检测技术基础3周-应变片共61页文档
检测技术_应变片变压器
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。
描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。
电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。
三、实验器材主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
图2-1 应变式传感器安装示意图如图2-1，将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，应变式传感器（电子秤传感器）已安装在应变传感器实验模板上。
传感器左下角应变片为R1，右下角为R2，右上角为R3，左上角为R4。
当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小。
如图2-2，应变传感器实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片。
没有文字标记的5 个电阻是空的，其中4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设的。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4 和加热器上。
可用万用表进行测量判别，常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。
四、实验步骤1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。
图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图2、放大器输出调零:将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。
第06章--应变片测试技术基础123
应变片按断面形状可分:
丝状（圆断面）:用电阻丝绕制成一定形状,上下覆
盖基底制成的.叫应变丝片.
箔状（扁断面）:用5～10μm厚的箔材料在基底材
料上经过光刻腐蚀后制成的.叫应变箔片.
应变片按敏感栅丝材质不同可分:
金属栅丝应变片
半导体栅丝应变片
几种常见的电阻应变片:
1.单轴电阻丝片
2.单轴常规箔片 3.单轴半导体应变片 4.剪切力片(扭矩片) 5.直角三轴片(直角应变片) 6.压力片 7.裂纹探测片 此外还有测大变形的单轴位移片(测水泥变形);测应力集中的应 变片;测量薄壳的弯曲应力以及薄膜中面应力的双层弯曲片. 测温、测疲劳、测残余应力等应变片.
19 %
b l
0
（6-12） 时， 0
0 . 28
b 4 l
若 5 b l
52 %
24 %
若
b 10 l
第三节 应变片灵敏系数测定
一、 应变片灵敏系数 Ks
应变片灵敏系数Ks是由制造厂在单向应力状态
下的梁上测定的（又称标定），一般采用等弯矩梁 或等强度（应力）梁进行测定。测定时，将应变片 粘贴在梁的等应力区。 利用千分表测出梁的挠度，或通过已知大小的
即dundi??所示其总输出电或写成6331dbr?didii?dudidbur?若电桥电阻都相同那么n个并联电桥的因此因此1dbr?dbnr634undudi?图610电桥串联图610电桥并联第六节电阻应变仪电阻应变仪是配合电阻应变片用来测量应变的仪器静态电阻应变仪动态电阻应变仪超动态电超动态电阻应变仪应变仪按用途可分为应变仪直流供桥电阻应变仪应变仪按供桥电源性质可分为交流供桥电阻应变仪一静态电阻应变仪静态电阻应变仪工作原理测量桥放大器放大器检波器检波器显示器显示器读数桥振荡器电源二动态电阻应变仪动态电阻应变仪工作原理测量桥放大器放大器检波器检波器滤波器滤波器显示器显示器标定桥振荡器功放级电源动态应变仪并联电阻法标定法动态应变仪一般采用并联电阻法标定标定时将电阻并联在第四臂若并联在第三臂将输出负值这时第四臂电阻将减少减少量为4r?4r?244444sssrrrrrrrr?????电桥输出电压为若以第四臂并联?模拟第一臂应变这时第一dauu4414srrr?srm?臂应变使电压输出为mdauu4smk?因此得4skr一般应变仪的标定电阻不可能太多在求标定电阻m?41srr?4ssrkr与应变关系时令120200这时的应变表示为4rsks?60sr因此得到如下关系
关于应变片测试的初步试验方案1
关于应变片测试的初步实验方案目录实验概述应变式电阻传感器是以电阻应变片为传感元件的传感器。
