压的大小，可以计算出电阻应变计的变化量。

除了使用电桥电路外，还可以使用电流源和测量电压的方法来测量电阻应变计的变化量。

电流源提供一个已知电流，通过电阻应变计产生的电阻变化导致电压的变化。

通过测量这个电压的大小，可以获得电阻应变计的变化量。

总之，电阻应变计工作原理主要基于金属电阻材料的温度系数和拉伸变化。

通过测量电阻材料的电阻值变化，可以量化物体的应变。

电阻应变计在工程、材料科学和物理学领域中得到广泛应用，用于测量应力、压力、位移等物理量的变化。

电阻应变计的原理及使用

第2章电阻应变计的原理及使用2.1 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。

电阻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。

设一根金属电阻丝，其材料的电阻率为ρ，原始长度为L 。

不失一般性，假设其横截面是直径为D 的圆形，面积为A ，初始时该电阻丝的电阻值为R ：AL R ρ= （2-1）在外力作用下，电阻丝会产生变形。

假设电阻丝沿轴向伸长，其横向尺寸会相应缩小，横截面的半径减少导致横截面面积发生变化。

导线的横截面原面积为42D A π=，其相对变化为 L dL DdD A dA μ22−== （2-2）其中μ为金属丝材料的泊松比。

dL/L 为金属导线长度的相对变化，用应变表示，即：LdL =ε ( 2-3 ) 在电阻丝伸长的过程中所产生的电阻值的变化成为：(εμρ)ρρρ21++=−+=d A dA L dL d R dR （2-4）在式中，前一项是由金属丝变形后电阻率发生变化所引起的；后一项是由金属丝变形后几何尺寸发生变化所引起的。

电阻应变计测量原理pps-东南大学设备处

表面处理的最后一道工序是清洗。即用洁净棉纱
或脱脂棉球蘸丙酮或其它挥发性溶剂对贴片部位进行
反复擦洗，直至棉球上见不到污垢为止。
贴片
东南大学力学实验中心
贴片工艺随所用粘结剂不同而异，用502胶贴片的过程是，待清洗剂挥发后，先在贴片位置滴一点502胶，用应变计背面将胶水涂匀，然后用镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后，在应变计上垫一层聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指轻轻挤压出多余的胶水和气泡。待胶水初步固化后即可松开。
应变计及导线的防护
东南大学力学实验中心
应变计受潮会降低绝缘电阻和粘结强度，严重时会使敏感栅锈蚀；酸，碱及油类浸入甚至会改变基底和粘结剂的物理性能。为了防止大气中游离水分和雨水、露水的浸入，在特殊环境下防止酸、碱、油等杂质侵入，对已充分干燥、固化，并已焊好导线的应变计，应立即涂上防护层。常用室温防护剂有： 1．凡士林；2．蜂蜡；3．石蜡，炮油和松香混合物；4．环氧树脂
贴片质量检查
东南大学力学实验中心
贴片质量检查包括外观检查、电阻和绝缘电阻测量。外观检查主要观察贴片方位是否正确，应变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。测量电阻值可以检查有无断路、短路。绝缘电阻是最重要的受检指标。绝缘好坏取决于应变计的基底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电阻低。
• 虚拟仪器（Virtual Instrument简称VI）是计算机技术同仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，是对传统仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。虚拟仪器是继第一代仪器——模拟式仪表、第二代仪器——分立元件式仪表、第三代仪器——数字式仪表、第四代仪器——智能化仪器之后的新一代仪器。
数据分析处理功能
虚拟仪器充分利用了计算机的存储、运算功能，并通过软件实现对输入信号数据的分析处理。处理内容包括进行数字信号处理＼数字滤波统计处理、数值计算与分析等。虚拟仪器比传统仪器以及以微处理器为核心的智能仪器有更强大的数据分析处理功能。测量结果的表达虚拟仪器充分利用计算机资源如内存、显示器等，对测量结果数据的表达与输出有多种方式，这也是传统仪器远不能及的。例如，虚拟仪器可以实现： • 通过总线网络进行数据传输；

电阻应变计的原理及使用

形的有效长度
丝绕式
箔式应变片:
光刻腐蚀工艺 :用厚为0.003～ 0.01mm的康铜或镍铬箔片，涂以底胶，利用光刻技术腐蚀成栅状，再焊上引出线涂上复盖层。
尺度准确,线条均匀,灵敏系数/电阻值离散性低
丝栅面积扁而平,横向效应小,粘结面积大, 粘结牢靠,散热性好,可准确稳定传递变形; 减小零点漂移
9）然后立即涂上防护层（硅橡胶或者凡士林或者914环氧树脂或者石蜡）
2.3 应变片的工作特性
（一）电阻丝的应变效应
定义：
（W.Thomas）金属丝（大部分）受到拉伸（或缩短）时，电阻值会增大（或减小），这种电阻值随变形发生变化的物理现象------电阻应变效应
规律
：在一定的变形范围内电阻值的相对变化（电阻变化率）与其长度的相对变化（应变）之间保持线性关系，而且对拉压应变是一样：
可用不同的导体材料制成应变片，目前主要有金属电阻应变片和半导体应变片两类。
大部分金属合金丝的灵敏系数(2--4)。
2.5 应变片的工作特性：
应变片的灵敏系数：单向应力，轴向应变
片的电阻变化与轴向应变之比。
机械滞后：对贴应变片的试件反复加载，其特性曲线不重合。
蠕变：恒定力；应变－时间的变化零点漂移：不受力，恒定温度，应变－时
普通级：教学精密级：高精度传感器和精密测试高精密级
2.6 粘贴应变片工艺：
粘贴工艺: 1）用砂布或打磨机打磨，除去油漆和锈迹
，形成光滑而又不是抛得很光的表面。 2）用侵有溶剂（丙酮）的纱布或脱脂棉
擦洗，除去油脂痕迹。 3）用碱性溶液处理表面，使表面对粘合
剂有适当得的化学亲和力。 4）在试件上标出应变片粘贴位置（划线
与成近似线

