应变测试方法

应变测试方法

实验应变分析-主要的测试方法电测法包括电阻、电容、电感测试法

电阻法较常用，具有高灵敏度和精度。因是电信号测量，易于实现数字化、自动化；可用于不同环境下的测量；成本低廉。缺点是只能点测量固定方

向应变，不能全域测量。光测法-包括光弹性、全息干涉、激光散斑干涉、云纹法等光弹性法应用广泛，是利用偏振光通过具有双折射效应的透明受

力模型从而获得干涉条纹图，可观察全域应力分布情况；快速测定应力集

中系数；内外部边界应力测量。但周期长、成本高。机械测试法-利用引

伸仪测定试件变形需经过放大。有杠杆式和齿轮式两种。

电阻应变片的发展与应用-电阻应变片测量技术起源于19世纪。-

1856年，汤姆逊对金属丝进行了拉伸试验，发现金属丝的应变和电阻的

变化有一定的函数关系；之后，人们利用惠斯登电桥来精确地测量电阻的

变化。-1938年，E·西门斯(E.Simmon)和A·鲁(A.Rue),制出了第一批实

用的纸基丝绕形式电阻应变片。-40年代，出现了可调节的由测量电桥和

放大器组成的电阻应变仪，使电阻应变测量技术在工程技术和科学实验领

域内获得广泛的应用。

-1953年.P·杰克逊利用光刻技术，首次制成了箔式应变片，随着微

光刻技术的进展，这种应变计的栅长可短至0.178mm-1954年.史密斯发现

半导体材料具有的压阻效应。为了克服直流放大器信息的漂移和线性精度

度差等缺点，传统的电阻应变仪都采用交流放大器.以载波放大方式传递

信号.这种仪器的性能稳定，其精度能满足一般的测试要求，但它的工作

频率受载波频率的限制，而且存在电容,电感影响，测量精度等问题。-1957年，W.P.Maon,等研制出半导体应变片，其灵敏系数比金属丝应变片

高50倍，现已用于不同环境、条件下各种类型的电阻应变片，还有用于

测量残余应力和应力集中等的特殊应变片-60年代，出现了采用直流放大

器的电阻应变仪。

近来，朝着数字化、自动化方向发展，现已有数字式测量动、静态数

据采集处理系统。目前，各种不同规格、不同品种的电阻应变片已有二万

多种-恒定的载荷或短时稳定的载荷的测量，称为静态测量；-对载荷在

2-1200Hz范围内变化的测量，称为动态测量。-不同的工作温度对电阻应

变片和导线等有不同的要求，一般将应变测量按工作温度分为五个区段：

常温应变测量：30一60C0中温应变测量：60一300C0高温应变测

量：>300C0低温应变测量：-30一-l00C0超低温应变测量：<-l00C0 -电阻测量技术可分为静态应变测量和动态应变测量两类。

测量的基本概念线

性度-要求输入与输出的关系是线性；灵敏度-输出的变化量与输入变

化量的比值；滞后现象-输入量增、减时，输出量不同，出明显滞后现象；灵敏度与分辨率-当输入量由零增大时，能够测量到的最小值称为灵敏度；零飘与温飘-输入量不变，环境温度不变，输出量随时间变化成为零飘；

外界温度变化所引起的变化成为温飘；

电阻测量应变原理及方法

电阻应变片测量技术-是用电阻应变片测量构件的表面应变，在根据

应力-应变关系式，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。测

试过程：被测部件应变片显示记录测量电路放大线路

惠斯登电桥

电阻应变片测量应变

电阻应变片应变片的工作原理因绝大部分金属丝受到拉伸或缩短时，

电阻值会增大(或减小),这种电阻值随形变发生变化的现象，叫做电阻应

变效应.电阻应变片就是基于金属导体的电阻应变效应制成的。

LRA

电阻应变片当电阻丝受到拉伸、压缩时有下式存在

dRddLdARLAD'(1)DdA2()22A

dLLdAD'A

电阻应变片dRd(12)RdRdK12R

dRKRK称为单根金属丝应变灵敏系数。可见二者存在线性关系。

常有电阻应变片的灵敏系数

电阻应变片

电阻应变片的构造电阻值下限：单用一根金属丝作为敏感元件来测量

应变，在理论上是可能的。然而，为了防止电源超载，并使金属丝中电流

所产生的热量不过大，金属丝的电阻值不能太小，对金属丝的阻值绐定一

个下限：约为100比如：若用直径为0.025mm、电阻为1000/m的金属丝

制造一个100的应变计，就要求单根丝长为100mm。应变测量时，往往要

求测量构件表面一点处的应变。把电阻丝做成栅状，直接粘贴于构件表面，就能使电阻丝长度问题及应变片安装问题得到解决。

电阻应变片的构造电阻应变片主要由敏感栅、基底、引线、粘结剂和

覆盖层五部分组成。

电阻应变片的构造

电阻应变片性能参数应变片电阻在无受力及室温测定下的电阻值。通常：120;250;300;500;1000灵敏系数轴向受力，应变片电阻值的变化与沿轴向应变的比值。

dRK/R

电阻应变片性能参数

K-是反映电阻应变片对构件表面单位应变所产生的电阻相对变化量。它的大小主要取决于敏感栅材料的灵敏系数K,但两者又不相等。原因:1.由于横栅的存在，使制成敏感栅之后的灵敏系数小于丝材的灵敏系数,差别的大小与敏感栅的结构形式和几何尺寸有关。2.试件表

面的变形是通过基底和粘结剂传递给敏感栅的,电阻丝横界面的几何不均匀等的影响。

电阻应变片的构造