自1865年应变效应被发现，1963年第一个电阻应变片问世以来，它已经成为应用最广泛，技术最成熟的一种传感器。
应变式电阻传感器具有以下特点：精度高；测量范围广；体积小，重量轻；动态响应快，频响特性好；性能稳定可靠，使用寿命长。
电阻应变片是一种能将被测试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件。
而测量线路则进一步将电阻的变化再转换成电压或电流的变化，以便显示或记录被测非电量的大小。
这就要求在实际测量中应变片灵敏度K 保持恒定，不仅在弹性范围内保持常数，而且在进入塑性变形范围时也基本保持常数，因此深入分析应变片测量误差尤为重要。
实验目的1.探讨应变片测试系统对整个测试过程的误差2.探讨环境温度对测试结果的影响3.研究粘贴剂对测量产生的影响4.研究横向误差对测试的影响实验设备静态电阻应变仪 放大器 常温用应变片 502粘结剂 数据处理器 等强度测试梁一套。
实验原理200X300h =11.65375bD 1D 3D 4D 2图2－１实验装置图实验装置如图2－1，梁的厚h=11.65mm 、宽b （X ）=X/9 ， 在X=200mm 和X=300mm 处梁的上下表面沿对称轴方向粘贴了四片电阻应变片Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4。
电阻片阻值：120Ω ，灵敏度系数：2.12，电阻片长：5mm 。
通过对同一试件的不同条件下进行分组实验，得出不同的实验数据，将不同组的数据进行对比，对对比结果进行分析。
⑴电阻应变片测量原理目前常用的箔式电阻应变片是用0.003~0.01mm 高阻抗镍铜箔材经化学腐蚀等工序制成电阻箔栅，然后焊接引出线，涂上绝缘胶粘固到塑料基膜上。
使用时，只须把基膜面用特制胶水牢固粘贴到构件的测点处。
这样当构件受力变形时电阻应变片亦随之变形，则电阻应变片的电阻值将发生改变。
其特性关系为： ΔR/R 0∕ΔL/L 0=K即是说，应变片电阻的改变率与长度的改变率的比为一常数K ，而长度的改变率ΔL/L 0=ε。
应变片的粘贴和测试
05
应变片粘贴和测试的常 见问题及解决方案
粘贴不牢固
总结词
应变片粘贴不牢固可能导致测试数据不稳定或完全失效。
详细描述
在粘贴应变片时，应选择合适的胶粘剂，并确保胶粘剂均匀涂布在基底和应变片 之间。同时，应控制粘贴温度和湿度，避免胶粘剂过早固化或过快干燥。在粘贴 后，应进行加压处理，确保胶粘剂充分固化并与基底紧密结合。
粘贴注意事项
避免气泡
在粘贴过程中要特别注意避免产生气 泡或空隙，这会影响应变片的测量精 度。
温度和湿度控制
储存与运输
粘贴好的应变片应存放在干燥、阴凉 的地方，避免阳光直射和高温环境。 在运输过程中要避免剧烈震动和碰撞， 以免影响测量精度。
粘贴应变片时应控制环境温度和湿度， 避免温度和湿度变化对胶粘剂和应变 片产生不良影响。
应变片的粘贴和测试
目录
• 应变片的基本知识 • 应变片的粘贴技术 • 应变片的测试方法 • 应变片测试数据的分析和处理 • 应变片粘贴和测试的常见问题及解决方案
01
应变片的基本知识
应变片的定义和原理
定义
应变片是一种用于测量物体应变 的传感器，通过将应变转换为电 信号，实现对应变的测量。
原理
当应变片受到外力作用时，其电 阻值会发生变化，通过测量电阻 值的变化，可以推算出应变的大 小。
03
应变片的测试方法
静态应变测试
静态应变测试是测量 在恒定或缓慢变化的应力或 应变下，结构或材料的应变响应。
测试过程中，应变片粘贴在试件上，通过测量应 变片的电阻变化来计算试件的应变。
静态应变测试适用于测量长期或静态载荷下的应 变，如结构静载、材料疲劳等。
动态应变测试
01
动态应变测试是测量 在快速变化的应力或应变下， 结构或材料的应变响应。
应变片知识点总结
应变片知识点总结应变片是一种用来测量物体表面形变或变形的传感器，可以应用于工程、医学、运动学以及其他领域。
应变片具有高灵敏度、高精度和多样化的特点，能够满足不同场景下的测量需求。
在使用应变片时，需要注意一些重要的知识点，包括传感原理、安装方法、校准技术、环境因素影响等。
本文将主要从这些方面进行总结。
一、传感原理应变片的传感原理是利用材料的电阻随形变而产生的变化来测量应力或应变。
当物体受到外力作用时，产生的形变会导致应变片的电阻值发生变化，从而可以通过测量电阻值的变化来获取应变信息。
常见的应变片包括电阻应变片、银粘贴应变片和光栅应变片等，它们的工作原理都是基于这一传感原理。
二、应变片的安装方法应变片的安装方法对于测量结果的准确性有着重要的影响，常见的安装方法包括点式安装、面式安装和环状安装。