电阻应变测量的原理

电阻应变测量的原理
电阻应变测量的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变情况。

当物体受到外力作用时，其形状和尺寸会发生变化，从而导致电阻发生变化。

常用的电阻应变测量方法有四线法和两线法。

在四线法中，通过在物体上粘贴应变片，使其与物体一起受力，并测量应变片上的电阻值，从而得到物体的应变情况。

四线法可以排除导线电阻的影响，提高测量的精确度。

在两线法中，直接测量物体上的电阻值，但由于导线电阻会对测量结果造成一定影响，所以精确度相对较低。

在进行电阻应变测量时，需要使用一个称为应变计的装置，其中包含了一个电阻片，当物体受到应变作用时，电阻片的电阻值会发生变化，通过测量电阻片上的电阻值的变化，可以得到物体的应变情况。

电阻应变测量常用于工程领域的应变测试，例如材料的拉伸和压缩实验、桥梁的结构监测等。

通过测量电阻的变化，可以得到物体的应变情况，从而评估物体的性能和结构的安全性。

电阻应变仪等测试仪器使用及电路原理

实验七电阻应变仪等测试仪器使用及电路原理一、YJ-25型静态电阻应变仪电阻应变仪型号繁多，常用的有静态电阻应变仪，如YJ-16，YJ-25,7V14C 型，静动态电阻应变仪YJD-1型，动态应变仪YD-15型，以及数字式应变仪，遥测应变仪等，现以YJ-25为例作一介绍。

YJ-25静态电阻应变仪采用了大规模集成电路，数码显示和长导线补偿技术。

具有精度高，稳定性好，可靠性高，抗干扰能力强，体积小，重量轻，使用和维修方便等特点。

1．结构原理（1）该仪器主要特点是将放大后的信号经A/D 转换器变成数码显示，读数方便准确，其原理框图见图7-1。

图7-1 应变仪原理框图（2）仪器结构，前面板如图7-2。

包括：电源开关、粗细调节、基零测量按钮及灵敏系数、电阻平衡、基零平衡调节旋钮和读数显示屏。

后面板如图7-3所示。

包括：标定、电桥盒、转换器；灵敏度调节旋钮及电源输入插口、预调箱插口、保险丝等。

图7-2 前面板示意图图7-3 后面板示意图2．操作步骤（1）接线：联接电源，应变仪及电桥盒的各接线。

将与工作片和补偿片相联的导线接入电桥盒。

根据测量的需要，电桥盒的接线有半桥及全桥联接两种。

半桥联接：电桥盒（图7-4）上的1，2，3，4分别相当于电桥的A 、B 、C 、D 四个接线柱。

R 3，R 4为电桥盒内的两个120Ω无感线绕电阻作为内半桥。

将接线柱1和5，3和7，4和8分别短接，在1、2之间接工作片R 1，2、3之间接补偿片R 2，即为半桥单点测量接线。

见图7-4（a ）。

全桥联接：将电桥盒1和5，3和7，4和8之间的短接片全部取下。

分别在（1、2），（2、3），（3、4），（4、1）之间接应变片。

即为全桥联接见图7-4（b ）。

（a ）（b ）图7-4 电桥盒示意图多点测量时应变片的导线接入P20R-25型预调平衡箱，并将预调平衡与应变仪联在一起，后面板上的开关拨到预调箱档上。

（2）标定：调整灵敏系数，使指示值K 对在2.00上，在仪器标定后，再对至与应变片灵敏系数相同的数值上。

电阻应变测量原理及方法

目录电阻应变测量原理及方法 (2)1. 概述 (2)2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (2)2.1 电阻应变片的工作原理 (2)2.2 电阻应变片的构造 (4)2.3 电阻应变片的分类 (4)3. 电阻应变片的工作特性及标定 (6)3.1 电阻应变片的工作特性 (6)3.2 电阻应变片工作特性的标定 (10)4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (12)4.1 电阻应变片的选择 (12)4.2 电阻应变片的安装 (13)4.3 电阻应变片的防护 (14)5. 电阻应变片的测量电路 (14)5.1 直流电桥 (15)5.2 电桥的平衡 (17)5.3 测量电桥的基本特性 (18)5.4 测量电桥的连接与测量灵敏度 (19)6. 电阻应变仪 (24)6.1 静态电阻应变仪 (24)6.2 测量通道的切换 (26)6.3 公共补偿接线方法 (27)7. 应变-应力换算关系 (28)7.1 单向应力状态 (28)7.2 已知主应力方向的二向应力状态 (29)7.3 未知主应力方向的二向应力状态 (29)8. 测量电桥的应用 (31)8.1 拉压应变的测定 (31)8.2 弯曲应变的测定 (34)8.3 弯曲切应力的测定 (35)8.4 扭转切应力的测定 (36)8.5 内力分量的测定 (37)电阻应变测量原理及方法1. 概述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。