点式安装是将应变片粘贴在物体的凸起部位，适用于测量非均匀应力场的情况；而面式安装则是将应变片贴附在物体表面的整个区域，适用于均匀应力场的测量；环状安装则适用于圆形零件的测量，可以获取环状应变的信息。
在安装过程中需要注意表面清洁、胶水选择、压力均匀等问题。
三、应变片的校准技术应变片的校准是保证测量准确性的重要环节，主要包括电阻校准和应变校准。
电阻校准是通过比对已知电阻值的标准电阻器和待测电阻片的电阻值来获得电阻片的准确数值；应变校准则是通过施加已知应力或应变来验证应变片的输出信号，从而检验其是否符合预期。
校准方法除了传统的静态校准外，还包括动态校准和多点校准等多种技术，以应对不同的测量场景和要求。
四、环境因素的影响应变片在测量过程中受到多种环境因素的影响，包括温度、湿度、电磁场等。
温度的影响主要表现在温度导致电阻值的变化，因此需要进行温度补偿以减小误差；湿度会使传感材料A和VH之间发生变化，进而影响应变片的输出信号；而电磁场则可能对应变片的电路造成干扰，导致测量结果的误差。
因此需要对应变片进行环境适应性测试，考虑在实际测量场景中的环境因素。
应变测试技术——电阻应变片
2015-4-18
• 将连接应变仪的导线焊接在接线片上（注意焊接质量） • 把导线用绝缘胶带固定在构件上，再一次检查应变片质量
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2015-4-18
• 在应变片周围涂上单分子硅胶或石蜡（防潮需要） • 涂胶或石蜡前也要清洁表面
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2015-4-18
• 硅胶固化后应变片粘贴工作完毕 • 在连接应变仪前再次检查应变片的阻值和绝缘情况
应变片检查：外观检查、电阻值检查 表面处理：刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、 吹风机烘干 贴片与固化：画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、 补胶 粘贴质量检查：外观检查、电阻值检查、绝缘电 阻检查、连接电阻应变仪检查 连接导线：导线固定、导线焊接 防潮处理：凡士林、石蜡等
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应变测试技术——电阻应变片
4 U 1 2 3 4 KU
“邻臂相减，对臂相加”
2015-4-18 4
应变测试技术——电阻应变片
有时只在电桥的AB和BC端接应变片，而在AD和DC 端接应变仪内部的两个阻值相等的标准电阻。这 种接线法称为半桥接线法。
4 U 1 2 3 4 KU
应变测试技术——电阻应变片
电阻应变片工作原理
利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被 测物体上，会随被测物体的变形而拉长或收缩， 从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。
K为灵敏系数
2015-4-18 1
应变测试技术——电阻应变片
应变仪工作原理
构件的应变值一般均很小，当材料处于弹性阶段 时应变约为10E-6—10E-2，故应变片的电阻变化 率很小,需用专门仪器进行测量,测量应变片的电 阻变化率并能自动转化为应变的仪器称为电阻应 变仪。其基本测量电路为惠斯登电桥。
实验力学-应变片
实验力学-应变电测技术
实验力学-应变电测技术
实验力学-应变电测技术
6、电阻片的粘贴方法 粘贴电阻片是电测法的重要环节，它直接影响测量精度。 粘贴时，首先必须保证被测表面的清洁、平整、光滑、无 油污、无锈迹。 二、要保证粘贴位臵的准确、并选用专用的粘接剂。 三、应变片引线的焊接和导线的固定要牢靠，以保证测 量时导线不会扯坏应变片。 为满足上述要求，粘贴的大致过程如下： 打磨测量表面→在测量位臵准确画线→清洗测量表面→在 画线位臵上准确地粘贴应变片→焊接导线并牢靠固定。
实验力学-应变电测技术
3、显示和记录装臵： 测应变-电阻应变片 测频率-电阻应变片、拾振器 测振幅-电阻应变片式传感器、拾振器 4、标定系统： 应变 - 采用专用线路， 静态由表头直读 动态由示波器波高显示 上述各部分只是表示电测实验的基本步骤，而对于不同问 题，各测试仪器的配套方法是不同的，要看具体情况决定。
实验力学-应变电测技术
横向效应系数(H): 通常要求应变片的指示应变值只反映构件b表面的应变 片轴线方向上的应变。然而，应变片的敏感栅中除了有纵栅 外，还有圆弧形或直线形的横栅，横栅的电阻变化是由于构 件表面轴向应变和横向应变共同作用的结果，因此应变片具 有横向效应H。
实验力学-应变电测技术
温度效应： 当电阻应变片安装在无外力作用、无约束的构件表面上时，在 温度变化的情况下，它的电阻会发生变化的现象，称为电阻应 变片的温度效应。 温度变化时，应变片敏感栅材料的电阻会发生变化，并且，应 变片和构件都会因温度变化而产生变形，从而使应变片的电阻 值随温度变化而变化。这种温度效应将影响电阻应变片测量构 件表面应变的准确性。通常，将温度效应产生的应变片的电阻 相对变化所对应的应变量，称为热输出。 电阻应变片的温度效应主要取决于敏感栅和构件材料的性能和 温度变化范围。但实际上，它还与基底和粘结剂材料、应变片 制造工艺和使用条件等有关。
实验一应变片
自动检测实验指导书实验一 电阻应变片性能测试及应用一、实验目的：1． 观察了解应变片的结构及粘贴方式。
2． 测试应变梁变形的应变输出，比较各桥路间的输出关系。
二、实验原理：应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为△R 1／R 1、△R 2／R 2、△R 3／R 3、△R 4／R 4，当使用一个应变片时，R R R ∆=∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有RR R Δ2=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，RR R Δ4=∑。
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g ）、实验装置9000型（数显表、±15V 电源、±4V 电源）、万用表(自备)。
四、实验步骤：（一） 金属箔式应变片单臂电桥性能实验1、观察应变片。
根据图1,应变式传感器已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。
2、实验模板放大电路调零，方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi 相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V 档)，完毕关闭主控箱电源。
应变片实验报告
应变片实验报告引言：应变片是一种常见的用于测量物体应变的传感器。
它们可以在各种领域中应用，如结构工程、材料研究和机械设计等。
本实验旨在通过进行一系列实验，探究应变片的基本原理、测量方法以及应用前景。
实验一：应变片的基本原理应变片是一种金属薄膜传感器，利用金属材料在受力作用下发生应变的特性来进行测量。
在实验中我们选取了常见的金属材料，如铜和铝，制备了应变片，并在实验设备中对其施加压力，观察应变片的变化。
实验结果显示，当应变片受到受力作用时，其形状发生微小变化，从而引起电阻值的变化。
这是因为金属材料的应变会改变其电阻值，进而反映在应变片中，我们可以通过测量电阻值的变化来间接获取物体的应变情况。
实验二：应变片的测量方法在实验二中，我们探究了应变片的测量方法，并尝试使用应变片测量不同物体在受力情况下的应变程度。
实验中我们选取了不同形状和材质的物体，如横梁和钢筋，通过将应变片粘贴在物体的特定位置，再施加一定的受力，以模拟真实工况。
实验结果表明，应变片对物体的应变情况具有高度的灵敏度和准确性。
通过测量应变片的电阻变化，我们可以获取物体在受力作用下的应变变化情况。
同时，不同形状和材质的物体在受力情况下会有不同的应变响应，这为我们在实际工程中的应用提供了一定的参考。
实验三：应变片的应用前景应变片因其高灵敏度和广泛的应用领域，在工程和科研中有着广泛的前景。
在实验三中，我们重点探讨了应变片在结构工程中的应用。
实验结果显示，通过将应变片粘贴到各种结构物上，我们可以实时监测物体在受力情况下的应变情况，从而评估结构物的稳定性和安全性。
这对于桥梁、建筑物和航天器等关键设施的设计和维护具有重要意义。
同时，应变片还可用于材料研究和机械设计中，帮助科学家和工程师更好地了解材料的变形行为和机械受力情况。
结论：本实验通过一系列的实验研究，系统探究了应变片的基本原理、测量方法以及应用前景。
实验结果表明，应变片是一种准确、灵敏且广泛应用于工程和科研领域的传感器。
测试技术基础实验报告
实验一 直流电桥实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，熟悉单臂、半桥、全桥测量电路工作原理、性能。
二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、实验台（数显电压表、正负15V 直流电源、正负4V 电源）。
三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生形变，阻值发生转变，这就是电阻应变效应，关系式： ε•=∆k RR式中R R ∆为电阻丝电阻的相对转变；k 为灵敏系数；LL∆=ε为电阻丝长度相对转变。
金属箔式应变片就是通过光刻侵蚀等工艺制成的应变敏感元件。
将应变片贴在悬臂梁上下双侧，当悬臂梁受压发生形变时，应变片随之被拉伸或紧缩，通过这些应变片转换弹性体被测部位受力转变，电桥完成电阻到电压的比例转变。
(1)单臂电桥：固定电阻与应变片一路组成一个单臂电桥，其输出电压RR211R /R 4E U 0∆•+∆•=E 为电桥电压；上式表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为%100R R 21-L •∆•=。
(2)半桥：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥灵敏度提高，非线性取得改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输入电压为 RRE ∆•=••=22k E U 0ε式中R R ∆为电阻丝电阻的相对转变；k 为灵敏系数；LL∆=ε为电阻丝长度相对转变；E 为电桥电源电压。
上式表明，半桥输出与应变片阻值转变率呈线性关系。
（3）全桥：全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电路的对边，不同的接入邻边，当应变片初始值相同，转变量也相同时，其桥路输出RRE ∆•=0U式中RR∆为电阻丝电阻的相对转变，E 为电桥电源电压。
上式表明，全桥的输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差取得进一步改善。
（4）比较以上三种电桥的输出能够看出，在受力性质相同的情形下，单臂电桥电路的输出只有全桥电路的1/4，而且输出与应变片阻值转变率存在线性误差；半桥电路的输出为全桥的1/2。
半桥电路和全桥电路输出与应变片阻值转变率成线性关系。
应变测量基础知识
R1 R1
全桥的温度补偿
R1
R4 )Ui
R2
R2 R3 R4
R2,R1 R2 R3 R4 R
R1
R1 )Ui 0
R1 R1 R1 R1
Uo
( R1
R1 R1
其中n=1, R1
Uo
( R1
R1 R1
R1
R4 R4
R2 R2 R3 R3 R4
R2,R1 R2 R3 R4 R
R1
R1 R1
R1 R1 R1 R1 R1
R4 )Ui
R1 R3 R2 R4 R3 R1 R4 R1 R1 R3 R2 (R1 R1 R2 R2)(R3 R3 R4 R4)
R4 Ui
R1
R2
R1
R2
(1 R1 R2 R1 R1
R3 R3
R2 R2
R4 R4 R2 )(1 R1
R1 R3 R1 R3
R3 R4 R3 R3
R2 R4
R2 R4
R4 R4
注释：左右两侧对称布置
左后 车轮 侧
13 24
钢板 弹簧 座
X方向正视图
+
一1 桥
4四桥
臂 S e0:输 S臂
二
2出压电
+3 三桥
桥 臂
臂 Fz垂向力
E:激 励电 压
后桥壳Fz标定结果 ▪ 后桥壳Fz标定时油缸采用力控制
后桥壳My布片与组桥方案
▪ 后桥壳My：全桥
My制动扭矩：上表面粘贴绿色 1、2剪切应变片，下表面粘贴 绿色虚线3、4剪切应变片（图 示中3、4与1、2错开为便于观 察，实际粘贴为投影重叠关 系），组一全桥测试电路
同济大学汽车学院实
应变片介绍
应变片介绍一、应变片的选择：应变片是由排列成栅状的高阻金属丝、高阻金属箔或半导体粘贴在绝缘的基片上构成。
上面贴有覆盖片(即保护片),电阻丝两端焊有较粗的铜丝作引线,以便与测量电路连接。
如图1—1所示。
图1-1 应变片应变片种类丰富,在不同的实验条件需选择不同的应变片.下面介绍几种典型的应变片:用于残余应力测量的应变片高延伸率金属线应变片用于复合材料用的应变片高温箔金属应变片低温箔金属应变片带温度传感器的箔金属应变片防水型箔金属应变片测量螺栓轴向拉力的应变片二、电阻应变计型号的编排规则：1、类别 (B:箔式;T:特殊用途;Z:专用(特指卡玛箔))；2、基底材料种类 (B:玻璃纤维增强合成树脂;F:改性酚醛;A:聚酰亚胺;E:酚醛-缩醛;Q:纸浸胶;J:聚氨酯)；3、标准电阻值（单位）；4、敏感栅长度（单位为mm）；5、敏感栅结构形式6、极限工作温度（单位℃）；7、温度自补偿或弹性模量自补偿代号（9:用于钛合金; M23:用于铝合金;11:用于合金钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;16:用于奥氏体不锈钢和铜基材料;23:用于铝合金;27:用于镁合金;)；8、接线方式 (X:标准引线焊接方式;D:点焊点;C:焊端敞开式;U:完全敞开式，焊引线;F:完全敞开式，不焊引线；X**:特殊要求焊圆引线，**表示引线长度；BX**：特殊要求焊扁引线，**表示引线长度；Q**: 焊接漆包线，**表示引线长度；G**:焊接高温引线，**表示引线长度)如BF350--3AA80(23)X6的含义是：该应变片是箔式的，基底材料为改性酚醛，标准电阻值为350，敏感栅结构为AA型且其长度为3mm，应变片的极限工作温度为80℃，用于铝合金的温度自补偿,采用标准引线焊接方式，其引线长度为6mm。
三、应变计的自动补偿及其选用1) 温度补偿及选用应变计安装在具有某一线膨胀系数的试件上，试件可以自由膨胀并不受外力作用，在缓慢升（或降）温的均匀温度场内，由温度变化引起的指示应变称为热输出。
应变片测量原理课件
用于显示测量结果，通常具有放大、线性化、补偿等功能。
结构健康监测
用于监测桥梁、建筑、飞机等结构的应变和应力状态，评估其安全性和可靠性。
机械量测量
用于测量位移、速度、加速度等机械量，广泛应用于工业自动化和测试领域。
压力和温度测量
应变片可以用于测量气体、液体和固体的压力和温度，广泛应用于化工、能源、环境等领域。
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检测技术基础3周-应变片共62页
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
检测技术基础3周-应变片 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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(2)电阻式传感器的电阻变化量R通常很小,所以转换的信号 是微弱的,需要经过调理放大后驱动显示。
应变片传感器
❖ 用途: 压力,荷重,扭矩,加速度等的测量。 ❖ 特点: 体积小,性能稳定,精度高,结构简单,测量范围大,抗干扰能力
非电量检测技术
❖ 在生产过程中，检测技术研究的对象大多数是非电量的测量技术 。常见的测量对象如 ：
热工量：压力，温度，流量； 机械量：位移，压力，长度，物位，速度，加速度，振动；
化工量：浓度，成份，PH值，黏度；
学习非电量检测技术，首先需要学习传感技术。传感技术 对国民经济的重要性是无可低估的，没有性能好的传感器，就 不会有良好的检测技术的发展。国内传感器共分10大类，24 小类，6000个品种，而国外品种更多，如美国约有17000种 传感器，所以发展传感器品种的领域很宽广。
❖ 1.灵敏度 金属电阻丝: K=1+2, 为金属材料的泊松系数, =0.3-0.5.
所以,应变片灵敏系数最大为K=2. 半导体材料: K=50~70，可测微小应变（600微应变，长度相对变
化量为10-6为1微应变） ❖ 2.线性度: 金属电阻丝: 非线性误差小,在较大测量范围内应变片灵敏系
数基本不变。 半导体材料: 非线性误差严重, 测量范围小。 ❖ 3.动态特性: 金属电阻丝: 响应速度在低频时较好,但随频率提高,响应速度
一、电阻应ห้องสมุดไป่ตู้式传感器
电阻式传感器
❖ 利用敏感体受到某种物理状态的变化，其电阻也随之变化的特 性，把这种电阻变化通过测量电路的转换，形成电能形式（电 压，电流，频率等）的信号变化，经传递、放大、处理，最终 变成显示值。
❖ 常见的有：电位器式传感器，热电阻式传感器，热敏电阻传感 器，气敏传感器，湿敏传感器，应变片传感器等。
优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大，工作范围广， 易实现工业化生产;
问题：难控制电阻与温度和时间的变化关系。
金属电阻丝应变片的横向效应
1. 实际灵敏d R R 系 数d ll 2 d ll d ( 1 2 ) d ( 1 2 ) K
上述讨论的灵敏系数 K=1+2,指的是一根金属导体,但是 当金属丝绕制成栅状片时,增加了多处的弯角,金属丝无论是在 拉伸还是压缩,直线部分与弯角部分的应变不相同。 金属丝受外力后,直线部分仅受到纵向应变,而弯角部分将同 时受到纵向和横向两个方向的应变.使弯角部分的电阻变化减 少。这就是横向效应。
有可能跟不上而导致失真. 半导体材料: 因体积小,保证响应速度良好的频率范围较宽. ❖ 4.其他特性: 半导体材料的横向效应,机械滞后小于金属电阻丝.
测量原理
金属应变的类型
金属丝式 金属箔式 金属薄膜式
金属丝式
金属箔式应变片
在绝缘基底上，将厚度为0.003～0.01mm电阻箔材，利用照 相制板或光刻腐蚀的方法，制成适用于各种需要的形状。
d R R A l( A d lA l2d A A ld ) d l ld A A d
应变效应——金属丝
❖ 电阻相对变化量:
dRdldAd R l A
对于截面积变化量 转换为直径变化:
dAAD D2d/2D2dDD
根据材料力学横向收 缩和纵向伸长关系:
r
dDdl
Dl
dl l
•整理: d R R d l l2d l ld (12)d
（1）尺寸准确，线条均匀，适应不同的测量要求; （2）可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅; （3）与被测试件接触面积大，粘结性能好。散热条件好，允许电流大，灵 敏度提高; （4）横向效应可以忽略; （5）蠕变、机械滞后小，疲劳寿命长。
金属薄膜应变片
采用真空蒸发或真空沉积等方法在薄的绝缘基片上形成厚 度在0.1μm以下的金属电阻材料薄膜敏感栅，再加上保 护层，易实现工业化批量生产;
dR K R
灵敏系数k-补充
当具有初始电阻值的应变计粘贴于试件表面时，试件受力引
起的表面应变，将传递给应变计的敏感栅，使其产生电阻相对
变化。实验证明，在一定的应变范围内，有下列关系：
VR K
R
式中： 为应变计轴向应变；
K VR为/应 变计的灵敏系数。 R
dl l
两种应变片的特性小结
2. 横向效应的缺点： （1）灵敏系数减小， （2）电阻与应变的关系存在非线性。
减少横向效应的几种措施
❖ 敏感栅的纵栅愈窄、愈长，而横栅愈宽、愈短，则横向效应的影 响愈小。
（1）减少弯角横向长度：
（2）加粗弯角宽度：
（3）弯角采用良导体材料：
应变片电阻值
应变片在未经安装也不受外力情况下，于室温下 测得的电阻值 电阻系列：60、120、200、350、500、 1000Ω
强等. ❖ 目前主要有两种:金属电阻丝应变片,半导体应变片。下图为金属
电阻丝应变片的外形结构.
应变效应——金属丝
金属电阻丝的电阻关系:
R l
A
当电阻丝受到外力作用发生形变,影响电阻 变化的三个参数（电阻率、长度、截面积）:
•全微分方程:
d R R ld lR A d A R d A d l A l 2d A A ld
•:泊松系数, =0.3→0.5; ε和 分别r 为纵向应变（长度相对 变化量）和横向应变（横向相对变化量）
半导体应变片
将半导体材料用特殊工艺在基片上涂膜形成扩散硅。当扩散硅 受外力作用后两端电阻也发生变化,也可以用金属电阻丝应变片 表达式:
d R R d l l2d l ld (12)d
金属-半导体区别
金属电阻丝应变片的温度误差及补偿
❖ 使用应变片测量应变时，总希望应变片电阻仅同受力应变有关, 不受其他因素影响。但实际上环境温度变化必然会导致应变片产 生附加误差。
❖ (1)对于金属电阻丝应变片的电阻率受力后变化甚微,故可以忽略 不计:
dRdl2dl(12)K
Rl l
K(1为2电)阻丝灵敏系数，μ在0.3-0.5，所以K为1.6-2.0。 ❖ (2)对于半导体应变片是根据压阻效应工作的电阻率的变化要比
前两项大得多.
dRRdrEK
其中:r压阻系数;沿纵向的应变;E材料的弹性模量; K灵敏系数。 K=50-70远比金属电阻丝应变片的灵敏度高。